Leistungsbetrachtung anhand projektspezifischer Prozessdaten im maschinellen Tunnelbau

Abstract

Gegenständliche Diplomarbeit ist im Rahmen der Forschungstätigkeit des Instituts für interdisziplinäres Bauprozessmanagement Forschungsbereich Baubetrieb und Bauverfahrenstechnik der TU Wien entstanden. Die Forschung beschäftigt sich mit der Entwicklung eines innovativen Vertrags- und Vergütungsmodells für den maschinellen Tunnelbau, welches eine bessere Verknüpfung zwischen Maschinendaten aus dem Tunnelvortrieb und abrechenbaren Leistungen schaffen möchte. Dabei spielt die Digitalisierung im Baubetrieb eine wesentliche Rolle. Über Prozessdaten,welche auf Basis des Vortriebes entweder automatisch oder manuell generiert werden, kann eine Vergütung der Leistungen nach tatsächlichen Aufwendungen erfolgen. Die vorliegende Diplomarbeit vergleicht auf Basis abgewickelter Projekte eine vertraglich vereinbarte Bauzeit und den kalkulierten Leistungen mit der tatsächlichen Bauzeit und den abgerechneten Leistungen. Damit wird einerseits die aktuelle baubetriebliche Vorgehensweise der Abrechnung skizziert, andererseits das Potential der Nutzung von Maschinendaten im Rahmen der Leistungsvergütung dargelegt. Zu Beginn werden die verschiedenen Typen von Tunnelvortriebsmaschinen aufgezeigt, dabei finden vor allem technische Spezifikationen und die Eignung unter geologischen Rahmenbedingungen Eingang. Die Wahl der richtigen Maschine ist essentiell für den gesamten Bauverlauf und die Langlebigkeit des Bauwerkes im Sinne der Sicherungs- und Auskleidungsmaßnahmen.Außerdem folgt eine Erläuterung der ÖNORM B 2203-2, in dieser werden Verfahrens- und Vertragsbestimmungen für den maschinellen Tunnelbau in Österreich geregelt. Anschließend werden die zur Analyse gelangten Tunnelbauprojekte vorgestellt. Neben generellen Projektparametern wie Länge, Durchmesser, Neigung, Verwendungszweck und Ausbau werden die projektspezifischen geologischen Situationen dargelegt. Ebenfalls wird Bezug auf den zum Einsatz kommenden Maschinentyp genommen. Für alle Projekte folgt eine detaillierte Analyse der Ausschreibungen von nationalen bzw. internationalen Auftraggebern und den Kalkulationen des Auftragnehmers. Hier gilt es, angebotene Leistungen darzustellen und allfällige projektspezifische Besonderheiten aufzuzeigen. Im nächsten Schritt gelangt die Ausführung zur genaueren Betrachtung.Dabei wird auf Regelvortriebsleistungen, Vortriebsunterbrechungen, ausgeschriebene und zusätzliche Erschwernisse und sonstige abrechnungstechnische Gegebenheiten näher eingegangen.Parallel dazu erfolgt eine statistische Auswertung der im Vortriebsverlauf aufgezeichneten Maschinendaten.Dadurch können aussagekräftige Erkenntnisse im Rahmen dieser Arbeit gewonnen werden. Anschließend wird ein Vergleich zwischen Soll und Ist erarbeitet. Das Soll entspricht dabei Ausschreibung und Kalkulation, das Ist der Abrechnung und tatsächlichen Leistung in der Bauausführung. Dies basiert auf einer Gegenüberstellung von Vorgangszeiten (z.B. Regelvortrieb,Vortriebsunterbrechung, Erschwernisse, etc.) und der Ermittlung von Durchschnittsleistungen anhand aussagekräftiger Analysestrecken. Des Weiteren sind für jedes Projekt über deren verschiedenen Vortriebs- bzw. Ausbauklassen statistische Kennwerte zur Vortriebsleistung angegeben.Zu guter Letzt wird versucht, auf Grundlage der durchgearbeiteten Vortriebe Leistungswerte in Bezug auf Maschinenvariante, Bohrdurchmesser und Geologie aufzuzeigen. Außerdem erfolgt eine Analyse der Verhältnisse zwischen Regel- und Sondermaßnahmen im Verlauf eines Tunnelvortriebes und eine Bewertung von Abweichungen der Ausschreibung zur Abrechnung hinsichtlich projektspezifischer Vorgangszeiten.

This diploma thesis is created as part of the research activities of the Institute for Interdisciplinary Building Process Management Research Unit Building Operations and Building Process Engineering at the TU Wien. Research is concerned with the development of an innovative contract and remuneration model for mechanical tunnel construction. In mechanical tunnel construction this model wants to create a better link between machine data from tunneling and billing of services. Digitization plays an important role in construction operations. Process data,which is generated either automatically or manually, can be used to remunerate the services based on actual expenses. The present diploma thesis compares a contractually agreed construction time with the actual construction time and the billing based on actually completed projects. Onthe one hand, this work outlines the current construction procedure for billing, and on the other hand, the potential of using machine data as part of the performance remuneration is outlined.At the beginning, the different types of tunnel boring machines used are presented. Above all,technical specifications and suitability in certain geological framework conditions are included.The choice of the right machine is essential for the entire construction process and the longevity of the structure in terms of the usability of safety and lining measures. There is also a detailed explanation of the Austrian code ÖNORM B 2203-2, which regulates essential procedural and contractual provisions for mechanical tunnel construction in Austria. Geotechnical planning and remuneration in particular are examined in more detail.This is followed by the presentation of the tunnel construction projects which have been analyzed. First of all, general project parameters such as length, diameter, inclination, intendeduse and expansion are dealt with. Then, the project-specific geological situations are shown.Finally, reference is made to the machine type used and its requirements defined in advance. For all projects presented, a detailed analysis of the tenders of national and international clients and the calculations of the bidder or subsequent contractor follows. Here, it is important to present the offered services and to show any project-specific features. In the next step, the execution is analyzed. There by, regular tunneling services, tunneling interruptions, advertised and additional difficulties, and other billing-related facts are dealt with in more detail. At the same time, the machine data recorded in the course of the tunneling is statistically evaluated along the entire course of the construction. This helps to gain meaningful insights in the contextof this work. Then, a comparison is worked out. The target corresponds to the tender and calculation, the actual billing and actual performance in the construction. This is based on acomparison of process times (e.g. regular driving, interruption of driving, difficulties, etc.) and the determination of average performance based on meaningful analysis routes. Furthermore,statistical parameters for the jacking performance are given for each project via their different jacking or expansion classes. Finally, an attempt is made to show performance values in relation to the machine variant, drilling diameter and geology on the basis of the excavations worked through. In addition, there is an analysis of the relationships between standard and special measures during tunneling and an assessment of deviations from the tender for billing with regard to project-specific process times.