CO2-Emissionen im Spezialtiefbau - Vergleich von Baugrubensicherungsmaßnahmen

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit widmet sich der Analyse von CO2-Emissionen im Spezialtiefbau im Zusammenhang mit ausgewählten, konventionellen Baugrubensicherungsmaßnahmen.Das Ziel besteht darin, für diese Verfahren durch Untersuchung verschiedener Anwendungsfälle,Emissionskennwerte zu generieren und relevante Emissionsquellen entlang der Wertschöpfungskette zu identifizieren und zu quantifizieren.Zu Beginn der Arbeit wird eine Einführung in durch das Bauwesen und insbesondere den Spezialtiefbau verursachte CO2-Ausstöße gegeben. Dabei wird erläutert, welche Emissionen in den jeweiligen Arbeitsphasen entstehen und wie diese zu den Gesamtemissionen beitragen. Darüber hinaus erfolgt in einem eigenen Kapitel eine detaillierte Beschreibung der Baugrubensicherungssysteme Spundwände, Bohrpfahlwände und Schlitzwände.Diese können sowohl eingespannt als auch in Kombination mit Aussteifungen oder Rückverankerungen ausgeführt werden.Nach Abschluss des theoretischen Teils der Arbeit werden anhand von ausgeführten Spezialtiefbaubaustellen Leistungs- und Verbrauchsdaten für die Errichtung von Baugrubenumschließungen erhoben. Im nächsten Schritt werden diese Ergebnisse mit Literaturwerten verglichen, um die für die Emissionsberechnungen erforderlichen Leistungs- und Verbrauchskennwerte festzulegen. Diese Darlegungen werden durch eine umfangreiche Erläuterung der Grundlagen zur Emissionsberechnung im Spezialtiefbau ergänzt. In diesem Abschnitt werden zusätzlich die für die späteren Berechnungen notwendigen Emissionskennwerte dargestellt. Grundlage für alle Emissionsberechnungen stellt der EFFC/DFICarbon Calculator (Version 5) dar. Dieser wurde von der European Federation of Foundation Contractors (EFFC) und dem Deep Foundations Institute (DFI) entwickelt und gilt als das Standardwerkzeug zur Berechnung der CO2-Emissionen von Spezialtiefbauprojekten.In einem eigenen Kapitel werden Emissionsberechnungen für die Herstellung von Baugrubensicherungen anhand von vier häufig vorkommenden Rahmenbedingungen durchgeführt.Diese unterscheiden sich hinsichtlich der Aushubtiefe, der angrenzenden Bebauung und der relativen Lage des Grundwasserhorizontes zur Aushubsohle. Für alle vier Rahmenbedingungen werden jeweils zwei mögliche Ausführungsvarianten untersucht.Abschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse in Form von Emissionskennwerten für die verschiedenen in dieser Arbeit untersuchten Spezialtiefbauverfahren dargestellt und miteinander verglichen. Weiters werden die ermittelten Emissionen ihren Entstehungsquellen zugeordnet. Dies ermöglicht generelle Aussagen über die Entstehung von CO2-Emissionen im Spezialtiefbau und damit die Ableitung von Reduktionspotentialen.

This diploma thesis is dedicated to the analysis of CO2 emissions in special foundation engineering in the context of selected conventional excavation support measures. The objectiveis to generate emission factors for these methods by investigating different application scenarios and to identify and quantify relevant emission sources along the value chain.The thesis starts with an introduction on CO2 emissions caused by construction activities and special foundation engineering. It explains the emissions generated by each phase of the work and their contribution to total emissions. A separate chapter provides a detailed description of excavation support systems including sheet pile walls, bored pile walls, and diaphragm walls, which can be installed either cantilevered or in combination with bracing or anchoring.Following completion of the theoretical part of the thesis, performance and consumption data for the construction of excavation support systems are collected based on completed special foundation construction sites. Subsequently, these results are compared with literaturevalues to provide the performance and consumption data required for emission calculations.This data is complemented by a detailed description of the basics of emissioncalculation in special foundation engineering. Additionally, the emission factors requiredfor later calculations are presented in this section. The EFFC/DFI Carbon Calculator (Version5) serves as the basis for all emission calculations. It has been developed by the European Federation of Foundation Contractors (EFFC) and the Deep Foundations Institute(DFI) and is considered the standard tool for calculating the CO2 emissions of specialfoundation engineering projects.In a separate chapter, emission calculations are performed for the construction of excavation support systems based on four common conditions. These scenarios differ in terms of excavation depth, adjacent buildings, and the relative position of the groundwater table tothe bottom of the excavation. For each of the four scenarios, two possible execution variants are examined.Finally, the results obtained as emission values are presented and compared for each method studied. In addition, the identified emissions are attributed to their sources of origin,allowing general conclusions to be drawn about the generation of origin of CO2 emissions in special foundation engineering and facilitating the derivation of potential reduction opportunities.