Vom Bauwerksmodell zum Leistungsverzeichnis: Modellbasierte Planung an vier A-14-Überführungsbauwerken und Erprobung von BIM 5D

„Im A 14-Abschnitt zwischen Dahlenwarsleben und Wolmirstedt planen wir die gesamte Strecke und alle Bauwerke mit BIM“, erläutert Silke Kinner, Projektleiterin der DEGES für den Lückenschluss der A 14. Das gilt auch für die Überführungen der B 71alt, der L 44, der K 1160 und des Wirtschaftswegs Bleicher Weg über die neue Autobahn.

Erst das Modell erstellen, dann die 2D-Pläne ableiten: Das ist die hohe Schule

Den Anfang machte das Bauwerk BW12Ü, die Überführung der L 44. Nach der Ausschreibung im April 2022 begann WKC mit der Erstellung des Bauwerksmodells. In Abstimmung mit dem Bundesministerium für Verkehr wurde die Entwurfsplanung direkt aus dem BIM-Modell heraus erstellt.

Sabine Roesner, die bei der DEGES die Bauwerke im Streckenabschnitt betreut, stellt fest:

WKC hat die Vorgehensweise des Masterplans BIM Bundesfernstraßen gelebt: Erst das Modell erstellen, dann die 2D-Pläne daraus ableiten. Das war damals und ist heute auch noch hohe Schule.“

Für Gesa Göllner, die das BW12Ü von Beginn an bei WKC bearbeitet hat, war der Projektstart von großer Entwicklungsdynamik geprägt: „Das BW12Ü hat in dem Projekt eine Vorreiterrolle beim Thema BIM übernommen. Zu Beginn der Bauwerksmodellierungen standen wir bei einigen BIM-Themen, etwa bei der Attribuierung, noch am Anfang der Entwicklung. Die Standards, die heute in den Rahmendokumenten zum Masterplan BIM Bundesfernstraßen vorliegen, waren damals noch nicht so weit entwickelt. Deshalb mussten wir gemeinsam mit der DEGES eigene Standards festlegen, um starten zu können. Auch softwaretechnisch hat sich seit dem Projektstart 2022 sehr viel getan. Im Projekt hat sich gezeigt, dass Rückmeldungen aus der praktischen Anwendung wichtig sind, um Funktionen etwa bei der Attribuierung, bei Auswertungen und an Schnittstellen gezielt weiterzuentwickeln.“

WKC-Projektleiter Daniel Niemann sieht einen wesentlichen Erfolgsfaktor in den klaren Vorgaben des Auftraggebers: „Bei der DEGES war der Fahrplan von Anfang an da. Alle Beteiligten wussten, wo die Reise hingehen sollte, und brachten die notwendige Expertise mit. Dadurch konnte die modellbasierte Planung von Beginn an zielgerichtet aufgesetzt und die Zusammenarbeit auf Augenhöhe organisiert werden.“

Planungsbesprechungen direkt am Modell gemeinsam mit allen Beteiligten

Gemeinsame Planungsbesprechungen sind laut Sabine Roesner ein besonders wichtiger Baustein der Zusammenarbeit: „Für uns als Auftraggeber ist es ein Vorteil, dass wir aktiv in die Planung miteinbezogen werden. Große Planungsbesprechungen werden direkt am Modell durchgeführt. Damit sind alle Planungsteilnehmer und Gewerke zeitgleich über den aktuellen Planungsstand informiert.“

Daniel Niemann sieht die Vorteile von BIM darüber hinaus in der Beschleunigung und der besseren inhaltlichen Koordination: „Vom Workflow her ist es deutlich einfacher, erst Planungsgespräche am 3D-Modell zu führen, bevor wir die 2D-Pläne daraus ableiten. Details und kritische Bereiche sind im Modell einfacher zu erkennen, und wir können frühzeitiger auf mögliche Probleme hinweisen, beispielsweise im Rahmen der Kollisionsprüfung.“

Gerade bei komplexen Bauwerken und an den Schnittstellen zwischen verschiedenen Fachplanungen hilft die BIM-Methode, räumliche Zusammenhänge früh sichtbar und prüfbar zu machen. Ein klassisches Beispiel sind die Übergangsbereiche zwischen Dammkörpern und Bauwerkshinterfüllungen, zu Böschungstreppen sowie Brückenentwässerungen. In der zweidimensionalen Planung werden die räumlichen Zusammenhänge oft erst spät sichtbar. Im 3D-Koordinationsmodell lässt sich dagegen früh prüfen, ob die Geländemodellierung, die Böschungsführung und die Anschlüsse an das Bauwerk geometrisch aufeinander abgestimmt sind.

Sabine Roesner nennt ein weiteres Beispiel: „Wenn in den Planungsbesprechungen die Kollegin der Umweltplanung dabei ist, kann sie uns direkt auf Stellen im Modell hinweisen, an denen Konflikte mit umweltplanerischen Maßnahmen, etwa Amphibienzäunen, entstehen könnten.“

Vollständig ersetzt das Modell die Pläne jedoch nicht. Vermaßungen, Maßketten, Beschriftungen oder Hinweise, beispielsweise zum Korrosionsschutz, lassen sich auf klassischen Plänen weiterhin schneller erkennen und bewerten. Für die Prüfung durch die Autobahn GmbH des Bundes und das BMV bleiben zweidimensionale Pläne daher vorerst ein wichtiger Bestandteil. Das Modell bildet jedoch die zentrale Grundlage für Koordination, Abstimmung und Planableitung.

A 14 Nordverlängerung – Das Projekt im Überblick

Die Nordverlängerung der Autobahn A 14 von Magdeburg über Wittenberge nach Schwerin ist das größte Bundesfernstraßenprojekt in den östlichen Bundesländern.

Im Abschnitt zwischen der Anschlussstelle Dahlenwarsleben und Wolmirstedt in Sachsen-Anhalt plant und realisiert die DEGES im Auftrag der Autobahn GmbH des Bundes den vierstreifigen Neubau auf 11,5 Kilometern.

Im Rahmen des Neubaus werden unter anderem 15 Brückenbauwerke neu errichtet, darunter vier Überführungen von Straßen und Wegen.

Die Planung erstellt das Ingenieurbüro WKC Hamburg GmbH (WKC) im Auftrag der DEGES mit der BIM-Methode.

Informationen zum Projekt „Lückenschluss der A 14“ finden Interessierte auf der Projektwebseite .

Informationen zum Pilotprojekt BIM2AVA sowie zu weiteren Standardisierungsinitiativen für das Digitale Planen und Bauen sind zu finden auf dieser Infoseite. 

Vom Modell zum Leistungsverzeichnis: BIM2AVA als nächster Entwicklungsschritt

Während die modellbasierte Planung der Bauwerke bereits weit fortgeschritten ist, stehen andere BIM-Anwendungsfälle noch am Anfang. Das gilt insbesondere für 5D-Anwendungen zur Mengen-, Kosten- und Abrechnungsunterstützung. 4D, also die Darstellung des Bauablaufs im Modell, wurde im Projekt dagegen bereits vorbereitet. Um den Bauablauf im Koordinationsmodell der Gesamtmaßnahme darstellen zu können, wurden den einzelnen Bauteilen zusätzliche Attribute wie Baulos, Bauphase und Rückbau zugeordnet. Die Festlegung der Bauphasenfolge sowie die hierfür erforderlichen Fachmodelle erfolgten in enger Abstimmung zwischen WKC und der Verkehrsplanung. Auf dieser Grundlage kann der Bauablauf im Koordinationsmodell visualisiert und nachvollziehbar dargestellt werden. „Wir arbeiten intensiv daran, diesen modellbasiert angelegten Bauablauf in den Baulosen weiterzuentwickeln sowie BIM für die Ausschreibung und Abrechnung nutzen zu können“, sagt Silke Kinner.

Ein Schritt in diese Richtung ist das Pilotprojekt BIM2AVA. AVA steht für Ausschreibung, Vergabe und Abrechnung. Ziel ist es, das BIM-Modell so mit dem Leistungsverzeichnis zu verknüpfen, dass Leistungspositionen und Mengen künftig möglichst automatisiert aus dem Modell abgeleitet werden können.

Da BW12Ü zum Start des Piloten bereits fertiggestellt war, bringt WK Consult zwei der anderen Überführungsbauwerke in die Erprobung ein. Zusätzlich ist eine Autobahnbrücke im Zuge der A 14 Teil des Pilotprojekts. So lässt sich auch untersuchen, wie unterschiedliche Planungsbüros und Softwareumgebungen die Ergebnisse beeinflussen, wo Schnittstellen funktionieren und wo nachgesteuert werden muss.

Eine zentrale Erfahrung lautet: Die für BIM2AVA erforderlichen Attribute sollten gemeinsam mit den übrigen projektrelevanten Attributen im Modell angelegt werden. Werden diese erst nachträglich ergänzt, entsteht derzeit softwarebedingt noch zusätzlicher Aufwand, da die neu angelegten Attribute den einzelnen Bauteilen manuell zugewiesen werden müssen.

Jana Steffens, bei WKC als Projektingenieurin in das Pilotprojekt eingebunden, erläutert: „Von Seiten der DEGES kam die Anforderung, zusätzliche Merkmalsgruppen mit definierten Attributen auf Grundlage des Standardleistungskatalogs zu hinterlegen, damit sich die Leistungstexte möglichst direkt aus dem Modell ableiten lassen. Für BIM2AVA wurde die Anreicherung von Bauteilinformationen zunächst exemplarisch an den Betonbauteilen umgesetzt, um die modellbasierte Ableitung der späteren Leistungspositionen zu erproben.“

Dass die nachträgliche Ergänzung der benötigten Attributsets nicht immer einfach ist, bestätigt auch Sabine Roesner. Sie stellt fest: „Der Prozess funktioniert je nach eingesetzter Software unterschiedlich gut.“

Standardisierung als Voraussetzung für weitere Automatisierung

Die bisherigen Ergebnisse von BIM2AVA zeigen: Die modellbasierte Ausschreibung funktioniert grundsätzlich, aber sie läuft noch nicht reibungslos.

Wir haben die Erfahrung gemacht, dass die Mengenermittlung aus IFC-Modellen in der Ausschreibungssoftware derzeit noch nicht in allen Fällen belastbar funktioniert. Wir haben uns daher entschieden, die modellbasierte Mengenermittlung vorerst direkt in der CAD-Software über formelbasierte Attribute umzusetzen. So konnten die Modellinformationen dennoch strukturiert für die weitere AVA-Bearbeitung nutzbar gemacht werden“,

erläutert Gesa Göllner und verweist in diesem Zusammenhang auch auf die Bedeutung von Standards. „Je mehr wir in den Bereich Automatisierung gehen, umso größer ist auch der Bedarf für Standardisierung“, erläutert sie.

Auch Silke Kinner sieht darin eine zentrale Aufgabe. „Es ist wichtig, dass wir BIM-Projekte durchführen und neue Anwendungen erproben. Nur so können wir feststellen, was schon funktioniert und wo Entwicklungsbedarf besteht.“ Das Ziel bleibe, aus dem BIM-Modell künftig ein Leistungsverzeichnis mit den zugehörigen Mengen erzeugen und auch für die Abrechnung nutzen zu können.

Dafür braucht es einheitliche Anforderungen an Modelle, Attribute und Datenstrukturen – idealerweise über Auftraggeber hinweg. Kinner formuliert es deutlich: „Wir müssen alle Büros auf einen Standard anheben.“

Damit wäre auch den Planungs- und Ingenieurbüros geholfen, die – wie Gesa Göllner anmerkt – nicht für jedes Projekt und jedes Modell die Grundlagen und modellbasierten Arbeitsprozesse neu definieren können. Daniel Niemann ergänzt einen praktischen Aspekt der weiteren Digitalisierung: „Die Daten werden ja nicht weniger. Es wäre gut, wenn Auftraggeber für alle Marktteilnehmer die gleichen Möglichkeiten für den Upload und Austausch von Daten schaffen würden.“

Die Zukunft ist ein iterativer Prozess, der in Richtung Digitaler Zwilling führt

Bei einem sind sich die DEGES und WKC einig: Die BIM-Methode wird sich in den nächsten Jahren noch deutlich weiterentwickeln. Silke Kinner beschreibt dies als „iterativen Prozess, in dem wir uns immer wieder an die Erkenntnisse aus vergangenen Projekten anpassen.“

Für Gesa Göllner ist die Entwicklung „weg von händischen Prozessen, hin zu mehr Automatisierung“ wegweisend für die zukünftige Entwicklung. Daniel Niemann sieht zudem großes Potenzial in der besseren Verknüpfung von CAD- und Statiksoftware, damit parametrisierte Modelle künftig einfacher weiterverwendet und in andere Fachdisziplinen überführt werden können.

„Zudem sollte BIM in der Bauphase mehr Anwendung finden“, ergänzt Sabine Roesner. „Ein echtes Bestandsmodell gibt es erst dann, wenn die Baufirmen BIM auf der Baustelle einsetzen und im nächsten Schritt As-built-Modelle erstellen, die nach Abschluss des Baus an die Baulastträger weitergegeben werden.“ Solche Modelle könnten später im Betrieb genutzt werden – etwa durch Betriebsdienst und Straßenmeistereien zur Instandhaltung.

Damit wäre eine wichtige Grundlage für den Digitalen Zwilling gelegt. „Und in diese Richtung muss es gehen“, stellt Silke Kinner zum Abschluss fest.

Bundesfernstraßen Digital dankt Silke Kinner und Sabine Roesner von der DEGES sowie Daniel Niemann, Gesa Göllner und Jana Steffens von WK Consult für die Unterstützung bei der Erstellung dieses Beitrags.