Die Längsneigung des U-Bahn-Eingangskanals beträgt bis zu 30°, was einem steilen Hang von etwa sechs Stockwerken entspricht – auf einer solchen Steigung werden mehrere Tonnen schwere Fertigteile wie „Bauklötze" millimetergenau zusammengesetzt. Am 25. Juni wurde das letzte Fertigteil am Ausgang D der Station Hainanlu der Phase-2-Verlängerung der Qingdao-U-Bahn-Linie 6, errichtet von der China Railway No. 8 Engineering Group, montiert. Damit ist der erste vorgefertigte U-Bahn-Eingang mit 30°-Steigung landesweit erfolgreich fertiggestellt. Dies markiert einen Durchbruch von „0 auf 1" im Bereich der vorgefertigten Bauweise für steile U-Bahn-Nebenstrukturen in China.

„Das Steigungsproblem" bei U-Bahn-Eingängen

U-Bahn-Eingänge sind aufgrund von Einschränkungen durch Straßen, umliegende Gebäude und unterirdische Leitungen oft gezwungen, große Längsneigungen aufzuweisen. Bei herkömmlicher Ortbetonbauweise ist das Betonieren in Steigungen schwierig, die Schalung komplex und die Abdichtung problematisch. Seit langem ist der Bau von U-Bahn-Eingängen mit großen Steigungen stark auf nasse Arbeiten vor Ort angewiesen, was zu langen Bauzeiten, hohem Personalaufwand und schwankender Qualität führt – ein „harter Brocken" für die Effizienzsteigerung im Schienenverkehrsbau.

Obwohl vorgefertigte Bauweisen bereits bei Hauptstrukturen von Stationen eingesetzt werden, stehen sie bei der Ausweitung auf steile Eingangs-Nebenstrukturen vor völlig neuen Herausforderungen. Fertigteile auf steilen Hängen zu montieren, birgt die Gefahr des Umkippens oder Verrutschens; die Abdichtung an den Fugen ist weitaus komplexer als bei ebenen Strukturen. Wie das „Bauklotz"-Prinzip sicher und präzise auf einem 30°-Steilhang umgesetzt werden kann, war eine weltweite Herausforderung für die Bauherren.

Vier zentrale technologische Durchbrüche

Angesichts der hohen Risiken und der schwierigen Kontrolle bei der Montage auf steilen Hängen hat das Projektteam der China Railway No. 8 Engineering Group erstmals in der Branche eine integrierte Anwendung von BIM-gestützter Prozesssimulation und speziellen Montagewagen für Steigungen realisiert.

„Erst testen, dann bauen": BIM-gestützte digitale Zwillingssimulation

Vor der eigentlichen Montage simulierte das Team mithilfe der Building Information Modeling (BIM)-Technologie den gesamten Prozess – Hebewege, Ausrichtungsanpassungen und Einbaureihenfolge – jedes Fertigteils digital. Diese „Erst testen, dann bauen"-Strategie des digitalen Zwillings ermöglichte es, potenzielle räumliche Konflikte und Prozessrisiken frühzeitig im virtuellen Raum zu erkennen und zu lösen, was eine präzise „Navigationskarte" für die Bauarbeiten vor Ort lieferte.

„Speziell für Steigungen": Maßgeschneiderte Montagewagen und Anti-Rutsch-Systeme

Herkömmliche Montagewagen für ebene Flächen können auf steilen Hängen nicht stabil arbeiten. Das Team entwickelte eigenständig spezielle Montagewagen für Steigungen, die mit einem 3D-Echtzeit-Messsystem (Totalstation) und mehreren Anti-Rutsch-Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet sind. Dies ermöglicht einen integrierten, kontinuierlichen Prozess des Greifens, Drehens und präzisen Absetzens der Fertigteile auf der Steigung. Es ist, als ob jedes Bauteil auf dem Steilhang seine eigene „Schiene" und „Bremse" hätte, was die Bausicherheit auf der Ausrüstungsebene gewährleistet.

„Dreifache Abdichtung": Lösung des Fugenproblems bei großen Steigungen

Die Fugenabdichtung bei vorgefertigten Strukturen ist ein branchenweites Problem, das unter großen Steigungen noch verschärft wird. Das Team entwickelte ein eigenständiges dreifaches Abdichtungssystem – durch eine Kombination aus präziser Nut-Feder-Positionierung, Spannkraftverankerung und doppelter Gummidichtungsinjektion wurde eine mehrschichtige Abdichtungsbarriere geschaffen. Am 7. Juli fand eine linienweite Besichtigung der Qingdao-U-Bahn statt, die mit anhaltenden Regenfällen zusammenfiel. Das System bestand die umfassende Praxisprüfung unter natürlichen Regenbedingungen und erhielt einhellige Anerkennung von der Besichtigungsgruppe.

Vollständig vorgefertigte Modularisierung: Integration von Bodenplatte, Seitenwänden, Decke und Treppe

Alle Komponenten des Ausgangs D der Station Hainanlu – Bodenplatte, Seitenwände, Decke und Treppe – wurden in spezialisierten Fertigungsanlagen standardisiert vorgefertigt und vor Ort montiert. Dieses Modell „Fabrik fertigt Teile, Baustelle setzt sie zusammen" verlagerte viele Arbeiten in großer Höhe und auf engem Raum in die Bodenfabrik, was die Bausicherheitsrisiken erheblich reduzierte.

Bauzeit um 44 % verkürzt, Personal um 77 % reduziert

Im Vergleich zur herkömmlichen Ortbetonbauweise zeigt die vorgefertigte Bauweise deutliche Vorteile in der Gesamteffizienz:

Darüber hinaus können die speziellen Arbeitsgeräte mehrfach wiederverwendet werden, was die Baukosten für Folgeprojekte senkt. Die Technologie umfasst mehrere eigenständig entwickelte Arbeitsgeräte und spezielle Bauverfahren mit eigenem geistigem Eigentum und schließt eine Lücke im Bereich der vorgefertigten Bauweise für steile U-Bahn-Nebenstrukturen in China.

Schließung einer nationalen Technologielücke, Setzung eines Branchenstandards

Dieses Projekt ist der erste vorgefertigte U-Bahn-Eingang mit großer Steigung im chinesischen Schienenverkehrssektor. Die Schlüsseltechnologien für die Bauausführung schließen eine Branchenlücke. Am 7. Juli organisierte die Qingdao-U-Bahn-Gruppe eine linienweite Besichtigung und einen Erfahrungsaustausch zur vorgefertigten Eingangsbautechnologie. Wang Shouhui, stellvertretender Geschäftsführer, führte Vertreter der verschiedenen Baugesellschaften, des Planungs- und Designinstituts der dritten Phase sowie aller teilnehmenden Einheiten der gesamten Linie zur Besichtigung vor Ort, was die Machbarkeit, Stabilität und Fortschrittlichkeit der Technologie voll und ganz bestätigte.

Grün und kohlenstoffarm, Unterstützung der „Doppelkohlenstoff"-Ziele

Die vorgefertigte Bauweise nutzt die konzentrierte Fabrikfertigung von Bauteilen und die modulare Montage vor Ort, was nasse Arbeiten und Materialverschwendung vor Ort erheblich reduziert. Dies entspricht dem Konzept der grünen und kohlenstoffarmen Entwicklung und bietet eine starke Unterstützung für die Umsetzung der nationalen „Doppelkohlenstoff"-Ziele. Durch die fabrikbasierte Serienfertigung können zudem die Qualität verbessert, strukturelle Mängel reduziert und die Produktionseffizienz gesteigert werden.

Reproduzierbar und skalierbar, Führung der Branchenaufwertung

Die Technologie hat ein reproduzierbares und skalierbares praktisches Modell hervorgebracht. Basierend auf einer umfassenden Zusammenfassung der Erfahrungen aus Design und Bau der vorgefertigten Stationen der Linie 6 hat die Qingdao-U-Bahn ein integriertes vorgefertigtes Bausystem für den Schienenverkehr vorgeschlagen und entwickelt. Von den 14 Stationen der dritten Planungsphase, die die Bedingungen erfüllen, werden alle diese Technologie anwenden. Diese umfassende Bautechnologie für vorgefertigte Eingänge mit großer Steigung bietet eine wichtige Demonstration für die tiefgreifende Integration von Industrialisierung, Informatisierung und Intelligenz bei Nebenstrukturen des nationalen Schienenverkehrs.

Von der „Massenstrategie" zur „Maschinenintelligenz", vom „Ortbeton" zur „Fabrikfertigung" – die Fertigstellung des ersten vorgefertigten U-Bahn-Eingangs mit 30°-Steigung in China ist nicht nur der Erfolg eines Projekts, sondern markiert einen grundlegenden Wandel im Baumodell von Nebenstrukturen des chinesischen Schienenverkehrs.

Wie die Besichtigung bestätigte: Wenn Fertigteile auf einem 30°-Steilhang millimetergenau montiert werden und das dreifache Abdichtungssystem die Praxisprüfung durch anhaltende Regenfälle besteht, hat diese Technologie, die eine nationale Lücke schließt, den Weg vom „Labor" zur „Baustelle" und von der „Demonstration" zur „Verbreitung" gefunden. In Zukunft, mit der Anwendung der vorgefertigten Bautechnologie in mehr U-Bahn-Linien und bei noch steileren Neigungen, wird der chinesische Schienenverkehrsbau beschleunigt in eine effizientere, sicherere und grünere neue Phase eintreten.