3D-Innovation für die Tunnel von Morgen

Anlässlich des World Tunnel Congress 2026 in Montreal präsentierten Arnaud Hochart und Guillaume Lefrançois, Experten für Geologie und Untertagebau bei Implenia, eine Innovation, die sie gemeinsam mit den Teams auf der Baustelle TELT CO08 entwickelt haben: den Einsatz photogrammetrischer 3D-Modelle, die direkt an der Ortsbrust erzeugt werden, um die geologische Kartierung und die Steuerung der Untertagearbeiten zu verbessern. 

Entwickelt auf Basis einer Lösung, die bereits in unseren Schweizer Projekten eingesetzt wurde, und anschliessend an die betrieblichen Anforderungen des Lyon-Turin-Projekts angepasst, zeigt dieser Ansatz konkret, wie die digitale Transformation im Tunnelbau voranschreitet. 

Ein neuer Ansatz für die geologische Ortsbrustaufnahme 

In sprengtechnisch aufgefahrenen Tunneln ist die Beobachtung der geologischen Verhältnisse an der Ortsbrust entscheidend, um temporäre Sicherungsmassnahmen anzupassen und den Vortrieb abzusichern. 

Traditionell basieren diese Analysen auf manuellen Aufnahmen durch die Geologinnen und Geologen vor Ort: Skizzen, Direktmessungen und visuelle Interpretationen. Eine bewährte Methode, die jedoch gewisse Grenzen aufweist, insbesondere in Bezug auf Sicherheit, Reproduzierbarkeit und Datenkonsistenz. 

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, integrierten die Teams auf der Baustelle TELT CO08 eine Photogrammetrie-Lösung, mit der sich rasch ein georeferenziertes 3D-Modell der freigelegten Ortsbrust erstellen lässt. 

Das Prinzip: Eine Reihe kalibrierter Fotos der Ortsbrust wird aufgenommen, um ein äusserst detailliertes 3D-Modell zu rekonstruieren, das direkt für geologische und geotechnische Analysen genutzt werden kann. 

Eine Innovation für die Realität auf der Baustelle 

Eine der grössten Herausforderungen bestand darin, diese Technologie zu integrieren, ohne den Drill-&-Blast-Vortriebszyklus zu verlangsamen, bei dem jede Minute zählt. Die photogrammetrischen Aufnahmen erfolgen heute in weniger als fünf Minuten, mit 30 bis 50 Fotos, die direkt nach dem Ausbruch aufgenommen werden. Diese Geschwindigkeit ermöglicht es, die Aufnahme in die laufenden Baustellenprozesse zu integrieren, ohne den Vortrieb zu beeinträchtigen. 

Die Teams entwickelten zudem spezifische Lösungen für die Anforderungen im Tunnel: 

• Laserbasiertes System zur georeferenzierten Erfassung ohne Zielmarken an der Ortsbrust, 
• autonome Hochleistungsbeleuchtung, 
• ein Bearbeitungsworkflow, der mit bestehenden geotechnischen Tools kompatibel ist.  

Das Ergebnis: realistische, präzise und einfach nutzbare 3D-Modelle, die das Verständnis geologischer Strukturen erleichtern. 

Vom Kartierungstool zum strategischen Werkzeug 

Ursprünglich zur Verbesserung der geologischen Kartierung eingeführt, zeigte die Photogrammetrie rasch ein deutlich breiteres Potenzial. 

Die 3D-Modelle ermöglichen heute: 

• die Analyse von Diskontinuitätsfamilien, 
• die Identifikation von Felskeil-Konfigurationen, 
• die Verbesserung struktureller Analysen, 
• die frühzeitige Erkennung bestimmter geologischer Anomalien, 
• die Unterstützung bei der Anpassung von Sicherungsmassnahmen, 
• die Überprüfung der Übereinstimmung zwischen geplanten und tatsächlich eingebauten Sicherungen, 
• die Bewertung von Überprofilen und ausgebrochenen Volumen.  

Ein konkretes Beispiel, das am WTC vorgestellt wurde, betraf die frühzeitige Identifikation einer grossen Scherzone in der Nähe eines künftigen Querschlags. Durch die Integration der geologischen Daten in das 3D-Modell des Projekts konnten die Teams erschwerte Bedingungen antizipieren und geeignete Sicherungsmassnahmen vorbereiten, noch bevor die betreffende Zone erreicht wurde. 

Ein Baustein auf dem Weg zum digitalen Zwilling des Tunnels 

Über die geologische Überwachung hinaus trägt diese Innovation schrittweise zur Entstehung einer echten digitalen Tunnelumgebung bei. 

Die 3D-Modelle werden inzwischen genutzt, um: 

• homogenere Bestandsdokumentationen zu erstellen, 
• die Qualitätskontrolle des Spritzbetons zu verbessern, 
• ausgebrochene Volumen zu analysieren, 
• die Zusammenarbeit zwischen Bauleitung, Geologie und Management zu erleichtern, 
• geotechnische Daten in die BIM-Umgebung des Projekts zu integrieren. 

Diese digitale Kontinuität eröffnet zudem neue Perspektiven für Wartung, immersive Visualisierung oder das Asset Management unterirdischer Infrastrukturen. 

Ein konkretes Beispiel für die Digitalisierung im Tunnelbau 

Mit ihrer Präsentation am WTC Montreal 2026 zeigten Arnaud und Guillaume, wie eine Technologie, die aus einem konkreten operativen Bedarf auf der Baustelle entstanden ist, zu einem kollaborativen und strategischen Werkzeug für grosse Untertageprojekte werden kann. 

Dieser Ansatz verdeutlicht die wachsende Bedeutung digitaler Technologien im Tunnelbau: 

• mehr Sicherheit, 
• höhere Datenqualität, 
• Unterstützung bei Entscheidungen, 
• Optimierung von Ressourcen, 
• Sicherung von Wissen über den gesamten Lebenszyklus der Bauwerke hinweg.  

Direkt aus der Baustellenpraxis heraus entwickelt, zeigt dieser Ansatz, wie eine operative Innovation schrittweise zu einem strategischen Werkzeug für die Tunnel von morgen werden kann.