Baubetriebliche Optimierungen im Tiefbau anhand des Fallbeispiels Neckartalbrücke

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit entstand im Rahmen eines zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Arbeit in Ausführung befindlichen Brückenbauprojekts des Neckartalübergangs in Heilbronn, Deutschland mit Unterstützung des ausführenden Unternehmens Hochtief Infrastructure GmbH sowie unter Anleitung des Institut für Interdisziplinäres Bauprozessmanagement Fachbereich für Baubetrieb und Bauverfahrenstechnik der Technischen Universität Wien. Diese Arbeit behandelt anhand des Fallbeispiels „Neckartalübergang“ eine Kostenanalyse der angewandten Tiefbauverfahren (geböschte Baugrube, Spundwandverbau, Bohrpfähle) zur Errichtung von Brückengründungen. Das Ziel ist die kostentreibenden Faktoren der unterschiedlichen Bauverfahren zu eruieren, um damit einen Ausblick auf Optimierungsmaßnahmen für zukünftige Brückenbauwerke mit ähnlichen Gründungskonzept zu geben. Des Weiteren werden aus den Anforderungen des Umweltund Wasserschutzes an Tiefbauverfahren sowie aus den baubetrieblichen Erschwernissen des Fallbeispiels Entscheidungsmatrizen erarbeitet, welche dem Benutzer eine rasche Vorauswahl geeigneter Tiefbauverfahren ermöglicht. Zu Beginn wird ein Überblick über ausgewählte Tiefbauverfahren im Zusammenhang mit dem Bau des Neckartalübergangs gegeben. Dabei werden Verfahren zur Baugrubensicherung, Baugrundverbesserung und Tiefgründung beschrieben. Diese sind im weiteren Verlauf für das Verständnis der Bauabläufe, die Erstellung der Leistungsverzeichnisse sowie für die Kostenermittlung notwendig. Der Hauptteil der Arbeit beschäftigt sich mit der Erstellung und Auswertung der Leistungsverzeichnisse der angewandten Verfahren (geböschte Baugrube, Spundwandverbau, Bohrpfähle). Als Grundlage dafür dienen firmenspezifische Leistungswerte, Bautagesberichte und preisliche Vereinbarung mit Nachunternehmen und Baustofflieferanten. Die ermittelten Kosten werden getrennt nach Verfahren betrachtet und nach den einzelnen Kostenkategorien wie Personal-, Geräteund Materialkosten untersucht. Anschließend werden die erzielten Resultate mithilfe von grafischen Darstellungen miteinander verglichen und die Anteile der Kostenverursacher ermittelt. Für die maßgebenden Kostenfaktoren werden Maßnahmen zur Kostenoptimierung erarbeitet. In weiterer Folge werden auf die charakteristischen Erschwernisse im Tiefbau anhand des Fallbeispiels eingegangen. Durch die Untersuchung dieser Schwierigkeiten und der Anforderungen des Umweltund Wasserschutzes werden Kriterien erarbeitet, welche die Grundlage für die Erstellung der Entscheidungsmatrizen darstellen. Zum Schluss wird das Potenzial der Digitalisierung in der Bauausführung sowie dessen Chancen auf effizientere Bauprozesse und Herausforderungen im alltäglichen Baubetrieb beschrieben. Die Massenermittlung mithilfe von Drohnen und die Datennutzung von Transportgeräten im Erdbau zur Erfassung, Analyse und Visualisierung der Leistung werden dabei genauer betrachtet

The present diploma thesis was developed as part of a bridge construction project “Neckartalübergang” in Heilbronn, Germany, with the support of the executing company Hochtief Infrastructure GmbH and under guidance of the Institute for Interdisciplinary Construction Process Management Department of Construction Process and Methods of the Vienna University of Technology. Based on the case study “Neckartalübergang”, this thesis deals with a cost analysis of the used underground engineering methods (sloped excavation, sheet-pile walls, bored piles) for the construction of bridge foundations. The aim is to determine the cost-driving factors of the different construction methods in order to give an outlook on optimisation measures for future bridge construction projects with a similar foundation concept. Furthermore, decision matrices are developed from the requirements of environmental and water protection as well as from the operating difficulties of the case study, which allow its user a quick pre-selection of convenient underground engineering methods. At the beginning, an overview of selected underground engineering methods in connection with the construction of the “Neckartalübergang” will be given. Here, methods for excavation support, ground treatment, and pile foundations will be described. These are necessary in the further course for the understanding of the construction process, the compilation of the specified bill of quantities as well as for the cost calculation. The main part of the thesis deals with the preparation and evaluation of the specified bill of quantities of the used methods (sloped excavation, sheet-pile walls, bored piles). The basis for this is company-specific power ratings, daily building reports and price agreements with subcontractors and with building material suppliers. The calculated costs are considered separately according to the methods and are examined according to the individual cost categories, such as personnel, equipment and material costs. Subsequently, the results obtained are compared with each other by means of graphical representations and the proportions of the cost drivers are determined. For the decisive cost factors cost-optimisation measures will be developed. In further consequence, the characteristic difficulties in the underground engineering will be discussed on the basis of the case study. By examining these difficulties and the requirements of environmental and water protection, criteria are developed which form the basis for the preparation of the decision matrices. Finally, the potential of digitisation in construction and its opportunities for more efficient construction operations and challenges in ordinary construction process are described. The use of drones for volume calculations and the data usage of earthmoving equipment to collect, analyse and visualize performance will be looked at more closely.