Funktionsbauverträge umfassen die Herstellung und Erhaltung von Bauwerken über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten. Sie bieten damit eine erweiterte Vertragsform, um dem Straßennutzer leistungsfähige Verkehrswege bereitzustellen. Dabei sind an die fertige Straßenoberfläche funktionale Anforderungen gestellt. Diese werden in Jahresintervallen überprüft. Für die dauerhafte Bereitstellung des vereinbarten Zustandes ist der Auftragnehmer, die Straßenbaufirma, verantwortlich. Die Vertragsform bietet ihm Möglichkeiten, dieses mit innovativen Produkten und Verfahren umzusetzen. Nach einer Darstellung dieses Vertragskonzeptes erfolgt die Darstellung der Umsetzung eines Funktionsbauvertrages aus straßenbautechnischer Sicht am Beispiel der Bundesautobahn A 31. Hier wurden Schichtenaufbau und Materialwahl durch den Auftragnehmer auf Basis ausführlicher Voruntersuchungen vorgeschlagen und umgesetzt. Der Auftragnehmer führt auch wesentliche Teile der Qualitätsüberwachung durch. Abschließend werden Schlussfolgerungen dargestellt.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

1  Einleitung

Das Thema Funktionsbauvertrag ist seit ungefähr 10 Jahren in Deutschland relevant. Umfassende Darstellungen finden sich in Fachvorträgen und Veröffentlichungen [1, 10, 11].

Zunächst werden im nachfolgenden Beitrag einige Motoren für die Veränderungswünsche an bestehenden Vertragsformen genannt. Die Konzeption und Ausgestaltung der Vertragsform Funktionsbauvertrag wird in wesentlichen Teilen erläutert.

Die Darstellung der Anwendung bezieht sich auf das Bauvorhaben BAB A 31. In der Arbeitsgemeinschaft mit der Fa. Trapp Infra Wesel GmbH erneuert die Fa. EUROVIA Teerbau GmbH zur Zeit einen 11 km langen Abschnitt im Vollausbau mit Gradientenkorrektur. Auftraggeber ist der Landesbetrieb Straßenbau NRW.

Im Zusammenhang mit einer Einzelfalldimensionierung konnten bestehende Bauweisen optimiert und neue Materialien bzw. firmeneigene Produkte eingesetzt werden. Teile der Qualitätsüberwachung, wie z. B. Eignungsprüfungen, Mischgutuntersuchungen und Dichtemessungen wurden dabei vorbereitend und baubegleitend firmenintern durchgeführt.

Die abschließenden Schlussfolgerungen beziehen sich auf die Erfahrungen bei der Ausführung und auf den Vergleich zwischen Konzeption und Anwendung.

2  Veränderungswünsche

Die Motoren für Veränderungswünsche sind vielfältig. Von Interesse ist eine langfristige Funktionalität der Straße. Es liegt daher nahe, diese auch auszuschreiben.

Der normale Bauvertrag beschreibt das Ziel des Auftraggebers, eine möglichst langfristig gebrauchstaugliche Straße zu kaufen, nicht exakt. Es werden Materialien und Verfahren zur Ausführung ausgeschrieben, von denen eine lange Gebrauchsdauer zu erwarten ist. Das Risiko liegt langfristig allein beim Straßenbaulastträger.

Werden Straßenbauleistungen mit neuen Ideen oder Verfahren im Wettbewerb angeboten, ist das damit verbundene Risiko für den Straßenbaulastträger schwer abzuschätzen. Eine vergleichende Bewertung von Angeboten unter Berücksichtigung von Gebrauchsdauer und Erhaltungsaufwand ist im Normalfall kaum durchzuführen. Zur Ausführung gelangt das mit Blick auf den aktuellen Haushalt kostengünstigere Angebot.

Ein weiterer Aspekt ist, dass die alltägliche Qualitätssicherung durch Bauüberwachung Personal des Auftraggebers (AG) bindet. Dieser Arbeitsaufwand kann theoretisch ausgegliedert werden.

Von Seiten des Auftragnehmers (AN) lohnt sich die Entwicklung und Anwendung von Verbesserungen umso mehr, je länger ein Gewinn aus Ihnen zu erzielen ist. Zudem können langfristige Vertragsbeziehungen die Planbarkeit des Geschäftsgeschehens verbessern. Es ist also schlüssig, – zumindest testweise – die Vertragsform Funktionsbauvertrag zu erproben, um die genannten Veränderungswünsche stärker als durch konventionelle Bauverträge zu berücksichtigen.

3  Vertragsaufbau

Ein Funktionsbauvertrag besteht im Wesentlichen aus drei Teilen.

Ein konventioneller Teil deckt das Bauvorhaben mit Ausnahme des Oberbaues ab.

Im zweiten Teil gibt der Auftraggeber eine Referenzbauweise gemäß RStO für den Oberbau vor. Diese kann vom Auftragnehmer gewählt werden, oder er reicht ein technisch gleichwertiges Angebot ein.

Der dritte Teil umfasst die bautechnische Beschreibung der Funktionserhaltung durch den Auftragnehmer über einen Zeitraum von 20 bzw. 30 Jahren.

Die Funktionseigenschaften werden durch jährliche Begehung sowie Messung der Merkmale Ebenheit im Längs- und Querprofil, Griffigkeit sowie der Flächenanteile von Netzrissen und Flickstellen im 3-Jahres-Intervall bestimmt.

Die betriebliche Unterhaltung verbleibt beim AG, die bauliche Erhaltung zur Sicherstellung der Funktionseigenschaften liegt beim AN unabhängig vom prognostizierten Aufwand.

Die ZTV Funktion-StB ist hierbei Vertragsbestandteil [7, 8]. Damit sind Zustands- und Schadensmerkmale definiert und bewertet. Es sind Anforderungswerte für den Erhaltungszeitraum und deren Ermittlung genannt.

Die Vergütung erfolgt für den Leistungsteil Oberbau nach Abnahme durch Funktionsprüfung.

Für den Leistungsteil Bauliche Erhaltung erfolgt die Vergütung im 3-Jahres-Intervall. Es werden die vom AN kalkulierten jährlichen Aufwendungen verzinst und addiert.

Eine Weiterentwicklung des Funktionsbauvertrages stellen die sogenannten A-Modelle dar. In Deutschland wurden im Bereich der Bundesautobahn bisher 4 Funktionsbauverträge – die BAB A 61, A 81, A 93 und A 31 – umgesetzt.

Am Beispiel BAB A 31 soll die Anwendung und Ausgestaltung dieser Vertragsstruktur erläutert werden.

4  Ausgestaltung am Beispiel BAB A 31

Als Referenzoberbau wurde eine Asphaltbauweise gemäß RStO, Bauklasse SV, Zeile I ausgeschrieben, bestehend aus 3,5 cm Gussasphaltdeckschicht, 8,5 cm Asphaltbinderschicht, 22,0 cm Asphalttragschicht und 20,0 cm Frostschutzschicht (Bild 1).

Bild 1: Referenzaufbau und ausgeführte Alternative bei der BAB A 31

Als Alternativoberbau wurde angeboten und wird zur Zeit ausgeführt:

3,0 cm Gussasphaltdeckschicht 0/8 S mit Straßenbaubitumen 20/30, für die Asphaltbinder- und tragschicht das firmeneigene Produkt RENFOVIA, bestehend aus einer abgestuften Korngrößenverteilung und mischanlagenseitig modifiziertem Bitumen [3]. Darunter wurden 28,0 cm Verfestigung erstellt, bestehend aus Ausbauasphalt, alter Sandverfestigung, natürlich anstehendem Sand, sowie Zement und Wasser. Die mittlere Druckfestigkeit dieser Schicht beträgt 3 N/mm².

Die Gleichwertigkeit dieses Oberbaues wurde im Rahmen einer gutachterlichen Stellungnahme der IFTA GmbH mit dem Rechnerprogramm NOAH nachgewiesen [9]. Als geplante Bauliche Erhaltung wurde eine Deckenerneuerung im Hauptfahrstreifen angesetzt.

Im Rahmen der Angebotswertung wurden unter anderem die angesetzten E-Moduli der Asphaltschichten durch die BASt überprüft. Hierzu wurden im Laboratorium der EUROVIA in Bottrop Probekörper hergestellt und im Zentrallaboratorium der EUROVIA in Bordeaux nach französischer Norm geprüft (Bild 2) [4]. Damit war ein Beleg für die Richtigkeit der Materialkennwerte im Rechengang erbracht. Das Angebot wurde akzeptiert.

Bild 2: Übersicht zur Bestimmung des E-Moduls gemäß NFP 98-260-1

Bild 3: Verschiedene Szenarien zur Verkehrsentwicklung der BAB A 31, Bereich Gescher

Die Vertragslaufzeit beträgt 30 Jahre oder endet nach 50 Millionen Übergängen äquivalenter zur 10-t-Achsen (Bild 3). Diese Zahl beruht auf der Annahme einer 2%-tigen allgemeinen Verkehrszunahme. Sollte sich das Verkehrsaufkommen stärker erhöhen oder nur der Schwerverkehrsanteil stark erhöhen, kann das Vertragsende früher eintreten. Bei der BAB A 31 ist maximal ein Viertel der Laufzeit als Verkürzung denkbar.

Erfahrungen mit Funktionsbeschreibung, betrieblicher Erhaltung und Erhaltungsmaßnahmen liegen noch nicht vor.

5  Bauausführung

Die eigentliche Bauleistung Oberbau wird in vier aufeinanderfolgenden Bauabschnitten zur Zeit wie folgt durchgeführt:

Zunächst erfolgt das Fräsen des bestehenden Oberbaues. Zur Erlangung einer leichten Gradadientenkorrektur ist eine veränderliche Frästiefe notwendig. Die unterschiedlich dicke Restbefestigung wird durchschlagen und mittels Fräsrecycler auf einer Tiefe von 30 cm homogenisiert. Damit steht ein gut verdichtbares Gemisch aus natürlich anstehendem Sand, alter Verfestigung und Asphaltgranulat für die neue Verfestigung zur Verfügung. Dieses wird konventionell unter Zugabe von Zement und Wasser verfestigt.

Für die Erstellung der Eignungsprüfung für die Verfestigung war durch die veränderliche Frästiefe das Problem unterschiedlicher Massenanteile der verschiedenen Materialien gegeben. Um hier den Zielwert von 3 N/mm² sicher einzuhalten, wurden im Vorfeld der Maßnahme mit Bohrkernmaterial verschiedene Varianten untersucht. Entsprechend den örtlichen Ver hältnissen wurden die Massenanteile der anstehenden Materialien variiert und aus diesen Gemischen Probekörper erstellt. Als Ergebnis lagen damit bei Baubeginn drei Szenarien zur Auswahl vor (Bild 4). Diese Vorarbeit ermöglicht es, in Abhängigkeit von den nach dem Durchschlagen tatsächlich vorgefundenen Massenanteilen bauzeitnah die Zementzugabemenge zwischen 4,5 und 3,1 M.-% zu optimieren (Bild 5).

Auf dieser Unterlage erfolgt der Einbau der RENFOVIA Asphalttragschicht und RENFOVIA Asphaltbinderschicht. Der Einbau dieser schwer verdichtbaren Asphalte erfolgt ohne weitere Überprüfung durch den Auftraggeber.

Selbstverständlich ist für die Langlebigkeit des Bauwerks die Erlangung eines einheitlichen und ausreichenden Verdichtungsgrades erforderlich. Hierzu wurde durch baubegleitende Dichtemessungen vor Ort die Arbeit der Walzenkombinationen überwacht und optimiert.

Bild 4: Ergebnisübersicht Eignungsprüfung, Verfestigung mit unterschiedlichen Anteilen der verschiedenen Materialien

Bild 5: Homogen durchmischte Bodenverfestigung (Links: Bohrkern, Mitte: Draufsicht vor dem Abkehren, Rechts: Detail Durchmischung)

Im Bild 6 ist der Verlauf der Dichte über den Energieeintrag dargestellt. Schwer verdichtbares Mischgut folgt im Verlauf dem unteren Mischguttyp, das heißt es findet eine nur langsame Dichtezunahme statt. Bei hohem Verdichtungsaufwand und entsprechend intensivem Geräteeinsatz lohnt auch eine Optimierung der Art der Energieeintragung.

Natürlich ist die Verdichtbarkeit von Asphalt zusätzlich temperaturabhängig und damit witterungsabhängig. Da Teile der Bauausführung in das Jahresende fielen, wurden auch kleine Abschnitte mit Verdichtungshilfe erstellt. Hierzu wurde das einbautemperaturabsenkende Zeolith Aspha-min zweckentfremdet [2]. Im Bild 6 ist auch die Zunahme des Verdichtungsgrades in Abhängigkeit von der Anzahl der Walzübergänge dargestellt; für ein Testfeld mit Aspha-min-Zugabe und in der rechten Spalte für eines ohne Zugabe. Die Zugabe des Zeolithes hatte in diesem Bespiel einen ca. 2 Vol.-% geringeren Hohlraumgehalt zur Folge. Damit konnte Einbausicherheit erkauft werden. Die Zugabe erfolgte dann unter direkter Absprache zwischen Bauleitung und den EUROVIA-eigenen Asphaltmischanlagen unter Berücksichtigung der täglichen Witterung (Bild 7).

Bild 6: Verdichtbarkeit und Verdichtung (Oben: verschiedene Walzentypen, Links: Verdichtbarkeit aus [5], Rechts: mit und ohne Verdichtungshilfe erzielter Verdichtungsgrad)

Bild 7: Gestaffelte Fertiger beim Einbau

6  Qualitätssicherung

Eine moderne Straßenbauunternehmung betreibt Qualitätssicherung mit System. Für die wesentlichen Arbeitsschritte werden Prozessanweisungen, Arbeitsanweisungen und Arbeitshilfen angewendet. Dies gilt sowohl für die Arbeitsvorbereitung als auch für die Ausführung.

Als Beispiel für den Prüfumfang Asphalteinbau seien hier genannt: Mischguttemperatur, Mischgutbeschaffenheit, Einbaumengen, profilgerechte Lage, Ebenheit, Griffigkeit, Beschaffenheit der Nähte. Obwohl das Asphaltmischgut größtenteils aus firmeneigenen Asphaltmischanlagen und damit ebenfalls aus einem firmeninternen nachvollziehbar qualitätsüberwachten Ablauf stammt, wurden auch vor Ort Mischgutproben entnommen. Zusätzlich wurden flächendeckend Dichtemessungen mit dem radiometrischen Messverfahren durchgeführt. Zur firmeninternen Beurteilung der Asphalteigenschaften wurden die Kriterien der ZTV Asphalt-StB angesetzt [6].

Diese Aufgaben wurden vom EUROVIA-Laboratorium in Bottrop durchgeführt. Damit lagen Asphaltherstellung, Einbau und Kontrolle in der Hand des Auftragnehmers. Dort jedoch auch innerhalb eigenständiger betrieblicher Einheiten.

Zur Zeit sind zwei von vier Bauabschnitten fertig gestellt. Die firmeninternen Untersuchungsergebnisse sind zufrieden stellend innerhalb der Sollvorgaben. Es sind somit sicher die Grundlagen geschaffen, damit die langfristigen Funktionseigenschaften des Oberbaues entsprechend der Prognose verlaufen können.

7  Schlussfolgerungen

Die bisherigen Erfahrungen mit Funktionsbauverträgen zeigen, dass die Vertragsform es ermöglicht, Bauvorhaben auszuschreiben, kostengünstig zu vergeben und vernünftig umzusetzen. Dabei bleibt dem Auftragnehmer freiere Hand bei der Wahl des Oberbaues und den Verfahren der Ausführung. Durch die kürzeren Wege innerhalb einer Baufirma können Innovationen und erforderliche Kleinmaßnahmen schneller umgesetzt werden.

Der Auftraggeber spart Personaleinsatz bei der Überwachung der Bauausführung. Diese Arbeit muss in Teilen vom Auftragnehmer übernommen werden.

Die bisherigen Eindrücke von der Qualität der Ausführung sind meist positiv. Welche Erkenntnisse die Vertragspartner in den nächsten 30 Jahren, insbesondere mit der Messtechnik der Zustandserfassung, den Auswerteverfahren sowie dem Zusammenspiel zwischen betrieblicher Unterhaltung und Baulicher Erhaltung sammeln, bleibt abzuwarten. Die vertraglich fixierte Prognose des funktionalen Verhaltens stellt eine Verschiebung von Wagnis und Gewinn hin zum Auftragnehmer dar. Leistungsfähige Unternehmen können und müssen sich dieser Herausforderung stellen und schleunigst ihre Kompetenz in Oberbaudimensionierung, Funktionsbeschreibung und vor allem Erhaltungsmanagement erweitern.

Das einzig sichere an Prognosen über 30 Jahre ist, dass sie exakt so nicht eintreffen werden. Es steht zu hoffen, dass die beteiligten Personenkreise vernünftig mit dem Unvorhersehbaren umgehen werden.

Literaturverzeichnis

1. Dreher, A.: Pilotprojekte mit Funktionsbauverträgen – Erwartungen der Straßenbauverwaltung, Straße und Autobahn, 5/2003
2. Dröge, C.: Verfahren der Temperaturabsenkung – Mineralische Zusätze zum Asphalt, Straße und Autobahn, 10/2005
3. EUROVIA: Asphalt für Binderschichten, viafocus 8/2003, Firmeninformation, Bottrop, 2003
4. EUROVIA: Untersuchungsbericht zur E-Modulbestimmung, unveröffentlicht, Compterendu 05/073, Mérignac, 2005
5. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Merkblatt für das Verdichten von Asphalt (M VA), Köln, 2005
6. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 01), Köln, 2001
7. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Funktionsbauverträge im Straßenbau (ZTV Funktion-StB), (Entwurf) Köln, 2001
8. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen FGSV: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen zur messtechnischen Zustandserfassung und -bewertung mit schnellfahrenden Messsystemen (ZTV MtZEB-StB 01), Köln, 2001
9. IFTA: Gutachterliche Stellungnahme, unveröffentlicht, Bericht 041237-1, Essen, 2005
10. Kappel, F.: Pilotprojekte mit Funktionsbauverträgen – Erwartungen der Bauwirtschaft, Straße und Autobahn, 5/2003
11. Knoll, E. u. a.: Funktionsbauverträge, Schriftenreihe Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Heft 780, Bonn, 1999