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Tunnelbau, Bauorganisation

Organisation von großen Untertagebauprojekten in der Schweiz und in Deutschland

Tunnel Feuerbach
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Bild: ARGE Tunnel Feuerbach

 

In Deutschland und der Schweiz wird die Realisierung von Großprojekten immer wieder kontrovers diskutiert. In den Medien wird dabei häufig der Eindruck erweckt, in Deutschland läge vieles im Argen und in der Schweiz sei alles zum Besten bestellt. Im vorliegenden Aufsatz wird daher untersucht, ob solch eine Einschätzung für große Untertagebauprojekte nach wissenschaftlichen Kriterien gerechtfertigt ist.

Dazu wird ein Mess-System zur Bewertung des Projekterfolgs von großen Untertagebauprojekten basierend auf sieben Erfolgskriterien entwickelt. Das Mess-System wird auf 70 große Untertagebauprojekte aus Deutschland und der Schweiz angewendet.

Im Rahmen der Untersuchung werden die beiden Länder quantitativ verglichen und Unterschiede bezüglich der einzelnen Erfolgskriterien aufgezeigt. Die Ergebnisse zeigen, dass große Untertagebauprojekte in der Schweiz nicht eindeutig erfolgreicher sind als in Deutschland. Ausschlaggebend für den jeweiligen Projekterfolg ist allerdings die Qualität der Zusammenarbeit unter den Projektbeteiligten.

 

Ausgangssituation

Große Untertagebauprojekte sind, schon aufgrund ihrer langen Projektdauer, herausfordernd, komplex und mit hohen Projektanforderungen sowie Risiken verbunden. Sowohl in Deutschland als auch in der Schweiz sorgt der Bau von Großprojekten häufig für Aufsehen in der Öffentlichkeit und den Medien. Für Deutschland werden vor allem die Großprojekte Flughafen Berlin Brandenburg, Elbphilharmonie in Hamburg und Stuttgart 21 mit massiven Kosten- und Terminüberschreitungen als Negativbeispiele aufgeführt. Auf schweizerischer Seite wird oftmals der Gotthard-Basistunnel herangezogen, der als längster Tunnel der Welt innerhalb des prognostizierten Kosten- und Zeitrahmens fertiggestellt werden konnte. Doch gibt es auch in der Schweiz Großprojekte, die Kosten und Termine erheblich überschreiten.

 

Mess-System: Erfolgskriterien und Mess-Skala

Zunächst wurde ein Mess-System entwickelt, das es erlaubt, den Projekterfolg großer Untertagebauprojekte in Deutschland und in der Schweiz gleichermaßen zu messen und zu bewerten [1]. Die Grundlage für das vorliegende System bildet das Modell nach Ehrbar [2], das für große Infrastrukturprojekte entwickelt wurde. Im hier angewandten Mess-System werden sieben Erfolgskriterien definiert, die möglichst objektiv und quantitativ messbar sind (vgl. Abb. 1a).

 

Grafische Darstellung der sieben Erfolgskriterien für Untertagebauprojekte: Kosten, Termine, Arbeitssicherheit, Qualität, Organisation und Prozesse, Umwelt sowie Öffentliche Meinung.
Abb. 1a: Erfolgskriterien des gewählten Mess- Systems
Bild: Sophie Escherich

 

Nicht für alle Erfolgskriterien ist allerdings eine objektive Messung realisierbar, weshalb zwischen qualitativen und quantitativen Erfolgskriterien unterschieden wird. Als quantitative Erfolgskriterien wurden die Erfolgskriterien „Kosten“, „Termine“ und „Arbeitssicherheit“ ausgewählt. Zu den qualitativen Erfolgskriterien zählen die Erfolgskriterien „Qualität“, „Organisation und Prozesse“, „Umwelt“ und „Öffentliche Meinung“.

 

Qualitative Erfolgskriterien

Die qualitativen Erfolgskriterien sind aus mehreren gleich gewichteten Unterkriterien zusammengesetzt.

Qualität:

  • Gewährleistung der vereinbarten Funktionalität
  • Dauer/Einschränkung der Erneuerungsmaßnahmen
  • Gewährleistung der vereinbarten baulichen Substanz

Organisation und Prozesse:

  • Partnerschaftliche Zusammenarbeit
  • Entscheidungsmanagement

Umwelt:

  • Umweltverträglichkeit
  • Kompensationsmaßnahmen
  • Verwertung des Ausbruchsmaterials

Öffentliche Meinung:

  • Akzeptanz
  • Zeitpunkt/Ausmaß der Einbeziehung der Bevölkerung
  • Einbeziehung der Bevölkerung während der Bauzeit

 

Als Mess-Skala für das Mess-System wird eine 7-Punkte-Likert-Skala gewählt (vgl. Abb. 1b), die als Zielwert die jeweilige Projektanforderung in den Blick nimmt und für quantitative wie qualitative Erfolgskriterien gleichermaßen anwendbar ist.

 

Projektanforderungen erfüllt?

Die Zielwerte der einzelnen Erfolgskriterien orientieren sich an der Erfüllung der Projektanforderungen: Bewertet wird die Erfüllung respektive die relative Abweichung von den festgelegten Projektanforderungen. Die Skalenpunkte reichen dabei von +3 bis –3, wobei +3 einer Übererfüllung der Projektanforderungen und +2 dem Erreichen des Zielwerts entspricht. Eine detaillierte Beschreibung der Erfolgskriterien und deren Unterkriterien findet sich in [1].

Grafische Darstellung der 7-Punkte-Likert-Skala: Über sieben Stufen wird die Annäherung an einen Zielwert (= Projektanforderung) in der Verlaufsrichtung von Positiv nach Negativ bewertet: 3_ Übertreffen des Zielwerts, 2_Erreichen des Zielwerts, 1_Geringe Abweichung, 0_Moderate Abweichung, -1 Erhebliche Abweichung, -2_Schwerwiegende Abweichung und -3_Katastrophale Abweichung.
Abb. 1b: Mess-Skala des gewählten Mess-Systems
Bild: Sophie Escherich

 

Auswahl der Stichprobe und Begründung

Für beide Länder wurde eine Auswahl großer Untertagebauprojekte nach zuvor definierten Auswahlkriterien getroffen. Sie umfasst Straßen- und Schienentunnel in Deutschland und der Schweiz. Die betrachteten Tunnel haben eine Mindestlänge von 1,5 km kumuliert über alle Röhren. Es werden nur Neubauten untersucht, die ein minimales Investitionsvolumen von 100 Mio. Euro aufweisen. Der Bau einer neuen Röhre eines bestehenden Tunnels wird als Neubau gewertet.

Darüber hinaus werden nur Tunnel berücksichtigt, die 1980 bis 2021 in Betrieb genommen wurden oder deren Inbetriebnahme zu erwarten gewesen wäre. Basierend auf der Literatur und den im Internet frei verfügbaren Daten konnten 65 Tunnel in Deutschland und 70 Tunnel in der Schweiz eindeutig diesen Kriterien zugeordnet werden.

Die Datenbeschaffung erfolgte größtenteils durch Interviews mit Projektbeteiligten mithilfe eines Fragebogens. Die Stichprobe wurde daher maßgeblich durch die Bereitschaft der Projektbeteiligten zu einem Interview bestimmt. Die Daten aus den 29 geführten Interviews wurden durch eine Literatur- und Internetrecherche sowie durch Rohdaten aus einer weiteren Arbeit ergänzt.

Insgesamt wurden im Rahmen dieser Arbeit 70 Untertagebauprojekte berücksichtigt und bewertet [1]. Diese Stichprobe setzt sich aus 45 Projekten aus der Schweiz und 25 Projekten aus Deutschland zusammen (unterschiedliche Stichprobengröße: aufgrund besserer Datenverfügbarkeit in der Schweiz).

 

Vergleichsgrundlage

Die 70 betrachteten Untertagebauprojekte wurden anhand der gewonnenen Daten in das Mess-System einsortiert und bewertet. Für einen besseren Gesamtüberblick wurden die einzelnen Erfolgskriterien im Rahmen von [1] über Mittelwerte der Stichproben respektive Teilstichproben als vergleichende Maßzahl betrachtet und nicht einzelne Projekte im Detail beleuchtet. Anhand des daraus resultierenden mittleren Projekterfolgs für jedes Erfolgskriterium werden deutsche und schweizerische Stichprobe verglichen. Um eine einheitliche Vergleichsgrundlage zu ermöglichen, werden für den Gesamtvergleich beider Länder nur Untertagebauprojekte mit Inbetriebnahme ab 1999 berücksichtigt, da für Deutschland keine ausreichenden Daten zu Projekten mit einer Inbetriebnahme vor 1999 beschafft werden konnten und die Schweiz teilweise größere Unterschiede in den Erfolgskriterien zwischen den älteren und den neueren Tunneln zeigt.

 

Vergleich der Ergebnisse zwischen Deutschland und der Schweiz

Der Gesamtvergleich zum Projekterfolg von Tunnelbauprojekten in Deutschland und in der Schweiz zeigt, dass die deutschen Projekte vor allem bezüglich des Erfolgskriteriums „Arbeitssicherheit“ besser abschneiden (vgl. Abb. 2).

 

Zielwert erreicht?

Die Ergebnisse zeigen, dass der Zielerfüllungsgrad 2 („Erreichen des Zielwerts“) für einige Erfolgskriterien zwar fast, für kein Land aber ganz erreicht oder sogar übertroffen wird. Nur in seltenen Fällen weisen Projekte den Zielerfüllungsgrad „Übertreffen des Zielwerts“ (3) auf. Kleinere Zielerfüllungsgrade (1 bis –3) stellen eine negative Abweichung von den Projektanforderungen dar.

 

Die Grafik zeigt im Vergleich, wie gut oder schlecht deutsche und schweizerische Untertagebauprojekte im Hinblick auf sieben Erfolgskriterien einen Zielwert (= Projektanforderung) erreichen.
Abb. 2: Vergleich des Projekterfolgs Deutschland vs. Schweiz
Bild: Sophie Escherich

 

Weitere Ergebnisse im Detail

Ein Vergleich der Erfolgskriterien „Kosten“ und „Termine“ ergibt, dass die Einhaltung der geplanten Kosten und Termine in der Schweiz besser funktioniert, was vor allem dadurch begründet werden kann, dass in Deutschland die Berücksichtigung einer Vorsorge für Risiken und Unvorhergesehenes im Haushalt oftmals nicht möglich ist.

Deutschland und die Schweiz weisen nur geringfügige Unterschiede im mittleren Zielerfüllungsgrad für die Erfolgskriterien „Qualität“, „Organisation und Prozesse“, „Umwelt“ und „Öffentliche Meinung“ auf.

Für die Erfolgskriterien „Organisation und Prozesse“ sowie „Öffentlichen Meinung“ haben die untersuchten schweizerischen Projekte leicht bessere mittlere Zielerfüllungsgrade.

  • Der Unterschied zwischen den beiden Ländern hinsichtlich des Erfolgskriteriums „Organisation und Prozesse“ resultiert vor allem aus einer besseren „Partnerschaftlichen Zusammenarbeit“ in den schweizerischen Projekten.
  • Für das Erfolgskriterium „Öffentliche Meinung“ erreicht die Schweiz leicht bessere Zielerfüllungsgrade als Deutschland, was vor allem durch einen besseren Zeitpunkt und ein höheres Ausmaß der Einbeziehung der Bevölkerung erklärbar ist.

Die deutschen Projekte hingegen zeigen leicht bessere Zielerfüllungsgrade bei den Erfolgskriterien „Qualität“ und „Umwelt“.

  • In Bezug auf das Erfolgskriterium „Umwelt“ zeigt die Schweiz bessere Zielerfüllungsgrade bei der Verwertung des Ausbruchmaterials der Untertagebauprojekte.
  • Da Deutschland einen leicht besseren Zielerfüllungsgrad bei der generellen Umweltverträglichkeit hat und beide Länder ähnlich bezüglich der Kompensationsmaßnahmen abschneiden, mitteln sich die Unterschiede in der Gesamtbetrachtung „Umwelt“ größtenteils aus.

Die Unterschiede zwischen Deutschland und der Schweiz für die vier letztgenannten Erfolgskriterien weisen jedoch insgesamt so geringe Ausprägungen auf, dass keine eindeutige Aussage darüber getroffen werden kann, ob ein Land wirklich erfolgreicher als das andere in diesen Erfolgskriterien abschneidet.

 

Zwischenfazit

Zwischen Deutschland und der Schweiz liegen hinsichtlich der Erfolgskriterien „Kosten“, „Termine“ und „Arbeitssicherheit“ größere Unterschiede vor. Beide Länder sind hingegen ähnlich erfolgreich in Bezug auf „Qualität“, „Organisation und Prozesse“, „Umwelt“ und „Öffentliche Meinung“. Aus dem Vergleich lässt sich ableiten, dass in der Schweiz Nachholbedarf in Bezug auf Arbeitssicherheit besteht.

Für deutsche Untertagebauprojekte ergibt sich Handlungsbedarf bezüglich der Erfolgskriterien „Kosten“ und „Termine“. Hierbei ist für Deutschland eine Berücksichtigung der Risikokosten inklusive einer Vorsorge für Unbekanntes im Haushalt für eine Verbesserung des Status quo erforderlich.

 

Partnerschaftlicher Umgang: kooperativ oder konfrontativ?

Die Stichproben beider Länder zeigen einen starken Einfluss des partnerschaftlichen Umgangs auf den Projekterfolg: Die Abbildungen 3a (für Deutschland) und 3b (für die Schweiz) verdeutlichen den Unterschied bei Projekten mit kooperativer oder konfrontativer Zusammenarbeit – bezogen auf die Erfolgskriterien.

 

Die Grafik zeigt, wie gut oder schlecht deutsche Untertagebauprojekte hinsichtlich der sieben Erfolgskriterien einen Zielwert (= Projektanforderung) erreichen.
Abb. 3a: Deutschland: Zielwert-Erreichung abhängig von konfrontativer oder kooperativer Projektzusammenarbeit
Bild: Sophie Escherich
Die Grafik zeigt im Vergleich, wie gut oder schlecht schweizerische Untertagebauprojekte hinsichtlich der sieben Erfolgskriterien einen Zielwert (= Projektanforderung) erreichen.
Abb. 3b: Schweiz: Zielwert-Erreichung abhängig von konfrontativer oder kooperativer Projektzusammenarbeit
Bild: Sophie Escherich

Trotz der Unterschiede bezüglich einzelner Erfolgskriterien ist kein Land in Summe eindeutig erfolgreicher, da für die Bewertung des Projekterfolgs alle Erfolgskriterien betrachtet werden müssen.

 

Beurteilung der Aussagekraft der Ergebnisse

Für eine umfassende Bewertung der Ergebnisse des direkten Vergleichs zwischen Deutschland und der Schweiz wurden die Resultate hinsichtlich ihrer Aussagekraft und möglichen Trends analysiert und diskutiert. Dafür wurden eine Sensitivitätsanalyse, eine Varianzanalyse sowie eine Korrelationsanalyse durchgeführt.

 

Sensitivitätsanalyse

Mithilfe der Sensitivitätsanalyse wurde geprüft, wie empfindlich die Bewertung der Erfolgskriterien auf die Variation des Dateninputs reagiert. Dazu wurde angenommen, dass 10 % der Untertagebauprojekte beider Stichproben bezüglich des Zielerfüllungsgrads aller Erfolgskriterien um 1 zu gut respektive zu schlecht eingeordnet wurden. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass von Aussagen über generelle Unterschiede zwischen Deutschland und der Schweiz in Bezug auf die Erfolgskriterien „Qualität“, „Organisation und Prozesse“, „Umwelt“ und „Öffentliche Meinung“ auf Basis der Ergebnisse dieser Arbeit abgesehen werden sollte, da die geringen Unterschiede auch aus einer Subjektivität der Interviewpartner und einer unterschiedlichen Datengrundlage resultieren können. Für diese Erfolgskriterien schneiden beide Länder ähnlich gut ab und es kann keine Aussage darüber getroffen werden, ob ein Land in diesen Erfolgskriterien besser ist. Für die Erfolgskriterien „Kosten“, „Termine“ und „Arbeitssicherheit“ ist eine Aussage über Unterschiede zwischen Deutschland und der Schweiz jedoch möglich.

 

Varianzanalyse

In einem anschließenden Schritt wurde durch eine univariate Varianzanalyse (ANOVA) untersucht, ob die Unterschiede zwischen beiden Ländern auf die einzelnen Erfolgskriterien (im Folgenden „Einfluss des Landes“ genannt) statistisch aussagekräftig sind. Darüber hinaus wird mit einer multivariaten Varianzanalyse (MANOVA) analysiert, ob das Land einen signifikanten Einfluss auf den Projekterfolg als Ganzes hat.

Neben dem Einfluss des Lands (Deutschland respektive Schweiz) wird der Einfluss der Tunnelart (Straßen-respektive Schienentunnel) sowie des partnerschaftlichen Umgangs (kooperative respektive konfrontative Zusammenarbeit) auf den Projekterfolg untersucht. Gerade der partnerschaftliche Umgang innerhalb eines Projekts stellt einen wichtigen Erfolgsfaktor für große Infrastrukturprojekte dar.

Zusammenfassend kann aus den Ergebnissen der ANOVA für die einzelnen Erfolgskriterien die Schlussfolgerung gezogen werden, dass das Land ausschließlich auf die Arbeitssicherheit einen signifikanten Einfluss aufweist. Die Unterschiede in den weiteren sechs Erfolgskriterien sind demgegenüber nicht signifikant.

Bezüglich der Tunnelart wird für kein Erfolgskriterium ein signifikanter Einfluss festgestellt, wohingegen der partnerschaftliche Umgang einen signifikanten Einfluss auf die Erfolgskriterien „Kosten“, „Termine“, „Organisation und Prozesse“ und „Öffentliche Meinung“ hat. Für diese Erfolgskriterien weisen die untersuchten Projekte mit kooperativer Zusammenarbeit deutlich bessere mittlere Zielerfüllungsgrade auf als die untersuchten Projekte mit konfrontativer Zusammenarbeit.

Ergebnisse der MANOVA bestätigen diese Erkenntnisse, dass der partnerschaftliche Umgang einen großen Einfluss auf den Projekterfolg hat und eine kooperative Zusammenarbeit angestrebt werden sollte. Der Einfluss des Lands und der Tunnelart auf den Projekterfolg als Ganzes wird demgegenüber anhand der MANOVA als gering eingeschätzt.

 

Korrelationsanalyse

In einem letzten Schritt wurde mithilfe einer Korrelationsanalyse untersucht, ob ein Zusammenhang zwischen den Erfolgskriterien und dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Untertagebauprojekte besteht. Für die Erfolgskriterien „Umwelt“ und „Qualität“ zeigte sich ein starker positiver Zusammenhang mit dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme. Dieses Ergebnis unterstreicht ein zunehmendes Bewusstsein insbesondere für die Umwelt im Laufe der letzten Jahre. Eine weitere Ursache für den gesteigerten Projekterfolg hinsichtlich Qualität und Umwelt könnte eine Verschärfung von Vorschriften und Anforderungen sein sowie ein Fortschritt des Stands der Technik hinsichtlich beispielsweise Materialien und Maschinen.

Eine abschließende Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dem partnerschaftlichen Umgang innerhalb eines Projekts (kooperative und konfrontative Zusammenarbeit) und dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Untertagebauprojekte zeigt einen leichten Trend hin zu einer konfrontativen Zusammenarbeit. Dieser Trend hin zu einer konfrontativen Zusammenarbeit ist aufgrund der Ergebnisse der Varianzanalyse kritisch zu bewerten und es sollte darauf geachtet werden, dass sich dieser Trend nicht fortsetzt und vor allem nicht verstärkt. Stattdessen ist es empfehlenswert, eine stärkere kooperative Zusammenarbeit zu fördern.

 

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass große Untertagebauprojekte in der Schweiz nicht grundsätzlich erfolgreicher sind als in Deutschland, wenn alle Erfolgskriterien gleichermaßen berücksichtigt werden. Zwar zeigt sich, dass die schweizerischen Untertagebauprojekte im Durchschnitt erfolgreicher bei der Einhaltung von Kosten- und Terminzielen sind. Deutschland weist aber im Durchschnitt höhere Zielwerte bezüglich der Arbeitssicherheit auf.

 

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Literaturhinweise
[1]
Escherich, Sophie: Organisation von grossen Untertagebauprojekten in Deutschland und in der Schweiz – Eine Vergleichsbetrachtung zu den Erfolgskriterien, Masterarbeit, Institut für Bau- und Infrastrukturmanagement, ETH Zürich, Zürich, 2021.
[2]
H. Ehrbar: Notwendigkeit zur Etablierung von Risikomanagement-Prozessen in Großprojekten, Braunschweiger Baubetriebsseminar 2017, 2017.
Autorin

Sophie Escherich, M. Sc.

ETH Zürich (CH)
RWTH Aachen (D)


Ausgabe

BauPortal 3|2022