5.000 Menschen in 6 Tagen: 130 Meter Verlegung der U-Bahn-Station Shibuya im Rahmen des großen Sanierungsprojekts Subim in Tokio

Die 1946 gegründete Tokyo Kyukyu Electric Railway Company (Tokyu) ist eines der größten Bauunternehmen Japans und spezialisiert auf groß angelegte Infrastruktur- und Gewerbebauprojekte.
In diesem Artikel beschreibt Tokyu einen Arbeitsablauf zur Anwendung der BIM-Technologie mit SketchUp zum Bauprojekt des Bahnhofs Shibuya der Ginza-Linie der Tokyo Metro.

Die Station Shibuya der Ginza-Linie der Tokyo Metro liegt im Zentrum von Shibuya, einem beliebten Viertel Tokios. Als wichtige U-Bahnlinie neben der Hanzomon- und der Fukutoshin-Linie nutzen täglich etwa 220.000 Fahrgäste die Linie, die durch das Zentrum von Shibuya führt.Undha Gebäude mit dem Bahnhof im Inneren.

Seit ihrer Eröffnung im Jahr 1938 gestaltete sich eine umfassende Sanierung schwierig. Aktuell weist die Station folgende Mängel auf: 1. Sie ist nicht barrierefrei; 2. der Bahnsteig ist schmal; und 3. es gibt keine Toiletten in der Station.

Der Bahnhof Shibuya soll im Hinblick auf Verkehrsstaus, Sicherheit und Service umgebaut werden. Der Bahnhof Shibuya an der neuen Ginza-Linie wurde am 3. Januar 2020 eröffnet und ist barrierefrei, wodurch Verkehrsstaus reduziert und Umstiege zu anderen Bahnlinien erleichtert werden.

Da der Bahnhof weiterhin an das Einkaufszentrum angebunden war, mussten er und die Bahnsteige 130 Meter nach Osten an einen neuen Standort verlegt werden. Wir waren für die Verlegung des Bahnsteigs nach Osten verantwortlich. Dies umfasste die Reduzierung der Stützpfeiler (von sieben auf drei auf der Ostseite des Bahnhofs) und den Bau eines Mittelbahnsteigs mit beidseitigen Gleisanschlüssen, der ursprünglich ein separater Einschienenbahnsteig war.

Neuer Bahnhof: Bahnsteig 12 Meter breit, zwischen zwei Gleisen gelegen, barrierefrei per Aufzug erreichbar
Darüber hinaus begannen 2009 parallel zur Neugestaltung des Gebiets um den Bahnhof Shibuya die Arbeiten an der Bahnsteiganbindung. Dieses Projekt, das mithilfe des SketchUp 3D-Modells BIM/CIM (*1) realisiert wurde, erhielt eine hervorragende Bewertung und wurde 2019 vom Ministerium für Land, Infrastruktur, Verkehr und Tourismus mit dem i-Construction Excellence Award ausgezeichnet.

Insgesamt 5.000 Projektteilnehmer arbeiteten an diesem Mammutprojekt über sechs Tage, vom 28. Dezember 2019 bis zum 2. Januar 2020.
Die Bauarbeiten zur Verlegung des Bahnhofs erforderten den Austausch von drei Bahngleisen. Dieser Austausch machte eine vorübergehende Sperrung der Ginza-Linie notwendig, was die Anforderungen an die Bauqualität erhöhte. Im Zusammenhang mit dem Austausch der Bahngleise traten drei Hauptprobleme auf:

(1) Zeitliche Beschränkungen
Die Bauzeit betrug lediglich sechs Tage. Die Baustelle befand sich im Zentrum Tokios und musste im Rahmen des Umbauprojekts des Bahnhofs Shibuya einem detaillierten Plan folgen und mit den Öffnungszeiten der Busspur auf der Meiji-dori sowie den Verkehrsbeschränkungen abgestimmt werden. Kritische Punkte mussten schnell identifiziert und Lösungen entwickelt und umgesetzt werden.

(2) Dreischichtige Konstruktion
Die Bauarbeiten umfassten mehrstufige Kranarbeiten am Boden, auf der Gleisoberfläche und auf der temporären Konstruktion. Dreistufige Bauvorgänge lassen sich mit zweidimensionalen Zeichnungen nur schwer darstellen. Um Kollisionen der Kranausleger zu vermeiden, war ein detaillierter Arbeitsplan für die Auslegerrotationsreihenfolge erforderlich.

(3) Zuverlässiger Informationsaustausch
Bei 5.000 Projektteilnehmern waren komplexe und umfangreiche Pläne, Prozesse und Verfahren erforderlich, und die Koordination zwischen den Abteilungen war von entscheidender Bedeutung.
Alle am Bau beteiligten Arbeiter mussten schnell und umfassend über den komplexen Bauablauf und die Abläufe informiert werden. Da die Gleiswechselarbeiten mit Zugsperrungen innerhalb von sechs Tagen abgeschlossen sein mussten, war es zudem unerlässlich, dass alle Projektbeteiligten ein intuitives Verständnis der Arbeit und der Bauprozesse und -verfahren besaßen.

Einsatz von 3D-Modellierung und BIM/CIM zur Sicherstellung einer präzisen Bauausführung
In der Vergangenheit führte der traditionelle Ansatz dazu, dass bei der Feststellung von Konstruktionsproblemen oder der Notwendigkeit einer Überprüfung der Funktionsfähigkeit, die Änderungen oder Anpassungen erforderte, erhöhte Kosten und Verzögerungen im Zeitplan auftraten.
Für dieses Projekt baten wir den Kunden um aktive Mitarbeit im Review-Prozess. In der Entwurfsphase erstellten wir mit SketchUp ein 3D-Modell, das die Perspektive des Auftragnehmers berücksichtigte, und führten anschließend parallel zur Planung die technische Planung (*2) durch. Darüber hinaus nutzten wir das SketchUp-3D-Modell, um uns im Vorfeld mit der Verkehrsbehörde zu Fragen der Betriebssicherheit, wie beispielsweise der Standortwahl von Ampeln, abzustimmen.

Klare und einfache Kommunikation ist entscheidend. Zweidimensionale Dokumente erschweren die Vermittlung von Designabsichten und Projektabläufen. SketchUp diente daher als Plattform zur Koordination von Informationen und Abläufen zwischen allen beteiligten Abteilungen, die jeweils mit eigenen Dateien und Zeitplänen arbeiteten. SketchUp ist ein einfaches und flexibles Werkzeug, das jede Abteilung innerhalb kurzer Zeit beherrschen kann. Dank des Einsatzes von SketchUp für die 3D-Modellierung konnten Missverständnisse zwischen den Abteilungen vermieden werden.
Durch den Einsatz von VR (Virtual Reality) und 4D-Modellen zur Überprüfung wird die Vorplanung (*3) optimiert, indem dem SketchUp-3D-Modell minutengenaue Zeitachsen und Bewegungsdaten hinzugefügt werden. Ziel der Vorplanung ist es, die Effektivität der Bauarbeiten und -verfahren frühzeitig zu überprüfen, um schnelle Entscheidungen zu ermöglichen, Nacharbeiten zu vermeiden und die Produktivität durch den Austausch konsistenter Informationen zwischen den am Bauprozess beteiligten Mitarbeitern zu steigern.

Digitale Simulation (links) & Vor-Ort-Simulation (rechts)
Mit dieser Methodik konnte die Einarbeitungszeit des Bauleiters in das Projekt um etwa die Hälfte reduziert werden. Projektbezogen gelang es uns, die Lohnkosten um rund 60 % zu senken.
Unser Unternehmen ist nicht auf externe BIM/CIM-Spezialisten angewiesen. Wir haben SketchUp eingesetzt, ein Schulungshandbuch für unsere Mitarbeiter erstellt und über 200 Bauingenieure vor Ort geschult, wodurch die Baustelle die Initiative ergreifen konnte.

Die Nutzung von SketchUp BIM/CIM steigert nicht nur die Produktivität, sondern bietet auch zusätzliche Vorteile für Kunden, Gebäudenutzer und alle anderen Beteiligten. Wir werden uns bemühen, den SUBIM-Workflow in die Praxis umzusetzen, ihn auf Baustellen zu verbreiten und ihn im gesamten Unternehmen einzuführen.

Interviewvideo des Direktors der Abteilung für Tiefbau der Tokioter Eisenbahn
*1 BIM/CIM (Building Information Modeling, Management) ist ein Workflow, der in der Forschungs- und Entwurfsphase beginnt und 3D-Modelle in den Bau-, Instandhaltungs- und Managementphasen einsetzt. Er dient der Konstruktion, Produktion und Verwaltung von Systemfamilien und ergänzt diese um Attributinformationen (Materialien, Festigkeit usw.), um Qualitätsmanagement zu gewährleisten und die Produktivität zu steigern.
*2 Concurrent Engineering (CE) ist eine Methodik, die darauf abzielt, Entwicklungszyklen zu verkürzen und Kosten durch die gleichzeitige Ausführung mehrerer Aufgaben im Entwicklungsprozess in der Fertigungsindustrie und anderen Branchen zu senken. Zudem fördert sie den Informationsaustausch und die Gruppenarbeit zwischen Abteilungen. BIM wird voraussichtlich folgende Auswirkungen haben.

Gewährleisten Sie die Betriebsfähigkeit und Qualität nach der Inbetriebnahme, indem Sie die Ansichten des Bauleiters und Planänderungen bereits in der Entwurfsphase berücksichtigen und so das Erscheinungsbild und den Nutzungskomfort der Anlage verbessern.
Die Berücksichtigung von Instandhaltung und Management (z. B. Materialauswahl, Vermeidung potenziell schwacher Bauteile) durch Einbeziehung der Ansichten der für Instandhaltung und Management Verantwortlichen bereits in der Planungsphase. Die Bereitstellung der für die Instandhaltungs- und Managementphase benötigten Informationen in nutzbarer Form während der Planungs- und Bauphase verbessert die Effizienz und Qualität der Instandhaltung und des Managements.
Die Zusammenarbeit der am Projekt Beteiligten kann die Entscheidungsfindung beschleunigen und Wartezeiten verkürzen, wodurch die Bauzeit und die Gesamtdauer des Projekts reduziert werden. (Ministerium für Land, Infrastruktur, Verkehr und Tourismus, CIM-Richtlinien, Allgemeine Ausgabe).
*3 Vorbereitende Arbeiten, d. h. die Berücksichtigung möglicher Änderungen der Spezifikationen für spätere Prozesse usw. bereits in der Anfangsphase, um die Qualität zu verbessern und die Bauzeit in den Branchen Systementwicklung und Produktherstellung zu verkürzen.

Im Fall von BIM lässt sich der gewünschte Effekt durch die Anpassung von Spezifikationen erzielen. Dies geschieht durch die Überprüfung von Bewehrungsinterferenzen in Stahlbetonkonstruktionen und die Berücksichtigung der Effektivität temporärer Baumethoden bereits in der Planungsphase. Hinzu kommen Inspektionen durch die Bauleitung zur Vermeidung von Nacharbeiten, die Überprüfung von Bauverfahren sowie Inspektionen aus Sicht der Instandhaltung und des Managements während der Planungs- und Bauphase. (Von der Website der Japan Construction Information Centre Foundation)