Aus dem Boden gestampft: Notkrankenhäuser in Modular- und Fertigbauweise

Seit Beginn der Corona-Pandemie unterstützen Fachkräfte und Arbeiter aus der Architektur-, Ingenieur- und Baubranche überall auf der Welt den medizinischen Bereich. Vielerorts entstanden quasi über Nacht Notkrankenhäuser in Modular- und Fertigbauweise zur Deckung des rapide gestiegenen Bedarfs an Betten auf Intensivstationen. BIM und Cloud-Lösungen halfen bei dieser Herausforderung.

Diese Erfahrungen werden dem Baugewerbe in zukünftigen Krisen – und womöglich sogar im Zuge einer zumindest teilweisen Rückkehr zur Normalität – zugutekommen. Die in diesem Beitrag vorgestellten Projekte aus China, Mexiko und Großbritannien veranschaulichen die außerordentlichen Herausforderungen, die von den beteiligten Teams erfolgreich gemeistert wurden, und die daraus gewonnenen Lehren und Erkenntnisse.

Im Januar machte die chinesische Elf-Millionen-Stadt Wuhan als Epizentrum des Coronavirus-Ausbruchs Schlagzeilen. Als Reaktion auf die rasant steigende Zahl der Infizierten und Toten beauftragten die Behörden eine Besetzung aus Planern, Architekten und Bauingenieuren mit einer Mammutaufgabe: Innerhalb von zehn Tagen sollte ein Notkrankenhaus mit 1.000 Betten aus dem Boden gestampft werden.

Am 23. Januar, zwei Tage vor Beginn des Chinesischen Neujahrsfestes, wurde Wuhan unter Quarantäne gestellt und vom öffentlichen Verkehrsnetz abgeschottet. Noch am selben Nachmittag klingelten die Telefone bei den für die Planung und Durchführung des Fertigbauprojekts verantwortlichen Unternehmen, dem Institut für Architekturplanung und -wissenschaften der CITIC Group (CITIC ADI) und dem 3. Ingenieurbüro des staatlichen Bauunternehmens China State Construction (CSCEC-3).

„Innerhalb von etwa einer Stunde wurde unter Leitung der Geschäftsführung ein Team aus über 60 Leuten zusammengestellt“, erinnert sich Jiqiang Hu, der bei CITIC ADI das Forschungszentrum für digitale Planung leitet. „Dreißig Minuten später waren unsere Planer bereits auf dem Weg zur Besichtigung des Baugeländes. Wir waren alle von dem Eifer getrieben, durch die Mitwirkung an diesem Projekt einen Beitrag zur Bekämpfung der Epidemie zu leisten.“

Normalerweise würde man für ein Bauvorhaben dieser Größenordnung sechs Monate für die Planung und bis zu drei Jahre für den Bau veranschlagen. „Es war ein Wettlauf gegen die Zeit, denn schließlich standen Menschenleben auf dem Spiel“, so Hu. Der Plan für die Nivellierung des Baugrunds war nach fünf Stunden fertig, die Projektierung nach 24 und die konkreten Baupläne nach 60.

Bei CITIC ADI ist man sich sicher, dass dieses Arbeitstempo vor allem der angewandten Methodik zu verdanken war. Die Planungsteams lösten sich in zwei Schichten ab, und die Bauarbeiten begannen bereits vor Abschluss der Planung. „Wir haben verschiedene Vorgänge parallel zueinander, teilweise sogar in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt“, berichtet Hu. „Im Grunde genommen haben wir alles gleichzeitig gemacht: Planung, Bau, Planänderungen und Nacharbeiten.“

Dabei kam auch der Technologie eine Schlüsselrolle zu. Unmittelbar nach Auftragsannahme informierte der Projektkoordinator sämtliche Mitarbeiter über das Handy. Die Visualisierung der Entwürfe, die Integration der einzelnen Fachgebiete und der Austausch von Daten in Echtzeit erfolgte mithilfe unterschiedlicher BIM-Lösungen – darunter die Autodesk-Tools Revit und Navisworks für die Erstellung digitaler Modelle, die dann mit Enscape gerendert wurden. Zur Planung der Nivellierungsarbeiten und der Vorbereitung des Baugrunds kam Civil 3D zum Einsatz. Die Kombination dieser Lösungen ermöglichte eine beträchtliche Verkürzung der Arbeitszeit.

Auch bei der schnellen Errichtung eines mobilen Testlabors mit einer Fläche von gut 550 m2 für Wuhan und Umland erwies sich BIM als Retter in der Not. Am 29. Januar wurde die Second Harbour Engineering Company, eine Tochtergesellschaft der staatlichen China Communications Construction Company (CCCC), mit dem Bau des Huoyan-Labors zum molekularen Nachweis von Infektionserregern durch Nukleinsäuretests beauftragt. Der vorgesehene Zeitrahmen betrug sechs Tage. Das Labor – eins von acht, die vom Beijing Genomics Institute (BGI) betrieben werden – besteht aus aufblasbaren Strukturen; die Projektierung der erforderlichen Luftdruck- und Filtersysteme stellte die Planer und Ingenieure vor erhebliche bautechnische Herausforderungen.

„BIM-Technologie kam bei der virtuellen Planung und den Bauarbeiten selbst zum Einsatz“, so Fuqiang Chen, der stellvertretende Geschäftsführer von CCCC Wuhan Zhixing International Engineering Consulting. Das BIM-Modell diente zur Veranschaulichung der Planungsabsicht und unterstützte die Integration der technischen Gebäudeausrüstung, insbesondere durch Verbesserung der Kommunikation zwischen Technikern, Planern und dem Bauherrn zur Vermeidung von Kollisionen und Nacharbeiten.

Der für den Bau der Krankenhäuser Huoshenshan und Leishenshan verantwortliche Generalunternehmer CSCEC-3 schreibt die erfolgreiche Abwicklung der ehrgeizigen Bauvorhaben vor allem der sorgfältigen, stunden- und teilweise sogar minutengenauen Zeitplanung zu. „Unmittelbar nach Abschluss der Nivellierungsarbeiten wurde mit dem Fundament und der Anlieferung der Fertigbaumodule begonnen“, so Yewen Wu von CSCEC-3, der beide Projekte als BIM-Beauftragter betreute. „Wenn das zu früh oder zu spät passiert, kommt es zum Aufgabenstau bzw. zu Verzögerungen. Jeder Schritt muss in allen Einzelheiten präzise geplant werden – mit Zeitplänen für Arbeitskräfte, Geräte und Maschinen, Anlieferung und Werkstoffe.“

Von den beim Bau des Huoshenshan-Krankenhauses gesammelten Erfahrungen profitierte das Unternehmen auch bei der Errichtung eines zweiten Notkrankenhauses in Wuhan. Das Leishenshan-Krankenhaus mit 1.600 Betten wurde vom Central-South Architectural Design Institute (CSADI) geplant und von CSCEC-3 ebenfalls mithilfe von Fertigbaumodulen umgesetzt. Ein Team aus rund 80 Planern – von denen die Hälfte während des Neujahrsfestes buchstäblich über Nacht angeworben wurde – stellte die Baupläne innerhalb von drei Tagen fertig.

„Bei diesem Projekt handelt es sich um ein einziges Gebäude, das aus Containern und Stahlrahmen zusammengesetzt wurde“, erläutert Songmin Zhang von CSADI, der das Bauprojekt als Leitender Architekt betreute. „Die Schwierigkeit bestand darin, dass die Anpassung der Baupläne in Echtzeit erfolgen und mit dem Einsatz der Bauarbeiter, Werkstoffe und Maschinen koordiniert werden musste. CSADI konnte den Großteil der Pläne zwar innerhalb der dreitägigen Frist fertigstellen, danach mussten die Planer jedoch den Baufortschritt im Auge behalten und die Pläne vor Ort überarbeiten.“ Dass die Bauarbeiten innerhalb von 13 Tagen abgeschlossen werden konnten, ist weitgehend auf dieses dynamische Planungsverfahren zurückzuführen.

In Mexiko wurden Ende Februar die ersten Covid-19-Infektionen verzeichnet. Mitte März war abzusehen, dass die vorhandenen Bettenkapazitäten auf den Intensivstationen nicht ausreichen würden. Das Konzept zur Behebung der Engpässe wurde von einem Unternehmen entwickelt, das keinerlei Erfahrung im medizinischen Sektor mitbrachte.

Eigentlich ist CEMEX auf die Fertigung und den Vertrieb von Baustoffen spezialisiert. „Wir wollten unbedingt in irgendeiner Weise helfen“, erinnert sich Enrique Rodríguez, der für Infrastrukturprojekte und staatliche Aufträge zuständig ist. „Die Projekte, an denen wir tagtäglich arbeiteten – Straßenbau, Staudämme oder Windparks –, haben jedoch keinen direkten Bezug zur Bekämpfung der Pandemie. Dann kam uns die Idee, dass ein unternehmensinternes Projekt zur Entwicklung subventionierter Wohnungen für Mitarbeiter an abgelegenen Standorten als Vorlage für ein Konzept zur Herstellung und Installierung von Fertigbaumodulen für Krankenhäuser dienen könnte. Wir kannten die Bedürfnisse im Land und wussten, dass diese Idee den Betroffenen wirklich helfen würde.“

Das Wohnungsbauprojekt wurde mit Laserscannern vermessen und der Entwurf dann unter Federführung des Technologie-Partners Construhub in Revit nachgebildet. Damit war die Vorlage für ein mobiles Krankenhaus geschaffen. Das BIM-Modell wurde in weniger als drei Wochen in intensiver Teamarbeit unter Mitwirkung verschiedener mexikanischer Unternehmen erstellt.

Noch vor Beginn der Bauarbeiten an sechs Standorten in verschiedenen mexikanischen Bundesstaaten konnten Vertreter der Gesundheitsbehörden die geplanten Gebäude virtuell begehen. Dank der durch BIM erzielten Effizienzgewinne gelang die Fertigstellung der Notkrankenhäuser aus Beton-Fertigbauteilen mit antibakterieller Beschichtung innerhalb von nur 15 Tagen.

„Die Arbeit mit BIM sorgte dafür, dass wir das Wesentliche nie aus dem Blick verloren: Es ging um die Errichtung von Krankenhäusern aus Fertigbau-Modulen, die strapazierfähig, intelligent und kosteneffizient sein sollten“, so Rodríguez. „Wir gaben uns große Mühe, unter Mitwirkung der verschiedenen beteiligten Firmen ein möglichst günstiges Angebot für die Planung und Ausführung zu erstellen. Die dynamische und transparente Kommunikation mit den Bauherren war die Voraussetzung für die Entwicklung eines funktionstauglichen Modells für ein Krankenhaus, das den Bedürfnissen sowohl der Patienten als auch der Mediziner und Pflegekräfte entsprach.“

Aufgrund des Verbots von Großveranstaltungen im Rahmen der Maßnahmen zur Eindämmung der Pandemie mussten auch Sportstadien, Tagungs- und Messezentren vielerorts schließen. In Großbritannien machte man aus der Not eine Tugend und widmete leerstehende Veranstaltungshallen zu Notkrankenhäusern um, die das staatliche Gesundheitswesen im Falle von anschwellenden Patientenzahlen entlasten sollten.

Pläne für das erste dieser „Nightingale Hospitals“ – als Namensgeberin diente Florence Nightingale, die Begründerin der modernen Krankenpflege – im ExCeL London wurden am 24. März bekannt gegeben. Vier Tage später erhielt die Firma Interserve Construction den Auftrag zur Planung und Ausführung eines weiteren Notkrankenhauses im National Exhibition Centre (NEC) in Birmingham.

Als eines der am Bau des NEC beteiligten Unternehmen war Interserve eine logische Wahl, zumal sich der nächstgelegene Standort weniger als einen Kilometer entfernt befindet. „Uns wurde gesagt, dass in zwei Wochen 800 Betten für schwerkranke Patienten benötigt würden“, erinnert sich der zuständige Projektleiter Vince Kesterton. „Das war ziemlich nervenaufreibend, denn ein Projekt von diesem Ausmaß lässt sich nicht innerhalb von zwei Wochen bewältigen. So etwas war bis dato undenkbar.“

Um das Unmögliche dennoch möglich zu machen, erstellte Kesterton eine Liste sämtlicher Aufgaben, die erledigt werden mussten, und rechnete dann bei der Arbeitsplanung vom Fertigstellungstermin rückwärts. „Dabei war quasi von Anfang an klar, dass wir unter Mitwirkung sämtlicher Lieferkettenpartner rund um die Uhr im Drei-Schichten-Betrieb arbeiten mussten.“ Subunternehmer stellten die Arbeit an anderen Bauvorhaben vorübergehend ein, um möglichst viele Arbeitskräfte nach Birmingham schicken zu können. Insgesamt leistete das Team aus über 450 Mitarbeitern von Interserve und den Subunternehmen sowie 60 von der Britischen Armee abgestellten Gurkhas über 90.000 Arbeitsstunden zur Einrichtung eines Notkrankenhauses mit einer Gesamtfläche von elf Fußballplätzen.

„Natürlich wünschen sich die meisten normale Arbeitszeiten“, weiß Kesterton. Zur Einhaltung des engen Zeitrahmens habe man aber strikt darauf achten müssen, dass alle beteiligten Gewerke rund um die Uhr produktiv waren. „Zehn- bis Elf-Stunden-Tage waren die Norm – aber das Team hat dabei auch mitgezogen, weil jeder wusste, wie wichtig das Projekt war. Die Arbeitsbereitschaft war sehr hoch.“

Die Baufläche verteilte sich über fünf Messehallen; zur Koordination der Arbeiten, Dokumentation des Baufortschritts und Kommunikation auftretender Probleme kam die Cloud-Lösung PlanGrid von Autodesk zum Einsatz. Während in einer Halle der Fußboden verlegt wurde, wurden in der nächsten die Wände und in einer weiteren die Versorgungsleitungen installiert. Wenn es in einer Halle ein Problem gab, das die Arbeitsabläufe in einer anderen zu beeinträchtigen drohte, wurden entsprechende Fotos über die Cloud den anderen Teams zugänglich gemacht, damit gemeinsam eine Lösung gefunden werden konnte.

Diese Arbeitsweise erwies sich nicht nur als effizienter im Vergleich zu altbewährten Verfahren, sondern ermöglichte auch eine enge Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Subunternehmen unter Einhaltung des gesetzlich vorgeschriebenen Mindestabstands von zwei Metern.

„Abstandhalten war schwierig, wenn vier- bis fünfhundert Arbeiter gleichzeitig auf dem Gelände waren“, so Kesterton. Deswegen setzte er einen Arbeitsschutzbeauftragten ein, dessen Team die Einhaltung der Abstandsregeln kontrollierte. „Wir hatten Riesenglück: Kein einziger Mitarbeiter wurde positiv auf das Coronavirus getestet.“

Am 16. April – zwei Wochen nach Projektbeginn – waren die ersten 800 Betten termingerecht einsatzbereit. Die zweite Phase mit weiteren 400 Betten war zwei Wochen später abgeschlossen. Trotz der harten Arbeit, die sein Team in das Projekt gesteckt hat, ist Kesterton froh, dass letztlich kein einziges dieser Betten benötigt wurde. Anfang Mai wurde das Notkrankenhaus vom aktiven in den Bereitschaftsmodus zurückgesetzt.

Die Corona-Pandemie stellt eine außerordentliche Herausforderung dar, die allen Betroffenen außerordentliche Anstrengungen abverlangt. Lange nachdem sich der Staub endlich wieder gelegt hat, können Planer und Bauunternehmer von den gewonnenen Erkenntnissen profitieren und auf zukünftige Krisensituationen – von alltäglichen Baudilemmas bis hin zu internationalen Notfällen – noch schneller und effizienter reagieren.

In Wuhan hat die erfolgreiche Fertigstellung der Krankenhäuser Huoshenshan und Leishenshan den Wert von Technologie für Bauprojekte erst richtig ins Rampenlicht gerückt. „Die Technologie ist König“, ist Yewen Wu von CSCEC-3 überzeugt. „Die Techniker verbessern den Bauplan während der laufenden Arbeiten ständig weiter, und die Ausführung muss unter Einhaltung der jeweiligen Projektziele so weit wie möglich vereinfacht werden.“

Vereinfachung bedeutet mehr Effizienz, weiß Hu und schwärmt von den Vorteilen der Gebäudedatenmodellierung: „Das Arbeiten mit BIM zur Bereitstellung einer Plattform für den Datenaustausch zwischen Bauherren, General- und Subunternehmern, Bautrupps und anderen Projektbeteiligten vereinfacht die Kommunikation, sorgt für eine engere Zusammenarbeit und ermöglicht eine effizientere Projektabwicklung.“

Bei CSADI nimmt man aus den Erfahrungen bei der Planung des Leishenshan-Krankenhauses vor allem die Erkenntnis mit, wie gut die Zusammenarbeit in der Cloud funktioniert. „Bislang hat sich die virtuelle Zusammenarbeit in China noch nicht in großem Umfang durchgesetzt“, meint Songmin Zhang. „Im Notfall steht kein effizienter Koordinationsmechanismus bereit. Im Zuge dieses Projekts wurden vielen Beteiligten die Vorteile der Cloud zunehmend deutlich, insbesondere die Möglichkeiten zum standortfernen Arbeiten und zur Kommunikation per Videokonferenz. Aufgrund dieser Erfahrung ist CSADI nun dabei, eine Private-Cloud-Infrastruktur zur Zusammenarbeit zwischen Unternehmen einzurichten.“

Auch bei CEMEX ist man vom Wert der technologiegestützten Zusammenarbeit überzeugt und erhofft sich Effizienzgewinne bei zukünftigen Projekten durch die engere Abstimmung zwischen Bauunternehmen und Auftraggebern. „Es ist sehr hilfreich, dass der Auftraggeber ein Bauvorhaben virtuell begehen und Empfehlungen und Vorschläge machen kann“, so Eileen Hernández, die für Geschäftsbereichsentwicklung und Kundenakquise zuständig ist. „Wenn der Auftraggeber von Anfang an in das Projekt einbezogen wird, entspricht das Endergebnis am ehesten den Erwartungen.“

Mit technologischen Wunderwerkzeugen ist es jedoch nicht getan. Laut Kesterton sind gute Arbeitsbeziehungen eine unabdingbare Voraussetzung dafür, die Planung und Ausführung von Bauprojekten zu beschleunigen und die Zusammenarbeit zu stärken. Die erfolgreiche Fertigstellung des NHS Nightingale Hospital Birmingham schreibt er vor allem seinem guten Verhältnis zu Mitarbeitern, Subunternehmern und dem Auftraggeber zu: „Wenn man sich die Mühe macht, die Beteiligten persönlich kennenzulernen, sind sie eher bereit, konstruktiv zur Lösung auftretender Schwierigkeiten beizutragen.“

Genau darin besteht womöglich die wichtigste Lehre überhaupt: Gute Zusammenarbeit versetzt Berge. „Meine größte Lernerfahrung ist, wie viel man erreichen kann, wenn man es erreichen muss“, resümiert Kesterton. „Wenn man mir vor ein paar Monaten gesagt hätte, dass wir innerhalb von drei bis vier Wochen Intensivstationen mit 1.200 Betten im Wert von 30 Millionen Pfund installieren würden, hätte ich das für schlichtweg unmöglich gehalten. Aber wenn man eine derart hohe Arbeitsleistung tatsächlich erreicht, wird einem klar, wie viel sich schaffen lässt, wenn alle mit vereinten Kräften auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten.“