Technische Grundlagen bei der Umsetzung von ÖPP-Projekten Straße

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1 Technische Grundlagen bei der Umsetzung von ÖPP-Projekten Straße Dr.-Ing.habil. Norbert Ulrich Schüßler-Plan Berlin Bundesverband PPP e.v. Arbeitskreis Infrastruktur NRW-Bank, Düsseldorf, 02.September

2 Mitglieder der AG Technik Leitung: Mitglieder: Dr. Ulrich, Schüßler-Plan Berlin Vidal, EUROVIA INFRA Nyga, AC Weimar Korn, AC Weimar Warmbold, Pöyry Infra GmbH Berk, Bilfinger Infrastructure Service Malik, Vössing Düsseldorf Ivanoff, Vössing Düsseldorf Moser, Moser Project Stäbner, Autobahnplus service Dr. Großmann, Lehmann + Partner Keller, Kremer + Keller KG Dr. Scherer-Leydecker, CMS 2

3 Inhaltsverzeichnis 1 Motivation des technischen Arbeitskataloges 2 Allgemeine Grundlagen 2.1 Projektgegenstand 2.2 Design - Planung 2.3 Build - Bau 2.4 Operate - Erhaltung und Betrieb Begriffsdefinition Erhaltung - allgemeine Grundlagen Betrieb - allgemeine Grundlagen 3 ÖPP-Modelle im Straßenwesen 3.1 Allgemeine Modellgrundsätze 3.2 A - Modelle 3.3 F - Modelle 3.4 Verfügbarkeitsmodelle 3.5 Funktionsbauverträge 3.6 Technische Anforderungen - Straßenkategorien 4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP im Straßenwesen 4.1 Lebenszyklusbetrachtung 4.2 Risikoverteilung 4.3 Innovationen - Prozessoptimierungen 4.4 Nutzerorientierung 3

4 5 Erhaltungsmanagement 5.1 Umsetzung funktionaler Anforderungen 5.2 Substanzwert 5.3 Datenerfassung, Dokumentation 5.4 ZEB 5.5 Ingenieurbauwerke - BMS 5.6 Erdbau 5.7 Entwässerung 5.8 Ausstattung 6 Betriebsdienst im Rahmen von ÖPP-Modellen Umfang, Leistungsbeschreibung, Umsetzung 7 Technische Grundlagen - Prozessanwendungen 7.1 Technische Grundlagen im Rahmen von Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen 7.2 Grundlagen der technischen Bewertung und Vergleichbarkeit - Angebotsund Betriebsphase 8 Grundlagen der Anwendungen von ÖPP in städtischen Bereichen 9 Zusammenfassung 10 Literaturzusammenstellung 4

5 1 Motivation des technischen Arbeitskataloges Rechtliche, finanztechnische, betriebswirtschaftliche Aspekte bei ÖPP-Projekten Technische Aspekte - Infrastruktur Straße - Planung Infrastruktur Straße - Funktionale Vergabeunterlagen - Konstruktive Bemessung Straßenverkehrsanlagen - Erhaltungsmanagement PMS - BMS - Betriebsdienstleistungen - Verkehrsprognosen - Risikobeurteilungen - Substanzbewertungen - Baustellenmanagement - Verkehrsführungen - Baustoffe 5

6 2 Besonderheiten ÖPP-Projekte-Straße Komplexe Betrachtung aller technischen Aspekte Lebenszyklusbetrachtungen aller technischen Elemente Einheit Bau - Erhaltung - Betrieb Umfassende Anwendung budgetorientiertes PMS und BMS Veränderung Verjährungsfristen - grundlegende Neubewertung qualitativer Anforderungen (ZTV en) Kostentransparenz über Lebenszyklus Differenzierte Neubewertung jedes einzelnen ÖPP-Projektes 6

7 2.1 Projektgegenstand Autobahnen Landesstraßen Ingenieurbauwerke 7

8 2.2 Design - Planung Planung Darstellung Leistungsphasen Ausführungsplanung - Referenzplanung Planfeststellung - Baurecht 8

9 2.3 Build - Bau Bau Konstruktionsbemessung Verjährungsfristen - ZTV Funktionale Anforderungen Lebenszyklus Bauzeitverkürzung Verkehrsführung während Bauzeit 9

10 2.4 Operate - Erhaltung und Betrieb Begriffsdefinition Kontrolle (Zustandskontrolle) Erhaltung (Straßenerhaltung) Bauliche Erhaltung Betriebliche Unterhaltung (Wartung) Bauliche Unterhaltung (Instandsetzung) Instandsetzung Qualitätsverbesserung Erneuerung Ausbau, Umbau Neubau Begriffssystematik Erhaltung ( Quelle:FGSV: Begriffsbestimmungen Teil Straßenbautechnik) 10

11 2.4 Operate - Erhaltung und Betrieb Erhaltung - allgemeine Grundlagen Lebenszyklusansatz Bau - Erhaltung - Betrieb Erhaltungsintervalle Konzessionszeitraum Jahre Splittmastixasphalt 16 Gussasphalt 19 Betondecke Asphaltbinder Offenporige Asphalte 6-8 Markierungen 5 Zustandserfassung, -bewertung Wegweis. Beschilderung

12 2.4 Operate - Erhaltung und Betrieb Betrieb - allgemeine Grundlagen Z I E L Gewährleistung der dauerhaften Leichtigkeit und Flüssigkeit des Verkehrs Anforderungsniveau ist in allen Leistungsbereichen einzuhalten Bauliche Unterhaltung Grünpflege Wartung und Instandhaltung der Straßenausstattung Reinigung Winterdienst weitere Leistungen u.a. Streckenkontrolle Verpflichtung während des gesamten Konzessionsverfahrens zum Betrieb der Strecke 12

13 2.4 Operate - Erhaltung und Betrieb Betrieb - allgemeine Grundlagen 77 Leistungspositionen sind im Leistungsheft für die betriebliche Straßenunterhaltung auf Bundesfernstraßen beschrieben Streckenwartung 30% bauliche Unterhaltung 12% Fahrzeuge, Geräte 15% Material 5% Personalkosten 57% Grünpflege 26% Winterdienst 11% Ausstattung 10% Reinigung 11% Fremdleistungen 23% Kostenverteilung und Kostenarten (ohne Verwaltung) Kostenverteilung und Leistungsarten (ohne Verwaltung) Prozentsätze stark schwankend UI-Titel 2007; /km BAB im Durchschnitt Berücksichtigung Landesgesetzgebungen 13

14 3 ÖPP-Modelle im Straßenwesen A-Modelle Ausbau Fahrstreifen F-Modelle FstrPrivFinG Verfügbarkeitsmodelle Quantitative und qualitative Verfügbarkeitskriterien Funktionsbauverträge Reduzierte Finanzierungsund Betriebsdienstoptionen 14

15 4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP 4.1 Lebenszyklusansatz Bau - Erhaltung - Betrieb Durchschnittliche Lebensdauer Brücken Jahre Beschilderung 15 Jahre Ausstattung Jahre Markierung 2-5 Jahre Deckschicht Jahre Binderschicht Jahre Tragschicht Jahre Unterbau Jahre 15

16 4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP 4.2 Risikobetrachtungen (... wer am besten ein Risiko beeinflussen kann, soll es auch übernehmen. ) Risikoidentifikation Risikoqualifizierung Risikobewertung Risikoallokation Risikocontrolling z.b. - anforderungsgemäßer Betriebsdienst - Baumängel - Materiallebenszyklus - Verkehrsbelastung Qualitative Analyse in Matrix Schadenshöhe (hoch, mittel, niedrig) Eintrittswahrscheinlichkeit (hoch, mittel, niedrig) Quantitative Bewertung der Risiken nach Projektbesonderheiten Risikowert = Schadenshöhe X Eintrittswahrscheinlichkeit Verteilung der Risiken auf Partner Verantwortung Schadensverhinderung Schadensregulierung Auftraggeber Auftragnehmer

17 4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP 4.3 Innovationen - Prozessoptimierung Bau- und Erhaltung - Prozessoptimierungen Lebenszyklus - Einheit von Bau, Erhaltung und Betrieb - ausgereifte Planung der Konstruktion - Verwendung hochwertiger Straßenbaustoffe - qualitativ hochwertige Baurealisierung - hohe Tragfähigkeiten Untergrund und Unterbau - qualitative Bodenverbesserung - hohe Tragfähigkeit der unteren Tragschichten - gut und schichtweise verdichtete Konstruktionsschichten - abgestimmte Tragfähigkeitsabstimmung und -balance zwischen Konstruktionsschichten - breite Befestigungen, um Kantenschäden und Randabbrüche zu vermeiden. Um bei Betonkonstruktionen z.b. Kantenschäden zu vermeiden, ist der Einbau einer ca. 50 cm breiteren Konstruktion möglich. - tragfähige Seitenstreifen bzw. tragfähige Bankettausbildungen beugen Kantenschädigungen vor - ausreichende Entwässerungslösungen - Wahl der Zuschlagstoffe - AKR-Problematik 17

18 4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP 4.3 Innovationen - Prozessoptimierung Bau- und Erhaltung - Prozessoptimierungen Lebenszyklus - Einheit von Bau, Erhaltung und Betrieb - Betoneinbau und Betonverdichtung mit größter Sorgfalt durchzuführen - Fugenherstellung und -abdichtung - Oberflächenbehandlung und Schutz gegen Austrocknung - wasserdichte Deckschichten - Frostbeständigkeit der Gesamtkonstruktion berücksichtigen - gute Homogenität in allen Richtungen - gleichmäßige Verdichtung der einzelnen Schichten - Reduzierung der Hohlräume (Luftporen) - Verwendung dauerhafter Binderschichten - zusätzliche Dicken für längere Lebensdauern - Differenzierte Asphaltanwendung mit höherer Qualität 18

19 4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP 4.4 Volkswirtschaftliche Nutzerbewertung von ÖPP-Projekten Grundlage: Empfehlung für Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen an Straßen (EWS) 86/02 Bewertungsverfahren für den Bundesverkehrswegeplan 2003 Veränderung der Betriebskostensätze Veränderung der Zeitkosten / Reisezeiten Bewertung der Unfallfolgen Bewertung der Lärmbelastung Bewertung der Schadstoffbelastung Bewertung der Klimabelastung Kosten werden dem Nutzen gegenübergestellt Anwendung: Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen Ermittlung Verkehrsbeeinträchtigungskosten Verfügbarkeitsmodelle Bewertungskriterium Bauzeiten 19

20 5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten 5.1 Funktionale Anforderungen - ZEB Gesamtwertermittlung Oberflächenzustand bei ZEB nach RPE 2001 und AP 9-FGSV 20

21 5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten 5.1 Funktionale Anforderungen - ZEB Gesamtwertermittlung Oberflächenzustand bei ZEB ZIELST ELLUNG Qualitätsbewertung des Oberflächenzustandes, des Befestigungszustandes und sonstiger Netz- und Anlageelemente Bewertung des Oberflächenzustandes Nach Erfassung und Bewertung Zustandsgrößen Zustandswerte Teilwerte für Gebrauch und Substanz Gesamtwert Zustandsgrößen werden in Zustandswerte überführt Gewichtung und Bewertung von Teilwerten 21

22 5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten 5.1 Funktionale Anforderungen - ZEB Einhaltung der Funktionsanforderungen während der Vertragslaufzeit - Straße - z.b. 30 Jahre Basis: ZTV-Funktion-Ob-StB08, ZTV-Funktion-E-StB08, ZTV-Funktion-Ew-StB08, ZTV -ING Übergabewerte Warnwerte Schwellenwerte Abnahmewerte Einzuhaltende Maximalforderungen bei Inbetriebnahme bei Überschreiten Maßnahmeplanung und -einleitung, bevor Schwellenwert erreicht wird während Vertragslaufzeit einzuhalten; darf nicht überschritten werden entsprechen in der Regel den Warnwerten Messtechnische standardisierte numerische Erfassung Zustandsgrößen Visuelle Zustandserfassung der Schadensmerkmale 22

23 5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten 5.1 Funktionale Anforderungen - ZEB Funktionswerte - Messtechnische Zustandserfassung und -bewertung Anforderungen zur Übergabe, im Erhaltungszeitraum und zur Abnahme sind einzuhalten Beispiel: Anforderungen im Erhaltungszeitraum 4 m (Oberfläche) 23

24 5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten 5.1 Funktionale Anforderungen - ZEB Funktionale Anforderungen abhängig von der Straßenkategorie Festlegung der Zustandsanforderungen Beispiel: Ebenheit im Querprofil - Zustandsgröße 5,0 4,0 BAB L-Straßen K-Straßen 3,5 Zustandswert 3,0 2,0 1, mm 24

25 5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten 5.1 Funktionale Anforderungen - ZEB Funktionale Anforderungen Standardfunktionen Zustandsentwicklung - Zustandsentwicklung als Grundlage für Risikoeinschätzung innerhalb des Lebenszyklusansatzes - Bewertung für E1- und E2-Maßnahmen Baujahr bzw. letzte Erneuerung Zum Beispiel Jahr der Zustandserfassung nach AP9, FGSV 25

26 5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten 5.1 Funktionale Anforderungen - ZEB Grundhafte Erneuerung - Bau und Erhaltung Vertragslaufzeit Splittmastixasphalt Betondecke Asphaltbinder Grundhafte Erneuerung / Bau Vertragslaufzeit 3 Beispiele Splittmastixasphalt laufende Erhaltung Vertragsbeginn Zustandserfassung und Bewertung Prognose Vertragsgrundlage 26

27 5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten 5.2 Wertebestand - Substanzwert im Lebenszyklus Problemstellung - Definition Substanz zum Vertragsende Befestigungsaufbau nach RStO und Bauklasse Vertragsende oder - ZTV-Funktion-Ob 2008 ergibt Substanzwert (Oberfläche) Ermittlung Substanzwert (Bestand) nach FGSV-Arbeitspapier Nr. 9/ Bl = Dl vorh /Dl erf Substanzwert Bestand Vertragsbestandteil Dl vorh = Σ (Di + Aqmax q x t; b ) Dl erf = 40,1 0,246 x E v2 + 4,96 x 10-4 x E v22 bei Bkl 4 - Bohrkernuntersuchungen, Tragfähigkeitsmessungen, Georadar als Erfassungsmethoden 27

28 5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten 5.3 Funktionale Anforderungen - Ingenieurbauwerke - BMS Einhaltung der Funktionsanforderungen während der Vertragslaufzeit Ingenieurbauwerk Basis: RI-EBW-PRÜF; DIN 1076, Einzelschadenbewertung Standsicherheit Verkehrssicherheit Dauerhaftigkeit = Zustandsnote Bauwerk Mindesttragfähigkeit BK 60/30 DIN 1072 Vertragszeitraum < 2,9; Ende Vertragszeitraum < 2,4 Zustandsentwicklung Stahl- und Spannbetonbrücken 28

29 6 Betriebsdienst Strukturen und Anwendungen Gewährleistung der dauerhaften Leichtigkeit und Sicherheit des Verkehrs unter Einhaltung des Anforderungsniveaus in allen Leistungsbereichen des Betriebes der Konzessionsstrecke über einen Zeitraum von 30 Jahren Bestandsdatenermittlung, Laufendhaltung (u.a. Fahrbahnfläche, Anzahl VZ, Leitpfosten, Bauwerke, Beschilderung, Nebenanlagen, Schutzplanken, Gehölze, Entwässerung; m2, m, km, t, Stck, h) Planung der erforderlichen Leistungen in allen Leistungsbereichen Personaleinsatz Fahrzeug- und Geräteeinsatz Materialeinsatz Genehmigungen Ausschreibung der Vergabe der erforderlichen Leistungen, ggf. Eigenleistungen Kontrolle der Leistungen Planung und Kontrolle der finanziellen Mittel 29

30 7 Technische Grundlagen - Prozessanwendungen Technische Grundlagen im Rahmen von Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen Grundlagen der technischen Bewertung und Vergleichbarkeit - Angebots- und Betriebsphase Projektziele - Element 1 Projektverständnis - Element 2 - Output-Spezifikation Risiko - Allokation - Element 3 Anreize - Element 4 Bewertungsmatrix 30

31 8 PPP in der kommunalen Infrastruktur Besonderheiten Kommunen Gleisanlagen Nebenflächen (u.a. Rad- und Gehwege, Parkplätze, Stadtplätze), unscharfe Übergänge Leitungsträger (Gas, Wasser, Elektro, Abwasser, Telekom) Stark differenzierte Verkehrsbelastung (Nutzeranforderungen) Wechselnde Belagarten Ausgeprägter ÖPNV Grundlagen und Ausblick E EMI 2009 (Empfehlungen für das Erhaltungsmanagement von Innerortsstraßen) FGSV-Arbeitspapiere zur Systematik der Straßenerhaltung, Reihe K RPE Stra 01, ZEB, Datenbanken TT-SIB, ROSY, TIFOSY, Assetmanagement Erfassung und Bewertung Anlagevermögen (Zusammenhang mit Doppik) Erfassung und Bewertung aktueller Zustand Entwicklung Prognosefunktion Erweiterung Bewertungsverfahren für innerörtliche Verkehrsflächen 31

32 9 Zusammenfassung und Ausblick Neustrukturierungen der Straßenbauverwaltungen, Fachkräftemangel, Finanzierungsdefizite erfordern neue Wege Umfassende Umsetzung eines PMS und BMS Einbeziehung Betriebsdienst Innovatives Qualitätsmanagement und innovative Bauweisen Nutzerorientiertes Management auf der Basis funktionaler Bewertungskriterien Volkswirtschaftliche Bewertungen der Projekte als Legitimation zur Realisierung von PPP-Projekten Einführung Doppik in Städten und Gemeinden - Erfassung Anlagebestand und Anlagevermögen, Voraussetzung für PPP-Umsetzung Erfahrungen erster PPP-Projekte nutzen und auswerten Standardisiertes Vorgehen zur Lösung technischer Problemstellungen bei PPP-Projekten erforderlich 32

33 Vielen Dank für f r Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Dr.-Ing.habil. Norbert Ulrich Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbh Greifswalder Straße 80 A D Berlin Tel Fax nulrich@schuessler-plan.de 33