Erdbau- und Aushub-Mengenermittlung

Boden liegt in drei Zuständen vor, und die ausgewiesene Zahl ändert sich zwischen ihnen um etwa 10 bis 70 Prozent. Gewachsen ist das natürliche, ungestörte Volumen, das Sie aus den Zeichnungen ablesen: das Abtragsprisma zwischen dem Bestandsgelände und der Planungsoberfläche oder das Auftragsprisma zwischen dem ursprünglichen Gelände und der Fertighöhe. Locker ist das gelöste, aufgelockerte Volumen, das einen Lkw füllt, gleich dem gewachsenen Volumen multipliziert mit eins plus dem Auflockerungsanteil. Verdichtet ist das eingebaute und eingewalzte Volumen, das ein fertiger Damm einnimmt, gleich dem gewachsenen Volumen multipliziert mit dem Schwindfaktor.

Zwei Faktoren verbinden die Zustände, beide bezogen auf den gewachsenen Zustand. Die Auflockerung dehnt gewachsenen Boden zu lockerem aus, und ihr Kehrwert, der Ladefaktor, rechnet lockeren Boden zurück. Das Schwinden verringert gewachsenen Boden zu verdichtetem, sodass ein fertiger Auftrag stets mehr gewachsenen Abtrag oder Bodenentnahme erfordert als sein eigenes geometrisches Volumen: die erforderliche Entnahme in gewachsenen Mengen entspricht dem verdichteten Auftragsvolumen geteilt durch den Schwindfaktor. Rohen Abtrag gegen rohen Auftrag aufzurechnen, ohne das Schwinden anzuwenden, ist der klassische Massenausgleichsfehler im Erdbau.

Die Faktoren schwanken stark je nach Material. Als ungefähre Planungswerte: körniger Sand und Kies lockern um etwa 12 bis 18 Prozent auf und schwinden um etwa 5 bis 14 Prozent; gewöhnlicher Boden lockert um etwa 25 Prozent auf und schwindet um etwa 10 bis 20 Prozent; Ton lockert um etwa 30 bis 40 Prozent auf und schwindet um etwa 10 bis 20 Prozent; und gesprengter Fels lockert um etwa 50 bis 70 Prozent auf und hat ein negatives Schwinden von rund 30 Prozent, weil gebrochener Fels mehr Raum einnimmt als der gewachsene Boden, aus dem er stammt. Dies sind veröffentlichte Durchschnittswerte für die Planung; die tatsächlichen Werte stammen aus einer Bodenuntersuchung, die Lagerungsdichte im Verband nach ASTM D1556 oder D6938 und die maximale Trockendichte aus der Proctor-Prüfung nach ASTM D698 oder D1557.

Welcher Zustand auszuweisen ist, richtet sich nach dem Zweck. Für ein Angebot gehen Sie vom gewachsenen Abtrag und verdichteten Auftrag aus und ergänzen die gewachsene Bodenentnahme, die für eine Unterdeckung benötigt wird; für Transport und Abfuhr rechnen Sie in den lockeren Zustand um; für einen vor Ort vergüteten Damm weisen Sie den verdichteten Zustand aus. Ein bloßer Kubikmeter ist mehrdeutig, daher sollte die Einheit stets mit ihrem Zustand gekennzeichnet werden. Nach den meisten US-amerikanischen Straßenbauspezifikationen wird der Straßenaushub in der gewachsenen Lage und der Damm in der verdichteten Lage gemessen, wobei der Auftragnehmer Auflockerung und Schwinden ohne gesonderte Vergütung trägt.

Zwei geometrische Verfahren herrschen vor, und das richtige hängt von der Art der Arbeit ab. Beim linearen Erdbau und Straßenbau nimmt das Verfahren der mittleren Endquerschnitte die Abtrags- oder Auftragsquerschnittsfläche an jeder Station, mittelt zwei benachbarte Flächen und multipliziert sie mit dem Abstand dazwischen. In US-Einheiten ergeben sich die Kubikyards aus dem Mittel der beiden Endflächen multipliziert mit der Länge, geteilt durch 27. Das Verfahren überschätzt das Volumen dort geringfügig, wo sich die Querschnitte rasch ändern, und eine prismatische Korrektur verfeinert es, wo Genauigkeit wichtig ist. Die Genauigkeit hängt vom Abstand ab: gerades Gelände wird in etwa 50 bis 100 Fuß geschnitten, üblicherweise 100 Fuß im ländlichen und 50 Fuß im städtischen Bereich, reduziert auf etwa 25 Fuß oder weniger an Rampen, engen Kurven und rasch wechselndem Gelände.

Für Baufelder, Gründungsflächen und Becken, bei denen es keine einzelne Trasse gibt, wird stattdessen ein Raster- oder Höhenpunktverfahren verwendet: ein Raster auflegen, an jedem Knoten die Abtrags- oder Auftragstiefe aus der Bestandshöhe minus der geplanten Höhe berechnen und die Prismen aufsummieren. Beide Verfahren liefern ein gewachsenes Volumen für den Abtrag und ein verdichtetes Volumen für den Auftrag; die Zustandsumrechnungen werden nachträglich angewendet und niemals in die Geometrie eingebaut.

Die Abrechnungs- und Planungsmenge ist die Sollkante: das Bestandsgelände hinab bis zur theoretischen Abtragsfläche oder Fertighöhe, mit den geplanten Böschungsneigungen. Der Auftragnehmer hebt fast immer mehr aus als das, weil Boden nicht senkrecht stehen kann, doch dieser zusätzliche Boden gehört zu den Mitteln und Verfahren, nicht zur gemessenen Menge. Das tatsächlich geböschte Prisma statt der Sollkante auszuweisen, überschätzt die Abrechnungsmenge um das Böschungsvolumen.

Wenn eine Mengenermittlung das tatsächliche Aushubprisma für die Kostenkalkulation abbildet, bestimmt die Böschungsneigung den Mehraushub. OSHA Subpart P legt die maximal zulässigen Böschungen für Aushübe bis zu 20 Fuß Tiefe fest, mit einem erforderlichen Schutzsystem ab 5 Fuß, sofern die Wand nicht aus standfestem Fels besteht, und einer ingenieurmäßigen Bemessung jenseits von 20 Fuß. Die maximalen Böschungen sind senkrecht für standfesten Fels, drei Viertel horizontal zu eins vertikal (etwa 53 Grad) für Boden des Typs A, eins zu eins (45 Grad) für Typ B und eineinhalb zu eins (etwa 34 Grad) für Typ C. Dies sind Sicherheitsgrenzen, nicht die Abrechnungslinie.

Grabenaushub wird auf eine festgelegte Abrechnungsbreite gemessen, üblicherweise der Rohraußendurchmesser zuzüglich eines Arbeitsraums auf jeder Seite oder eine im Vertrag oder Standarddetail angegebene Breite, unabhängig davon, wie breit der Auftragnehmer tatsächlich gräbt. Seitliche Arbeitsräume von etwa 150 bis 300 Millimetern (6 bis 12 Zoll) sind eher gängige Praxis als ein fester Wert, prüfen Sie die Abrechnungsbreite daher anhand des Grabendetails des Projekts. Mehrbreite über die Abrechnungslinie hinaus geht zulasten des Auftragnehmers.

Das Erdbauvolumen wird netto gemessen, ohne einen in die geometrische Menge eingebauten Zuschlag für Auflockerung, Schwinden oder Verschnitt. Dies ist ein in CESMM4 festgeschriebener Grundsatz, den auch NRM2, das australisch-neuseeländische Verfahren und die DIN 18300 teilen. Die Geometrie mit Auflockerung aufzublähen und dann zusätzlich einen Zustandsfaktor anzuwenden, zählt doppelt, weshalb die Geometrie netto bleibt und die Umrechnungen ausdrücklich bleiben.

Es gibt keinen erdbauspezifischen kodifizierten Aussparungsschwellenwert, und kleinere vereinzelte Hindernisse wie einzelne Pfähle oder kleine Leitungen werden ignoriert und einbezogen. Der vorherrschende Mechanismus für vorhandene Bauwerke und Leitungen im Aushub ist der Erschwerniszuschlag, der die Kosten für das Ausheben um sie herum oder durch sie hindurch hinzufügt, statt ihr Volumen abzuziehen; NRM2 misst einen Erschwerniszuschlag für das Ausheben entlang oder durch vorhandene Leitungen sowie für das Aufbrechen von Fels, Stahlbeton oder Mauerwerk. Nur erhebliche Aussparungen werden abgezogen, und wo ein Größenschwellenwert gewünscht ist, wird der ungefähre Wert von 1 Kubikmeter aus der Aussparungskonvention des Hochbaus analog herangezogen.

Der Aushub wird nach Material aufgeteilt, weil sich die Kosten um eine Größenordnung damit unterscheiden, wie schwer der Boden zu lösen ist. Die US-amerikanische und AASHTO-Praxis trennt gewöhnlichen Aushub, Felsaushub (Material, das gerissen oder gesprengt werden muss, wobei Findlinge über einer festgelegten Größe als Fels gezählt werden) und untauglichen oder Untergrundaushub, also weichen oder organischen Schlamm, der unter Planum entfernt und als eigene Abrechnungsposition ersetzt wird. Eine einzige unklassifizierte Aushubposition ist ebenfalls üblich, bei der der Auftragnehmer das gesamte Materialrisiko trägt. Die Findlingsgröße, die als Fels gilt, variiert je nach Behörde; einige verwenden ein Volumen wie etwa 1 Kubikyard und andere eine Reißbarkeitsprüfung. Nach NRM2 und CESMM4 wird der Aushub in Oberboden, Material außer Oberboden oder Fels und Fels aufgeteilt. Die deutsche VOB mit DIN 18300 ersetzte die alten festen Bodenklassen durch projektspezifische homogene Bereiche.

Wie Fels gemessen wird, folgt derselben Aufteilung. In der Tradition der Mengenermittlung wird Fels als Erschwerniszuschlag zum Grundaushub gemessen: das Felsvolumen wird weiterhin im Grundaushub gezählt, mit einem zusätzlichen Einheitspreis für die Erschwernis, unabhängig von der Tiefe. Die US-amerikanische Straßenbaupraxis misst Fels stattdessen als eigene gesonderte Abrechnungsposition, die die Grundmenge ersetzt. Wird dies falsch gemacht, wird der Fels entweder doppelt gezählt oder der Grundaushub darunter ausgelassen.

Oberboden wird getrennt vom Massenaushub abgetragen und in Mieten zwischengelagert, weil er für die Begrünung wiederverwendet wird. Er wird nach Fläche mit einer angegebenen mittleren Abtragstiefe gemessen, üblicherweise etwa 100 bis 150 Millimeter (4 bis 6 Zoll), und kann auch als Mietenvolumen aus Fläche multipliziert mit Tiefe ausgewiesen werden. NRM2 misst ihn auf diese Weise, zum Beispiel als Abtrag von 150 Millimeter dickem Oberboden nach Fläche.

Die Abfuhr von Überschuss wird nach Bestimmungsort einzeln aufgeführt, üblicherweise für den Transport nach dem lockeren Lkw-Volumen bepreist, während Leistungsverzeichnisse der Mengenermittlung sie oft nach dem gewachsenen Volumen des Aushubs messen, aus dem sie stammt; importierter Auftrag wird nach dem verdichteten Volumen abgerechnet, das er vor Ort bildet. Die Transportweite wird durch das Massenausgleichsdiagramm bestimmt, das den kumulierten Abtrag minus Auftrag auf einer gemeinsamen gewachsenen Basis entlang der Trasse aufträgt. Bis zu einer vertraglichen Freitransportweite ist der Transport im Grundaushubpreis enthalten; darüber hinaus wird die Übertransportleistung gesondert als Volumen-Weg-Menge vergütet, etwa Kubikyard-Stationen oder Kubikmeter-Kilometer, statt als reines Volumen.

Das Vereinigte Königreich ist am stärksten kodifiziert. NRM2 und CESMM4 messen den Aushub netto in Kubikmetern, mit angegebener Ausgangsoberfläche und Sohlhöhe. NRM2 staffelt Massen- und Fundamentaushub in 2-Meter-Tiefenstufen (bis 2 Meter, 2 bis 4 Meter, 4 bis 6 Meter und so weiter), während CESMM4 nach der maximalen Gesamttiefe klassifiziert. Der Arbeitsraum bleibt nach NRM2 dem Ermessen des Auftragnehmers überlassen, und die zweite Auflage führte die Messung des Verbaus für alle Aushubwände über 250 Millimeter Tiefe wieder ein, ob für nötig erachtet oder nicht.

Die US-amerikanische Straßenbaupraxis hat kein gesetzliches Mengenermittlungsverfahren: Der Straßenaushub erfolgt in gewachsener Lage nach Kubikyard, der Damm in verdichteter Lage, die Tiefe wird nicht in Stufen gestaffelt, und der Auftragnehmer trägt Auflockerung und Schwinden. In Australien und Neuseeland werden Auf- und Abtrag im Tiefbau nach AS 1181 gemessen, während die Australia and New Zealand Standard Method of Measurement das Bauwerksunterteil abdeckt, wo die Aushubtiefe in 1-Meter-Schritten klassifiziert wird (0 bis 1, 1 bis 2, 2 bis 3, 3 bis 4 Meter, sodass eine Gesamttiefe von 3,5 Metern in das Band von 3 bis 4 Meter fällt) und der Arbeitsraum dem Umfang entlang des Fundaments multipliziert mit der Tiefe entspricht. In ganz Europa rechnet die VOB mit DIN 18300 nach den tatsächlichen Abmessungen mit Materialklassifizierung in homogenen Bereichen ab.

Für die Abschlagsabrechnung wird dem Auftragnehmer entweder die Planmenge oder eine im Feld gemessene Menge aus den endgültigen Querschnitten vergütet. Straßenbaubehörden vergüten häufig die Planmenge, wenn keine Planänderung eintritt, und messen nur dann neu, wenn ein definierter Auslöser erreicht wird, etwa aufeinanderfolgende Endflächen, die über einen Schwellenwert hinaus abweichen (eine Abweichung von 5 Prozent ist üblich, aber behördenspezifisch), Mehraushub, ein Rutsch oder eine Setzung. Diese Abrechnungsgrundlage unterscheidet sich sowohl von der Angebotsmenge als auch von der Bestellmenge, und die drei sollten niemals als ein und dieselbe ausgewiesen werden.