Technische Grundlagen bei der Umsetzung von ÖPP-Projekten ...

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Technische Grundlagen bei der Umsetzung vonÖPP-Projekten Straße

Dr.-Ing.habil. Norbert UlrichSchüßler-Plan Berlin

Bundesverband PPP e.V.Arbeitskreis InfrastrukturNRW-Bank, Düsseldorf, 02.September 2010

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Mitglieder der AG Technik

Leitung: Dr. Ulrich, Schüßler-Plan Berlin

Mitglieder: 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

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Inhaltsverzeichnis

1 Motivation des technischen Arbeitskataloges

2 Allgemeine Grundlagen2.1 Projektgegenstand2.2 Design - Planung2.3 Build - Bau2.4 Operate - Erhaltung und Betrieb2.4.1 Begriffsdefinition2.4.2 Erhaltung - allgemeine Grundlagen2.4.3 Betrieb - allgemeine Grundlagen

3 ÖPP-Modelle im Straßenwesen3.1 Allgemeine Modellgrundsätze3.2 A - Modelle3.3 F - Modelle3.4 Verfügbarkeitsmodelle3.5 Funktionsbauverträge3.6 Technische Anforderungen - Straßenkategorien

4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP im Straßenwesen4.1 Lebenszyklusbetrachtung4.2 Risikoverteilung 4.3 Innovationen - Prozessoptimierungen 4.4 Nutzerorientierung

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5 Erhaltungsmanagement 5.1 Umsetzung funktionaler Anforderungen5.2 Substanzwert5.3 Datenerfassung, Dokumentation 5.4 ZEB5.5 Ingenieurbauwerke - BMS5.6 Erdbau5.7 Entwässerung5.8 Ausstattung

6 Betriebsdienst im Rahmen von ÖPP-Modellen Umfang, Leistungsbeschreibung, Umsetzung

7 Technische Grundlagen - Prozessanwendungen7.1 Technische Grundlagen im Rahmen von

Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen7.2 Grundlagen der technischen Bewertung und Vergleichbarkeit - Angebots-

und Betriebsphase

8 Grundlagen der Anwendungen von ÖPP in städtischen Bereichen

9 Zusammenfassung

10 Literaturzusammenstellung

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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

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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

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2.1 Projektgegenstand

Autobahnen Landesstraßen

Ingenieurbauwerke

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2.2 Design - Planung

Planung• Darstellung Leistungsphasen• Ausführungsplanung - Referenzplanung• Planfeststellung - Baurecht

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2.3 Build - Bau

Bau• Konstruktionsbemessung• Verjährungsfristen - ZTV• Funktionale Anforderungen Lebenszyklus• Bauzeitverkürzung• Verkehrsführung während Bauzeit

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2.4 Operate - Erhaltung und Betrieb

2.4.1 Begriffsdefinition

Erhaltung(Straßenerhaltung)

Ausbau, Umbau

Neubau

Bauliche Erhaltung

Kontrolle(Zustandskontrolle)

Betriebliche Unterhaltung(Wartung)

Bauliche Unterhaltung(Instandsetzung)

Instandsetzung

Erneuerung

Begriffssystematik „Erhaltung“ ( Quelle:FGSV: Begriffsbestimmungen – Teil Straßenbautechnik)

Qualitäts-verbesserung

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Konzessionszeitraum

Splittmastixasphalt

Gussasphalt

Betondecke

Asphaltbinder

Offenporige Asphalte

Markierungen

Zustandserfassung,-bewertung

Wegweis. Beschilderung

10 20 30 40 50 Jahre

16

19

26

26

6-8

5

2-4

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2.4.2 Erhaltung - allgemeine Grundlagen Lebenszyklusansatz Bau - Erhaltung - Betrieb Erhaltungsintervalle

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Bauliche Unterhaltung

Grünpflege

Wartung und Instandhaltung der Straßenausstattung

Reinigung

Winterdienst

weitere Leistungen u.a. Streckenkontrolle

Z I E LZ I E L

2.4.3 Betrieb - allgemeine Grundlagen

Gewährleistung der dauerhaften Leichtigkeit und Flüssigkeit des Verkehrs

Anforderungsniveau ist in allen Leistungsbereichen einzuhalten

Verpflichtung während des gesamten Konzessionsverfahrens zum Betrieb der Strecke

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2.4.3 Betrieb - allgemeine Grundlagen77 Leistungspositionen sind im „Leistungsheft für die betriebliche Straßenunterhaltung auf Bundesfernstraßen“ beschrieben

Grünpflege26%

Reinigung11%

Ausstattung10%

Winterdienst11%

Streckenwartung30%

bauliche Unterhaltung12%

Kostenverteilung und Kostenarten (ohne Verwaltung)

Personalkosten57%

Fremdleistungen23%

Fahrzeuge, Geräte15%

Material5%

Kostenverteilung und Leistungsarten (ohne Verwaltung)

• Prozentsätze stark schwankend• UI-Titel 2007; 30.740 €/km BAB im Durchschnitt• Berücksichtigung Landesgesetzgebungen

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3 ÖPP-Modelle im Straßenwesen

A-Modelle

• Ausbau Fahrstreifen

F-Modelle

• FstrPrivFinG

Verfügbarkeitsmodelle

• Quantitative und qualitative

Verfügbarkeitskriterien

Funktionsbauverträge

• Reduzierte Finanzierungs-

und Betriebsdienstoptionen

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4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP

4.1 Lebenszyklusansatz Bau - Erhaltung - Betrieb Durchschnittliche Lebensdauer

Markierung 2- 5 JahreAusstattung 10-15 Jahre

Brücken 70 - 80 Jahre Beschilderung 15 Jahre

Deckschicht 10-15 JahreBinderschicht 15-20 JahreTragschicht 40-50 JahreUnterbau 50-100 Jahre

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4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP4.2 Risikobetrachtungen

Verantwortung SchadensverhinderungSchadensregulierungRisikocontrolling

Verteilung der Risiken auf Partner

Risikoallokation

Quantitative Bewertung der Risiken nach ProjektbesonderheitenRisikowert = Schadenshöhe X Eintrittswahrscheinlichkeit

Risikobewertung

Qualitative Analyse in MatrixSchadenshöhe (hoch, mittel, niedrig)Eintrittswahrscheinlichkeit (hoch, mittel, niedrig)

Risikoqualifizierung

z.B. - anforderungsgemäßer Betriebsdienst - Baumängel- Materiallebenszyklus- Verkehrsbelastung

Risikoidentifikation

0 100100 5050

Auftraggeber Auftragnehmer

(„... wer am besten ein Risiko beeinflussen kann, soll es auch übernehmen.“)

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4.3 Innovationen - ProzessoptimierungBau- und Erhaltung - ProzessoptimierungenLebenszyklus - 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


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- 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

4.3 Innovationen - ProzessoptimierungBau- und Erhaltung - ProzessoptimierungenLebenszyklus - Einheit von Bau, Erhaltung und Betrieb


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4 Zielstellung für eine Anwendung von ÖPP4.4 Volkswirtschaftliche Nutzerbewertung von ÖPP-Projekten

• 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

Grundlage:

Kosten werden dem Nutzen gegenübergestellt

• Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen• Ermittlung Verkehrsbeeinträchtigungskosten• Verfügbarkeitsmodelle• Bewertungskriterium Bauzeiten

Anwendung:

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5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten

5.1 Funktionale Anforderungen - ZEBGesamtwertermittlung Oberflächenzustand bei ZEB

nach RPE 2001 und AP 9-FGSV

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Qualitätsbewertung des Oberflächenzustandes, des Befestigungszustandes und sonstiger Netz- und AnlageelementeZIELST ELLUNGZIELST ELLUNG

5.1 Funktionale Anforderungen - ZEBGesamtwertermittlung Oberflächenzustand bei ZEB

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

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5.1 Funktionale Anforderungen - ZEBEinhaltung der Funktionsanforderungen während der Vertragslaufzeit - Straße - z.B. 30 JahreBasis: ZTV-Funktion-Ob-StB08, ZTV-Funktion-E-StB08, ZTV-Funktion-Ew-StB08, ZTV -ING

Übergabewerte Einzuhaltende Maximalforderungen bei Inbetriebnahme

Warnwerte bei Überschreiten Maßnahmeplanung und -einleitung, bevor Schwellenwert erreicht wird

Schwellenwerte während Vertragslaufzeit einzuhalten; darf nicht überschritten werden

Abnahmewerte entsprechen in der Regel den Warnwerten

Messtechnische standardisierte

numerische Erfassung

Zustandsgrößen

Visuelle Zustandserfassung

der Schadensmerkmale

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5.1 Funktionale Anforderungen - ZEBFunktionswerte - Messtechnische Zustandserfassung und -bewertungAnforderungen zur Übergabe, im Erhaltungszeitraum und zur Abnahme sind einzuhalten

4 m

(Oberfläche)

Beispiel:Anforderungen im Erhaltungszeitraum

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5.1 Funktionale Anforderungen - ZEBFunktionale Anforderungen abhängig von der Straßenkategorie

Festlegung der Zustandsanforderungen

Beispiel: Ebenheit im Querprofil - Zustandsgröße

BAB

L-StraßenK-Straßen

100

1,0

2,0

3,0

3,5

4,0

5,0

20 30 mm

Zust

ands

wer

t

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5.1 Funktionale Anforderungen - ZEBFunktionale Anforderungen Standardfunktionen Zustandsentwicklung

Baujahr bzw.letzte Erneuerung

Jahr derZustandserfassung

Zum Beispiel

- Zustandsentwicklung als Grundlage fürRisikoeinschätzung innerhalb des Lebenszyklusansatzes

- Bewertung für E1- und E2-Maßnahmen

nach AP9, FGSV

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5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten5.1 Funktionale Anforderungen - ZEB

Grundhafte Erneuerung - Bau und Erhaltung

• Zustandserfassung und Bewertung• Prognose• Vertragsgrundlage

20

-20

30

-10

10

-30

0 40 Vertragslaufzeit

Vertragslaufzeit

Splittmastixasphalt

3 BeispieleSplittmastix-asphalt

Betondecke

Asphaltbinder

Grundhafte Erneuerung /

Bau

laufendeErhaltung

Vert

rags

begi

nn

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5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten5.2 Wertebestand - Substanzwert im Lebenszyklus

Problemstellung -Definition Substanz zum Vertragsende

Befestigungsaufbau nach RStO und Bauklasse

oder

41015

2945

120

Vertragsende

- ZTV-Funktion-Ob 2008 ergibt Substanzwert (Oberfläche) Ermittlung Substanzwert (Bestand) – nach FGSV-Arbeitspapier Nr. 9/5 – 2003

- Bl = Dlvorh / Dlerf Substanzwert Bestand VertragsbestandteilDlvorh = Σ (Di + Aqmax – q x t;b) Dlerf = 40,1 – 0,246 x Ev2 + 4,96 x 10-4 x Ev2

2 bei Bkl 4- Bohrkernuntersuchungen, Tragfähigkeitsmessungen, Georadar als

Erfassungsmethoden

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5 Erhaltungsmanagement von ÖPP-Projekten5.3 Funktionale Anforderungen - Ingenieurbauwerke - BMS

Einhaltung der Funktionsanforderungen während der VertragslaufzeitIngenieurbauwerk Basis: RI-EBW-PRÜF; DIN 1076, Einzelschadenbewertung

Standsicherheit – Verkehrssicherheit –Dauerhaftigkeit = Zustandsnote BauwerkMindesttragfähigkeit BK 60/30 – DIN 1072Vertragszeitraum < 2,9; Ende Vertragszeitraum < 2,4

Zustandsentwicklung Stahl- und Spannbetonbrücken

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6 Betriebsdienst – Strukturen und Anwendungen

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

PersonaleinsatzFahrzeug- und GeräteeinsatzMaterialeinsatzGenehmigungen

Ausschreibung der Vergabe dererforderlichen Leistungen, ggf. Eigenleistungen

Kontrolle der Leistungen

Planung und Kontrolle der finanziellen Mittel

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

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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

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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

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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

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Vielen Dank fVielen Dank füür Ihre Aufmerksamkeitr Ihre AufmerksamkeitKontakt:Dr.-Ing.habil. Norbert UlrichSchüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbHGreifswalder Straße 80 AD-10405 BerlinTel. +49 30 42 106 -229Fax +49 30 42 106 [email protected]

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