Projekt 24642/02

Analyse zur ökologischen und ökonomischen Bewertung offener und geschlossener Bauweisen zur Herstellung und Sanierung unterirdischer Infrastrukturmaßnahmen (Verkehrstunnel, Ver- und Entsorgungsleitungen)

Projektdurchführung

GSTT Beratungs Service GmbH Universität Hamburg FA Informatik/AB TIS/WSDTI
Vogt-Kölln-Str. 30
22527 Hamburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war die Erarbeitung eines praktikablen Bewertungsverfahrens, mit dessen Hilfe es z. B. kommunalen Auftraggebern ermöglicht werden sollte, in Abwägung von umweltrelevanten Einflüssen und auf Basis abgesicherter Erkenntnisse eine adäquate Baumethode bzw. Verfahrensweise für das jeweilige Bauvorhaben wählen zu können. Hierzu wurden im Rahmen des vorherigen Projektes AZ 24642/01 Empfehlungen für die ökologische und ökonomische Bewertung der offenen und geschlossenen Bauweisen für den Leitungs- und Verkehrstunnelbau erarbeitet und die Einflüsse des jeweiligen Bauverfahrens auf die Umwelt dargelegt.
Im Ergebnis gelang es, die angestrebte Bewertungsmethodik zu entwickeln und diese bereits an einem ersten reellen Projekt hinsichtlich Praxistauglichkeit und Anwendbarkeit zu untersuchen. Im Zuge der Anwendung der Methodik zeigte sich, dass zu ihrer Vervollständigung und der Sicherstellung einer Akzeptanz beim voraussichtlichen Anwender noch weitere Arbeiten zu ergänzen sind, die so durch die ursprüngliche Aufgabenstellung nicht abgedeckt werden. Dies bezieht sich vor allem auf die Umsetzung der Methodik in einer anwendungsfreundlichen elektronischen Form sowie die Integration des ganzheitlichen Lebenszyklusgedankens in die Betrachtungen. Letzterer gewinnt zunehmend Bedeutung, vor allem beim Variantenvergleich von Verkehrstunneln, ist jedoch bislang nur unzureichend wissenschaftlich hin-terlegt. Außerdem empfahl sich angesichts der Erfahrung aus dem untersuchten Beispiel eine ausgedehntere Betrachtung ausgeführter Planungsentscheide für Bauprojekte unterirdischer Infrastruktur, um die Bewertungsmethodik am reellen Projekt weiter zu entwickeln. Bereits abgeschlossene Projekte wurden exemplarisch mit Hilfe der Bewertungsmethodik begleitet. Auf diese Weise konnte die Methodik einerseits ihre Praxistauglichkeit unter Beweis stellen und es konnten andererseits, durch Justierung und Kalibrierung am reellen Projekt, weitere wichtige Erfahrungen zur Bedienungsfreundlichkeit und ihrer Verbesserung gesammelt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenArbeitspaket A: Integration von Lebenszykluskostenmodellen für unterirdische Infrastrukturin die entwickelte Bewertungsmethodik, Erfassung und Analyse von bestehenden Lebenszykluskostenmodellen (LCC-Modelle), Erarbeitung eines für die Bewertungsmethodik kompatiblen Ansatzes zur ganzheitlichen Ermittlung von Lebenszykluskosten und einem hierauf basierenden Variantenvergleich, Integration der LCC-Betrachtungen in die entwickelte Bewertungsmethodik.
Arbeitspaket B: Umsetzung der Bewertungsmethodik als Softwaretool, Validierung der zugrunde ge-legten Berechnungsmethodik , Programmierung und Umsetzung.
Arbeitspaket C: Exemplarischer Einsatz der Bewertungsmethodik an ausgesuchten Projekten des Verkehrs- und Leitungstunnelbaues.


Ergebnisse und Diskussion

Die exemplarische Darstellung hat gezeigt, dass die Nutzung multikriterieller Entscheidungssysteme für die Bewertung unterirdischer Infrastruktur sinnvoll ist. Gerade im Hinblick auf die Stärken des AHP-Verfahrens sind die Anforderungen an ein ganzheitliches Bewertungsverfahren sehr gut zu erfüllen. Die Theorie zeigt, wie qualitative und quantitative Kriterien gleichzeitig bewertet werden können. Darüber hinaus erlaubt der prozessartige Charakter des Verfahrens, dass die Entscheidung nicht nur mehrmals durchlaufen werden kann, falls dies notwendig sein sollte, sondern dass auch weitere Kriterien hinzugefügt oder auch entfernt werden können. Folglich kann die Entscheidungssituation mit Hilfe von Kriterien in eine hierarchische Struktur gebracht werden, welche im Anschluss bewertet werden kann.
Der klare mathematische Aufbau des Verfahrens erlaubt es, die Ergebnisse nachzuvollziehen, für Projektbeteiligte transparent zu gestalten und weitere Analysen durchzuführen (Sensitivitätsanalyse).
Der Planungsprozess bei unterirdischer Infrastruktur beinhaltet komplexe Entscheidungssituationen, welche eine ganzheitliche Sichtweise und Methoden benötigen. Mit der vorliegenden Ausarbeitung werden die Defizite existierender Bewertungsverfahren und den Bedarf an ein neues Verfahren aufgezeigt. Es wurde der Analytische Hierarchie Prozess als ein Bewertungsverfahren vorgestellt, welches die vielen Kriterien für eine exakte Bewertung berücksichtigen kann. Das Verfahren wurde im Zuge mehrerer Tunnel- und Leitungstunnelbauprojekte erstmalig angewendet. Die nachträglich durchgeführten Bewertungen bestätigen, dass die im Vorfeld getroffene Wahl bezüglich der Bauverfahren richtig war.
Die mathematisch geprägte Vorgehensweise erlaubt es zudem, dass Bewertungen, Gewichtungen und Ergebnisse stets nachvollziehbar bleiben, so dass wenig Raum für die Manipulation von Entscheidungen bleibt. Die mathematischen Gleichungen erwiesen sich jedoch als umfangreich, wenn eine komplexe Entscheidungssituation vorlag. Die Nutzung elektronischer Software-Tools war deswegen hierbei von großem Vorteil.
Aus diesem Grund wurde eine spezielle AHP-Software für unterirdische Infrastrukturprojekte entwickelt, die eine flexible und individuelle Anpassung der Bewertungshierarchie auf ein konkretes Projekt gewährleisten konnte wie die Analyse der dargestellten Projekte gezeigt hat.
In diesem Zusammenhang wurde in einem weiteren Schritt überprüft, inwiefern ein allgemein gültiger Kriterienkatalog beispielsweise für die Sanierung eines Kanals im innerstädtischen Bereich erstellt werden kann, welcher durch den Entscheider projektspezifisch um weitere Kriterien erweitert, aber auch reduziert werden kann.
Ein grundlegendes Problem wurde mit der Ausarbeitung ebenfalls analysiert: Beschreibungen und Daten des zu planenden Bauwerks lagen nur in linguistischer Form vor, was zu vagen unscharfen Entscheidungen führen konnte. Eine solche linguistische Beschreibung des Entscheidungsproblems war mit der klassischen Mathematik ohne weiteres nicht lösbar. Unter Zuhilfenahme der Fuzzy-Theorie war es möglich, linguistische Daten zu mathematischen Größen zu transformieren und direkt in den Bewertungsprozess einfließen zu lassen. Gerade im Hinblick auf das dargestellte Beispiel war eine Nutzung eines solchen Ansatzes notwendig. Die Implementierung einer unscharfen Größe konnte zu exakteren und vor allem klareren Ergebnissen führen. Demnach soll die AHP-Methodik unter Berücksichtigung unscharfer Bewertungen die Realitätsnähe multikriterieller Entscheidungen in der Planungsphase verbessern. Durch das entwickelte Bewertungsverfahren kann schon frühzeitig die Akzeptanz eines Projektes erhöht und die Plausibilität der getroffenen Entscheidung verdeutlicht werden. Dies erscheint vor dem Hintergrund aktueller Probleme bei der Umsetzung großer Infrastrukturprojekte in Deutschland als eine sinnvolle Er-weiterung bestehender Entscheidungsprozesse.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Agenda 4 in München (VÖ und Vortrag)
Rohrleitungsforum Oldenburg (VÖ und Vortrag)
NoDig 2011 Berlin (VÖ und Vortrag)
Festschrift Prof. Schach (VÖ)
BI Umwelt Ausgabe Juni/Juli 2011 (VÖ)
Kielce (Polen) 2010 , (Vortrag)
Bratislava (Slowakei) 2011 , (Vortrag)
FIGAWA Hamburg und Frankfurt (April/Okt 2011), (Vortrag)
Veröffentlichung in der polnischen Zeitschrift Inzynieria Bezwykopowa - Trenchless Engineering
Geplant: Veröffentlichung TUST
Geplant: Vorstellung von DEMUS Rohrleitungsforum Oldenburg 2012 inkl. Veröffentlichung

In die Bewertung der Ergebnisse wurde ein zu bildender Fachbeirat, bestehend aus Umwelt- und Ingenieurwissenschaftlern sowie Baufachleuten der offenen und geschlossenen Bauweisen, aus der Wirtschaft und Verwaltung einbezogen.


Fazit

Die Studie hat gezeigt, dass neue Ansätze hinsichtlich einer ganzheitlichen und umweltorientierten Bewertung bei unterirdischer Infrastruktur geschaffen wurden. Durch die gleichzeitige Programmierung einer benutzerfreundlichen Software ist es gelungen, die Akzeptanz der ganzheitlichen Bewertung bei Planern und Betreibern zu erhöhen. Nicht nur, dass dadurch eine Bewertung schnell und zielorientiert durchgeführt werden kann, sondern dass auch die Vielfältigkeit, die in der Methodik steckt, zu genaueren Ergebnissen führt.