Zukunft der Brücken

Werden die nächsten fünf Jahre ein goldenes Zeitalter für den Brückenbau sein, oder werden Inflation und Fachkräftemangel die riesige Pipeline an Arbeiten und Fortschritten in Richtung Netto-Null untergraben?

Bis 2027 müssen wir die Dinge ganz anders machen. Das ist die zentrale Botschaft der Brückeningenieure, wenn sie darüber nachdenken, wie sie die bevorstehende Flut an Dekarbonisierungs-, Produktivitäts- und technischen Herausforderungen meistern können.

Wir sind nicht nur fünf Jahre weiter auf dem Weg zum Erreichen der Netto-Null-Ziele, sondern die Einführung der zweiten Generation der Eurocodes im Jahr 2027 verspricht auch, die Landschaft für die Brückenplanung zu verändern.

„In vielerlei Hinsicht ist das Gefühl der Dringlichkeit sehr aufregend, da es uns die Möglichkeit gibt, zu beweisen, was wir können“, sagt Steve Denton, Geschäftsführer von WSP und Leiter der Abteilung Bau- und Brückenbau.

In Hertfordshire erwarten wir einen Rückgang unserer Baufähigkeit um etwa 15 %

„Wir haben immer über die Notwendigkeit von Veränderungen und die Möglichkeiten für Veränderungen gesprochen – was ich jetzt sehe, sind echte Notwendigkeiten.“ Es könnte ein goldenes Zeitalter für die Technik sein.“

Die breitere Wirtschaftslandschaft ist ein solcher Faktor. Denton fährt fort: „Wir haben eine Reihe von Marktrückgängen erlebt. Aber es waren schon immer Herausforderungen auf der Nachfrageseite, jetzt sind sie auf der Angebotsseite. Der Bedarf an qualifizierten Brückenbauingenieuren ist derzeit groß und ich sehe keinen Rückgang. Daher müssen wir die Veränderungen, über die wir schon seit Jahren sprechen, wirklich annehmen und diese beziehen sich auf die Produktivität.“

Er glaubt, dass inkrementelle Fortschritte der beste Weg sind, Fortschritte zu erzielen. „Es ist nicht glamourös, aber dort werden wir die größten Fortschritte sehen – in der Liebe zum Detail, in der Bereitschaft, uns zu verbessern und uns selbst herauszufordern – indem wir immer den ‚Mehrwert‘ in dem, was wir tun, in Frage stellen und Verschwendung ausgraben.“

Denton betont, dass mittelfristig – bis 2027 – die zweite Generation der Eurocodes Ingenieuren dabei helfen wird, effizienter zu arbeiten. Benutzerfreundlichkeit ist eine der wichtigsten Anforderungen an die neuen Codes und er sagt, dass Verbesserungen der Klarheit die Anzahl von Fehlern reduzieren und sich positiv auf die Qualität des Designs und die Produktivität auswirken werden.

„Die Ratifizierung der Eurocode-Entwürfe der zweiten Generation soll bis Ende 2025 abgeschlossen sein und die neuen Eurocode-Normen werden bis 2026 bei den nationalen Normungsgremien vorliegen“, sagt er.

HS2 wird mehr als 500 Brückenbauwerke bauen, darunter über 50 große Viadukte

„Bis 2027 müssen wir die neuen nationalen Anhänge vorbereitet haben und tief in den Prozess der Aufklärung von Designern über die Veränderungen und die damit verbundenen Möglichkeiten einsteigen.“

Aber wenn die neuen Eurocodes den Brückenentwurf effizienter machen können, könnte es mit zunehmender Inflation schwieriger werden, die Projekte vom Reißbrett zu bekommen.

Die Pipeline an Brückenarbeiten ist beträchtlich, wobei die nächsten Fünfjahrespläne für Network Rail und National Highways im Jahr 2025 bzw. 2026 beginnen. Darüber hinaus gibt es Großprojekte wie High Speed ​​2, die Transpennine-Route A66 und die Verbindungsstraße M54/M6.

Auch die lokalen Behörden verfügen über ein riesiges Portfolio an Projekten, obwohl die Inflation für Unsicherheit sorgt, warnt Keith Harwood, Vorsitzender der National Bridges Group der Vereinigung der Direktoren für Umwelt, Wirtschaft, Planung und Verkehr (Adept). Er ist außerdem Leiter der Brückenabteilung im Hertfordshire County Council.

Die Unsicherheit besteht nicht nur darin, ob die Inflationsrate weiter steigen wird, sondern auch darin, ob die Kommunen mehr Geld zur Deckung zusätzlicher Kosten erhalten werden.

„Die Regierung hat erklärt, dass sie sich zu Investitionen in die Infrastruktur verpflichtet hat, aber ich befürchte, dass dies lediglich dazu führen wird, dass bereits geplante Projekte nicht abgesagt werden [statt zusätzlicher Investitionen für neue Projekte], was den lokalen Behörden nicht helfen wird „Es trägt zum Kohlenstoff bei, hilft aber nicht der Wartung“, sagt er.

„Jede Behörde wird anders sein, aber in Hertfordshire rechnen wir damit, dass unsere Fähigkeit, Dinge zu bauen, um etwa 15 % sinkt“, erklärt Harwood. „Etwa die Hälfte davon ist darauf zurückzuführen, dass wir Geld für andere Dinge sparen müssen, darunter Zinsen für Kredite, und auch für die Deckung unserer eigenen Inflationskosten.“

Doch während die Inflation einige Probleme verursacht, freuen sich Ingenieure über die Herausforderung, den CO2-Fußabdruck von Brückenprojekten zu reduzieren.

Die Net Zero Bridges Group wurde 2021 gegründet, um bestehende Richtlinien und Ratschläge zur Dekarbonisierung auf ihre Relevanz für Brückenfachleute zu überprüfen. Ziel ist es außerdem, den Fortschritt in Richtung Netto-Null in der Branche zu beschleunigen und Wissen und Daten umfassender zu teilen.

Bestehende Richtlinien richten sich größtenteils an den Gebäudesektor, wo die Betriebsleistung eine wesentliche Rolle spielt. Verkörperter Kohlenstoff ist für Brücken von größerer Bedeutung, die Möglichkeiten zur Reduzierung sind jedoch auch stärker eingeschränkt. Der Unterschied in der geplanten Lebensdauer ist beträchtlich – bis zu 120 Jahre bei Brücken gegenüber 30 Jahren bei Gebäuden.

Kunden müssen bereit sein, Innovationen zu belohnen, indem sie einen größeren Teil ihres Budgets für kohlenstoffarme Technologien bereitstellen

Kohlenstoffarme Materialien sind verfügbar, aber nur begrenzt verfügbar. Einige, wie z. B. gemahlene Hochofenschlacke (GGBS), ein Nebenprodukt der Eisen- und Stahlherstellung, werden niemals in der Lage sein, die Nachfrage zu decken.

Brian Duguid, Vorsitzender der Net Zero Bridges Group, sagt, es liege bei den Ingenieuren, weniger zu verbrauchen. „Das könnte bedeuten, weniger Brücken zu bauen, härter an der Erhaltung und Erhaltung bestehender Brücken zu arbeiten, oder es könnte bedeuten, die Spannweite in Frage zu stellen – brauchen wir eine Brücke oder könnten wir stattdessen einen Durchlass oder eine Böschung verwenden?“

„Dann liegt der Schwerpunkt darauf, Material einzusparen, indem man andere Formen oder eine bessere Analyse verwendet oder die Anforderungen oder Spezifikationen des Kunden in Frage stellt. Wir müssen auch härter an der Wiederverwendung unserer vorhandenen Vermögenswerte arbeiten“, fügt er hinzu.

Während die Reduzierung des Kohlenstoffgehalts in der Entwurfsphase erheblich sein kann, liegen die Vorteile einer längeren Betriebsdauer von Brücken auf der Hand.

„Die gute Verwaltung und Wartung unserer bestehenden Infrastruktur ist einer der größten Beiträge zur CO2-Reduzierung, die Brückenbauer leisten können“, behauptet Denton.

Doch Harwood sagt, es sei nicht einfach, sich für eine CO2-Reduzierung einzusetzen: „Die größte Sorge der lokalen Behörden sind derzeit die Kosten, aber die Tatsache, dass wir den Zusammenhang zwischen Kosten und CO2-Ausstoß nicht vollständig verstehen, macht es schwierig, eine fundierte Entscheidung zu treffen.“ .“

Ein besseres Verständnis des Zustands einer Brücke und der Geschwindigkeit, mit der sie sich verändert, ist für Ingenieure, die die Brückenwartung effizienter gestalten möchten, von entscheidender Bedeutung.

„Es gibt spannende Bereiche, in denen wir über Konzeptnachweise rund um künstliche Intelligenz und digitale Bildgebung verfügen, die uns wirklich dabei helfen können, einen viel besseren Einblick in die Veränderungen von Strukturen im Laufe der Zeit zu erhalten“, sagt Denton.

„Dieser Bereich ist reif für Umwälzungen und ich wäre enttäuscht, wenn wir bis 2027 nicht einige bedeutende Fortschritte gemacht hätten.“

Harwood stimmt zu: „Es gibt noch viel Arbeit an digitalen Überwachungstechniken, damit wir fundiertere Entscheidungen darüber treffen können, ob wir eine komplette Sanierung durchführen oder nur Notreparaturen durchführen und in fünf Jahren wiederkommen.“ Ich hoffe, dass die Überwachungstechnologie in den nächsten fünf Jahren deutlich günstiger und verfügbarer wird, wobei Sensoren zum Werkzeugkasten eines Brückeninspektors gehören und nicht zu einem Spezialdienst.“

Wenn Projekte die Bauphase erreichen, beschränkt sich das Ausmaß, in dem Auftragnehmer die CO2-Emissionen beeinflussen können, tendenziell auf die betriebliche Effizienz. Mian Langellier, Geschäftsführer von FCC Construcción UK, sagt, dass Baueffizienz nicht alles sei.

„Kunden müssen bereit sein, Innovationen zu belohnen, indem sie einen größeren Teil ihres Budgets für kohlenstoffarme Technologien bereitstellen, darunter solche zur Reduzierung des in Bauwerken enthaltenen Kohlenstoffs sowie solche zur Reduzierung des gesamten CO2-Fußabdrucks von Bauwerken.“

Brückeneigentümer, die über die Dekarbonisierung zögern, werden von Sue Threader, Brückenkauffrau und Geschäftsführerin der historischen Brückeninstandhaltungsbehörde Rochester Bridge Trust (RBT), aufgefordert, „es einfach zu tun“.

Das RBT ist für drei historische Brücken über den Medway in Kent verantwortlich. Sie hört regelmäßig, wie andere Brückeneigentümer Ausreden dafür vorbringen, dass sie den CO2-Fußabdruck ihrer Aktivitäten nicht messen, oder dass sie darauf bestehen, dass ihre Lieferanten und Auftragnehmer dasselbe tun. Einige behaupten, dass ihre Vergabeverfahren dies verhindern. Andere sind der Meinung, dass die Werkzeuge noch nicht vorhanden sind oder dass sie die benötigten Kohlenstofffaktoren nicht finden können. Aber Threader besteht darauf, dass dies keine triftigen Gründe dafür sind, nicht mit der CO2-Reduzierung zu beginnen.

Sie hat allen Grund, darauf zu bestehen, da sie RBT in nur zwei Jahren aus dem Stand heraus auf ihrem eigenen Weg zum Netto-Nullpunkt geführt hat. Die Erkenntnis, dass dies etwas war, was getan werden sollte, kam erst, als der große Brückensanierungsauftrag des Trusts, der die Sanierung von drei Brücken umfasste, bereits in Kraft getreten war. Das Projekt wurde im Jahr 2020 abgeschlossen.

RBT verpflichtete sich, den CO2-Fußabdruck des gesamten Projekts zu berechnen und Bäume zu pflanzen, um diesen auszugleichen. Dies erforderte eine steile Lernkurve, aber durch die Bezugnahme auf die verfügbaren Leitlinien und die anspruchsvollen Materiallieferanten konnte das Unternehmen die Auswirkungen ermitteln, die verschiedene Entscheidungen in den frühen Phasen hätten haben können.

Jeden Faktor mit der Anzahl der Bäume in Beziehung zu setzen, die zum Ausgleich benötigt würden, sei eine äußerst effektive Möglichkeit, die Auswirkungen sowohl den Ingenieuren als auch der Öffentlichkeit zu vermitteln, sagt Threader.

Die Auswahl der Materialien war ein solcher Faktor – da Aluminium einen der größten Anteile am CO2-Fußabdruck hat, hätte die Entscheidung für recyceltes anstelle von Neumaterial die CO2-Kosten gesenkt, ebenso wie die Verwendung von Steinen aus den eigenen Lagern des Unternehmens, auch wenn dieser nicht der beste war Farbübereinstimmung.

Die CO2-Kosten der Mitarbeiterreisen waren eine weitere Offenbarung und eine, die Threader bei künftigen Verträgen unbedingt in Angriff nehmen möchte.

Auf dem Gelände der Stiftung wurde ein „zukünftiger alter Wald“ mit 8.000 Bäumen gepflanzt – 500 mehr als der geschätzte Ausgleich, um einen Überschuss für den künftigen Ausgleich zu schaffen.

Seitdem hat der Trust bei seinen routinemäßigen Brückenwartungsarbeiten einen Netto-Nullpunkt erreicht und die Basis von 116 Bäumen pro Jahr, um seinen Betrieb auszugleichen, wurde auf nur 11 reduziert. Viele der Änderungen sind einfach, verrät Threader. Das Kehren von Brücken verursachte die höchsten CO2-Kosten, daher wurde die Häufigkeit schrittweise reduziert, während die Auswirkungen beobachtet wurden, um den idealen Punkt zu finden. Dies geschieht jetzt an drei statt sieben Tagen in der Woche. Der Zeitpunkt und die Intensität der Brückenbeleuchtung wurden reduziert; Elektrische Geräte ersetzten Diesel – einschließlich des Sicherheitsboots – und die Mitarbeiter vor Ort pendeln mit Elektrofahrrädern, die sie mit der erneuerbaren Energieversorgung des Trusts aufladen.

„Wenn man die Anzahl der Bäume, die wir im Rahmen eines einzigen Sanierungsvertrags pflanzen mussten, um unsere Auswirkungen auszugleichen, landesweit hochrechnet, erhält man eine Vorstellung vom Ausmaß des Problems“, sagt Threader. „Der Prozess ist nicht kompliziert, es ist nur eine riesige Tabelle, aber wir können es uns nicht leisten, dies nicht zu tun, wir können es uns nicht leisten, darauf zu warten, dass jemand ein Handbuch herausgibt oder uns anweist, damit weiterzumachen.“

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