Messtechnische Überwachungen von Bauprojekten haben in den letzten Jahren hinsichtlich Methoden und Techniken eine intensive Weiterentwicklung durchlaufen. Die Geomesstechnik, als interdisziplinäres Zusammenwirken von Geotechnik und Ingenieurgeodäsie, trägt in zunehmendem Maß zur Lösung geotechnischer Fragestellungen mithilfe messtechnischer Methoden bei. In der Baupraxis sind geotechnische und geodätische Überwachungsmessverfahren in vielfacher Weise zusammengewachsen und auch die normativen Regelungen, zum Beispiel zur Beobachtungsmethode und dem Qualitätsmanagement, haben zur wachsenden Bedeutung der Geomesstechnik beigetragen. Den Grundüberlegungen zur Geomesstechnik und zur Zielsetzung geotechnischer Messungen entsprechend folgt der Aufbau dieser Empfehlungen dem strukturiert sinnvollen Vorgehen des Planungsprozesses bei einer projektspezifischen Messaufgabe: Ausgehend von Überlegungen zu den zu erfassenden Messgrößen und den zur Erfassung dieser Messgrößen einzusetzenden Messsystemen und -verfahren werden das Datenmanagement, also Aspekte der Datenerfassung, -übertragung und -sicherung sowie die Datenauswertung, also der Prozess der Datenaufbereitung, -analyse und Visualisierung behandelt. Die grundsätzlichen bzw. anwendungsspezifischen Empfehlungen zur Erstellung von Messprogrammen werden durch Fallbeispiele, die best practice-Anwendungen zeigen, verdeutlicht. Auch Aspekte der Qualitätssicherung sowie vertragliche Rahmenbedingungen werden angesprochen. In der Summe bekommt damit der Anwender einen Leitfaden an die Hand, der alle wesentlichen Aspekte der Geomesstechnik nach dem Stand der Technik im Detail behandelt.
Der Arbeitskreis 2.10 ist ein gemeinsamer Arbeitskreis der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT) und der Gesellschaft für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement e. V. (DVW) und wurde mit dem Ziel gegründet, Empfehlungen für die Installation und den Einsatz von Messgeräten sowie die Auswertung der gewonnenen Ergebnisse bei geotechnischen Bauvorhaben auszuarbeiten. Der Arbeitskreis ist interdisziplinär zusammengesetzt und sichert so den Zugriff auf das Fachwissen in den Disziplinen Geomechanik, Geodäsie und Geotechnik.
Widmung v
Vorwort der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. xiii
Vorwort des DVW Arbeitskreises 4 Ingenieurgeodäsie xv
Vorwort der Obfrau/des Obmanns des Arbeitskreises xvii
Einführung xxi
Abkürzungsverzeichnis xxv
Verwendete Größen und ihre Formelzeichen xxix
Abbildungsverzeichnis xxxi
Tabellenverzeichnis xxxvii
1 Geomesstechnik1
1.1 Ziele der Geomesstechnik1
1.2 Sensibilitat, Transparenz, Akzeptanz2
1.3 Normative Regelung3
1.4 Ganzheitliche Entwicklung und Umsetzung vonMessprojekten5
1.5 Risikomanagement7
1.5.1 Projektubergreifendes Risikomanagement7
1.5.2 Georisikomanagement10
1.5.3 Aufgaben der Geomesstechnik im Rahmen
des Georisikomanagements12
Literatur13
2 Zielsetzung geotechnischer Messungen15
2.1 Grundsatzliches15
2.2 Erkundungsphase15
2.3 Beobachtungsmethode18
2.4 Beweissicherung19
2.5 Qualitatssicherung fur Baumasnahmen20
2.5.1 Qualitatssicherung im Erdbau20
2.5.2 Qualitatssicherung im Spezialtiefbau21
2.6 Steuerung von Bauprozessen22
2.7 Beobachtung des Betriebszustandes von Bauwerken25
2.8 Beobachtung des Stilllegungs- und Nachbetriebszustandes25
2.8.1 Beobachtung des Stilllegungszustandes26
2.8.2 Beobachtung des Nachbetriebszustandes26
2.9 Beobachtung naturbedingter Gefahrdungen und Fruhwarnung27
Literatur28
3 Messgrößen31
3.1 Allgemeines31
3.2 Bezugssysteme (Raumbezug)31
3.2.1 Definition von Bezugssystemen31
3.2.2 Amtliche Bezugssysteme34
3.2.3 Lokale Bezugssysteme36
3.2.4 Bezugssysteme in der Geotechnik38
3.3 Geometrie40
3.3.1 Verschiebungen im Raum41
3.3.2 Konvergenzen41
3.3.3 Neigungen42
3.3.4 Deformationen und Verzerrungen42
3.3.5 Schwingungen43
3.4 Mechanik43
3.4.1 Krafte44
3.4.2 Spannungen (inkl. Porenwasserdruck)44
3.5 GeophysikalischeMessgrosen47
3.6 Umwelt47
3.6.1 Temperatur47
3.6.2 Luftdruck48
3.6.3 Weitere Einflussgrosen48
3.7 Volumenstrome49
Literatur49
4 Messsysteme und -verfahren51
4.1 Begriffe und Methoden51
4.2 Messprinzipien53
4.2.1 Geometrie54
4.2.2 Kinematik65
4.2.3 Mechanik66
4.2.4 Temperatur72
4.3 Messsysteme74
4.3.1 Geometrie74
4.3.2 Mechanik107
4.3.3 Grundwasserstand und Porenwasserdruck123
4.3.4 Meteorologie131
4.3.5 Temperaturen und Temperaturverteilung131
4.3.6 Volumenstrome134
4.3.7 Geophysik137
4.4 Kalibrierung von Messsystemen143
4.4.1 Definition der Kalibrierung143
4.4.2 Werkskalibrierung144
4.4.3 Kalibrierkonzepte145
4.4.4 Vorgehensweise bei der Kalibrierung146
4.4.5 Bewertung der Kalibrierergebnisse147
4.5 Langzeitstabilitat vonMesssystemen148
4.5.1 Vorbemerkungen148
4.5.2 Empfehlungen zur Gewahrleistung einer langjahrigen Betriebsdauer und Stabilitat vonMesssystemen149
4.5.3 Uberprufung der Messsysteme150
4.5.4 Wartung152
4.6 Qualitatsbewertungen der Messungen153
4.6.1 Motivation und Herangehensweise153
4.6.2 Grundzuge der statistischen Qualitatsbewertung154
4.6.3 Messunsicherheitsbewertung nach GUM168
4.6.4 Weitere Methoden zur Bestimmung der Messunsicherheit177
4.6.5 Toleranz und Messgenauigkeit178
Literatur183
5 Grundsätze bei der Erstellung von Messprogrammen195
5.1 Bestandteile des Messprogramms195
5.2 Definition der allgemeinen Projektbedingungen und Messziele196
5.3 Herausarbeiten der geotechnisch relevanten Fragestellungen197
5.4 Messgrosen198
5.4.1 Definition der zu erfassenden Messgrosen198
5.4.2 Anforderungen an Messbereich und Messunsicherheit198
5.4.3 Anforderungen an die raumliche Auflosung der Information199
5.5 Messkonzept199
5.5.1 Messtechnische Instrumentierung199
5.5.2 Raumliche Verteilung der Messpunkte200
5.5.3 Zeitplan der Messungen201
5.6 Auswertekonzept202
5.6.1 Auswertung der Messdaten, Reaktionszeit202
5.6.2 Archivierung202
5.7 Erwartungsgemases Verhalten und Reaktionsstufen203
5.7.1 Erwartungsgemases Verhalten203
5.7.2 Schwellen-, Eingreif- und Alarmwerte204
5.7.3 Ermittlung von Schwellen-, Eingreif- und Alarmwerten206
Literatur207
6 Entwurf von Messprogrammen209
6.1 Auffullungen und Schuttungen209
6.1.1 Ziel des Messprogramms209
6.1.2 Aufgabenstellung209
6.1.3 Messungen210
6.1.4 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse213
6.1.5 Hinweise zur Verarbeitung der Messdaten214
6.1.6 Fallbeispiel214
6.2 Baugruben217
6.2.1 Ziel des Messprogramms218
6.2.2 Aufgabenstellung218
6.2.3 Messungen219
6.2.4 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse221
6.2.5 Hinweise zur Verarbeitung der Messdaten221
6.2.6 Fallbeispiel221
6.3 Grundungen und Baugrundverbesserungen224
6.3.1 Ziel des Messprogramms224
6.3.2 Aufgabenstellung226
6.3.3 Messungen226
6.3.4 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse230
6.3.5 Hinweise zur Verarbeitung der Messdaten230
6.3.6 Fallbeispiel 1230
6.3.7 Fallbeispiel 2232
6.4 Hange und Boschungen237
6.4.1 Ziel des Messprogramms237
6.4.2 Aufgabenstellung238
6.4.3 Messungen239
6.4.4 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse244
6.4.5 Hinweise zur Verarbeitung der Messdaten245
6.4.6 Fallbeispiel: Einschnittsboschung245
6.4.7 Fallbeispiel: Rutschhang (Hangrutschung)248
6.5 Talsperren, Damme und Deiche251
6.5.1 Ziel des Messprogramms251
6.5.2 Aufgaben- bzw. Problemstellung252
6.5.3 Messungen254
6.5.4 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse260
6.5.5 Hinweise zur Verarbeitung der Messdaten260
6.5.6 Fallbeispiel261
6.6 Tunnel263
6.6.1 Ziel des Messprogramms263
6.6.2 Untertagige Messungen264
6.6.3 Zu erfassende obertagige Messdaten269
6.6.4 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse271
6.6.5 Hinweise zur Verarbeitung der Messdaten272
6.7 Untertagiger Hohlraumbau272
6.7.1 Ziel272
6.7.2 Aufgaben- bzw. Problemstellung273
6.7.3 Messungen274
6.7.4 Fallbeispiel281
6.8 Kaimauern und Kajen284
6.8.1 Ziel des Messprogramms284
6.8.2 Aufgaben- bzw. Problemstellung284
6.8.3 Messungen286
6.8.4 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse289
6.8.5 Fallbeispiel289
6.9 Offshorebauwerke291
6.9.1 Ziel des Messprogramms291
6.9.2 Aufgabenstellung292
6.9.3 Messungen293
6.9.4 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse296
6.9.5 Hinweise zur Verarbeitung der Messdaten296
6.9.6 Fallbeispiel296
Literatur299
7 Datenmanagement305
7.1 Gliederung in verschiedene Funktionsebenen305
7.1.1 Sensorebene305
7.1.2 Datenerfassungsebene306
7.1.3 Auswerteebene307
7.2 Datenerfassung308
7.2.1 Messprotokoll, Handmessgerate308
7.2.2 Mobile Messgerate mit Speicherfunktion308
7.2.3 Stationare Logger und Messanlagen, Mess-PCs308
7.2.4 Messtechnischer Bericht und Darstellung der Messdaten310
7.3 Datenubertragung310
7.3.1 Messwertubertragung von der Sensorebene zur Datenerfassungsebene310
7.3.2 Datenubertragung zwischen Datenerfassungs- und Auswerteebene313
7.4 Datensicherung und -archivierung315
7.4.1 Datensicherung315
7.4.2 Datenarchivierung316
Literatur316
8 Datenauswertung: Datenaufbereitung, Datenanalyse und Visualisierung317
8.1 Datenaufbereitung318
8.1.1 Datensichtung (Plausibilitatsprufung)318
8.1.2 Bereinigung319
8.2 Auswertung von kontinuierlichen Messungen320
8.2.1 Einfuhrung und Aufgabenstellung320
8.2.2 Charakterisierung einer Zeitreihe321
8.2.3 Parameter einer Zeitreihe324
8.2.4 Voranalyse von Zeitreihen325
8.2.5 Betrachtung mehrerer Zeitreihen328
8.2.6 Suche nach Periodizitaten331
8.3 Visualisierung334
8.3.1 Grundsatze334
8.3.2 Darstellung von Zeitreihen335
8.3.3 Isolinien- und Tensordarstellungen336
Literatur338
9 Qualitätssicherung und vertragliche Rahmenbedingungen341
9.1 Planung messtechnischer Leistungen341
9.2 Ausschreibung und Vergabe von Ausrustungs-, Messund Auswerteleistungen342
Literatur345
Anhang A Kurzbiografien der derzeitigen Mitglieder des Arbeitskreises347
Literatur353
Stichwortverzeichnis371
