Sicherungsbauweisen mit Faschinen Anforderungen an ... · PDF fileLiteratur – ältere Quellen: SCHIECHTL, H. M., 1991:Böschungssicherung mit ingenieurbiologischen Bauweisen im Grundbau

Sicherungsbauweisen mit Faschinen Anforderungen an Ausschreibung und Ausführung Prof. Rolf Johannsen, Frank Spundflasch Prof. Rolf Johannsen, Dipl.-Ing. Frank Spundflasch

Büro für Ingenieurbiologie und Wasserbau

Windmühle 1

99718 Oberbösa

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bdla Bauleitergespräche 2012

Ingenieurbiologische Sicherungsbauweisen aus Faschinen und Pfählen

Anforderung an Planung und Bauüberwachung

Rolf Johannsen und Frank Spundflasch

Büro für Ingenieurbiologie, Umweltplanung und Wasserbau Oberbösa in Thüringen / Berlin in Brandenburg


Gliederung•Allgemeine Beschreibung einer Faschine•Bautechnische Wirkungen von Faschinen•Vorgehensweise bei der Planung•Bemessung von ingenieurbiologischen Sicherungsbauweisen•Musterausschreibung für Faschinen•Befestigung mit Pfählen•Pflege und Entwicklung von ingenieurbiologischen Pflanzenbeständen

•Beispiele für Faschinensicherungen im Erdbau•Prüfung von Pfählen zur Bemessung und Bauüberwachung•Beispiele für Faschinenverwendung im Wasserbau•Bemessungswerte für Faschinen im Wasserbau•Beispielhafte Kostenansätze

Literatur – ältere Quellen: SCHIECHTL, H. M., 1991:Böschungssicherung mit ingenieurbiologischen Bauweisen im Grundbau - Taschenbuch, 4. Auflage, Teil 2, Ernst und Sohn, Berlin (ISBN 3-433-01411-6) DIN 18918, Vegetationstechnik im Landschaftsbau, Ingenieurbiologische Sicherungsbauweise FGSV 1983: RAS LG 3. Lebendverbau BEGEMANN, W. und SCHIECHTL, H.M. 1986: Ingenieurbiologie – Handbuch zum naturnahen Wasser- und Erdbau; Bauverlag GmbH Wiesbaden und Berlin (ISBN 3-7625-2284-7)

Neue Literatur: Hacker, E., Johannsen, R., 2012:Ingenieurbiologie, Eugen Ulmer

ISBN (UTB) 978-3-8252-3332-7ISBN (Ulmer) 978-3-8001-2844-0

Faschinen aus Totholz (Totholzfaschinen) Totholzfaschinen bestehen aus nicht austriebsfähigem Reisig, welches frisch, elastisch, biegsam, gleichmäßig strukturiert in Grob- und Feinäste und gut bündelbar sein soll. Gemäß DIN 19657 eignet sich für den Wasserbau besonders frisches, nicht sperriges, biegsames Holz aus Erle, Hasel, Esche, Rot- und Weißbuche und Robinie. Holz von Tanne oder Fichte wird nach der DIN 19657 für Sohlspreitlagen und Lahnungen empfohlen. Entscheidend für die Eignung von Nadelholzreisig für die Faschinenherstellung ist das Endprodukt Faschine. Hier wird Nadelholz wegen seiner Sperrigkeit und der oft kurzen, stark gekrümmten Äste, technologisch zumindest als aufwendig bewertet. Aus Sicht des Widerstandes gegen Verrottung wird frisches harzreiches Lärchen- und Kiefernholz jedoch günstiger bewertet als z. B. Laubholzreisig von Buche oder Birke.

Faschinen aus bewurzlungsfähigem Laubholz (Lebendfaschinen) Lebendfaschinen bestehen aus bewurzlungsfähigem Reisig, welches frisch, elastisch, biegsam, gleichmäßig strukturiert in Grob- und Feinäste und gut bündelbar sein soll. Wegen der Bewurzelungsfähigkeit ist besonders auf ausreichend Grobastanteil an jeder Stelle der Faschine zu achten. Lebendfaschinen können bei mangelndem bewurzlungsfähigem Reisig auch Totholzanteile besitzen. Dieser sollte nicht über 50 % liegen, noch wichtiger ist jedoch ein ausreichender Anteil von bewurzlungsfähigem Grobastwerk. Erfahrungsgemäß sollten es mindestens 3 Ästen von 2 cm bis 4cm Durchmesser an jeder Stelle der Faschine sein. Bei Hangfaschinen im Erdbau sollten nur Strauchweidenäste zur Anwendung kommen. Geeignete Arten sind zB. S. viminalis, S. smithiana, S. purpurea. Im Wasserbau können standort- und funktionsabhängig auch Baumweidenäste verwendet werden. Geeignete Arten sind zB. S. fragilis, S. alba.

Grundsätzliche Eigenschaften von Faschinen Die Faschinen sollten eine gute Übergreifung der Äste an allen Stellen aufweisen, hier kann mindestens 1 m Übergreifungsmaß angesetzt werden. Die Bindung sollte fest sein und die Gesamtlänge eines Faschinensegmentes sollte 3 Meter nicht unterschreiten. Als Maß für die Festigkeit hat sich, nach unseren Erfahrungen, eine maximale Querschnittspressung von 3 cm bei 3,5 KN/m², als sinnvoller Grenzwert erwiesen. Dies entspricht etwa der Kraft, welche eine 70 kg schwere Person, welche mit den Füßen auf der Faschine steht, auf diese ausübt (einfache Feldmethode zur Prüfung der Bündelfestigkeit). Die Faschine sollte keine großen Hohlräume besitzen, sondern wie zuvor beschrieben, gleichmäßig über den gesamten Querschnitt mit Reisig ausgefüllt sein. Der Anteil an Laub oder Nadeln in den Faschinen soll grundsätzlich sehr gering sein, da diese organische Substanz leicht verrottet und die Faschine somit kurzfristig Festigkeit einbüßt oder ihre Struktur negativ verändert.


Skizze: Faschine aus lebenden Zweigen mit Pfahlbefestigung und Steckholz


Skizze: Hangfaschine aus totem Reisig zur nachträglichen Bepflanzung


Naturräumliche Gegebenheiten

-Geologie

-Relief

-Boden

-Klima und Lokalklima

-Vegetation

Sonstige Einflüsse

-Nutzungen

-Tierwelt u.s.w


Geotechnische Kategorienfür Baugrund- und Gründungsverhältnisse gemäß DIN 4020

Kategorie 3:

Schwierige Verhältnisse

Baugrund: Stärker geneigte und unregelmäßige Schichten, weiche organische Böden, rutsch- und quellfähige Böden, klüftiger Fels mit Zerfallsneigung

Untersuchungen: Festlegung der Rechenwerte unter Einschaltung eines Baugrundsachverständigen


Planung geeigneter Bauweisen - ProblemlösungErkundung des Standortes und wichtiger Rahmenbedingungen

Lastfälle, Einwirkungen(Bsp. Böschungsneigung, Schleppspannung)

Gesteine und Böden

Lokalklima und Wasserhaushalt

Vegetation

Angrenzende Nutzungen und Biotoptypen

Landschaftspflegerischer Begleitplan

Bestand an Ver- und Entsorgungsleitungen

Bauweise und Dimensionierung


Mustertext Faschine, Johannsen und Spundflasch 2003Faschinen mit einem Durchmesser von .............. cm, im gepressten Zustand, bei Pressung von 3,5 kN/m2 darf sich die Faschine maximal 3 cm eindrücken lassen, dies entspricht der Belastung durch das Daraufstellen mit den Füßen (ca. 70 kg Körpergewicht), Drahtbindung aus verzinktem oder kunststoffbeschichtetem Bindedraht, Drahtduchmesser ........., doppelt gebunden, Abstand der Bindungen 0,3 bis 0,4 m, Faschinenreisig aus 50 % Laubhölzern gemäß DIN 19657 und 50 % bewurzelungsfähiges Reisig gemäß DIN 18918, mit den Arten Salix viminalis, Salix purpurea und Salix smithiana zu gleichen Teilen, bewurzelungsfähiges Reisig mit mindestens 3 Ästen von 2 cm bis 4cm Durchmesser an jeder Stelle der Faschine, Material liefern und an Böschungen mit einem Böschungsverhältnis von 1:......... bis1:........... einbauen, einschließlich örtlicher Anpassung und Zuschnitt, Teilstücke 1,00-5,00 m lang, Einbau an der Böschung in einem Winkel von ........... Grad, Sicherung gegen Abrollen oder Rutschen bis zur gesondert beschriebenen Verpfählung, Abrechung durch örtliches Aufmaß im eingebauten Zustand und Lieferschein. Menge ........................m


Überlegungen zur Wirkung ingenieurbiologischer Sicherungen als Widerstände gegen Einwirkungen, zum Bsp.. aus Starkregen auf eine Böschung


Befestigung mit Pfählen


Pfahlköpfe später nachschlagen

geringgeringSpätere Verletzungsgefahr

einfachschwierigschwierigÜberwachung eines planmäßigen Einbaus

ungünstig bei dünnen Pfählen

günstig bei breiten Pfählen

günstig nach

Bewurzelung

Mobilisierung von Erdwiderstand

möglichungünstigungünstigEinbau in verdichteten steinigen Untergrund

i.d.R.günstig bei

Überstärke

Ungünstig, günstig:

z.B. Eiche, Robinie

bei Bewurzelung

günstig

Haltbarkeit in

feuchtem Boden

StahlHolzBewurzelungs-

fähiges Holz

Baustoff

Kriterium

Hinweise zu den Baustoffen


sehr aufwendigLeicht möglich

schwer kontrollierbar

Zugversuche

Leicht möglich

schwer kontrollierbar

Zugversuche

Kürzen der Pfähle

Nicht nötigi.d.R. nötigi.d.R. nötigVorbohren

Hammerkopf bzw. Ramme aus Stahl

Holzhammer,

Kunststoffhammer

bzw. Ramme

Holzhammer,

Kunststoffhammer

bzw. Ramme

Einbaugerät

angespitzt

Zopf gerändelt

angespitzt

Zopf gerändelt

Form

StahlHolzBewurzelungs-fähiges Holz

Baustoff

Kriterium

Hinweise zum Einbau und Kontrolle


Lebende Pfählezur Festlegungeines Baumstammesin einemÜberschwemmungsgebiet Einbau mit geschmiedeten Pfahlschuhen


Werkzeuge für den Pfahleinbau: Holzhammer,Handramme, Luftdruckramme


Ingenieurbiologische SicherungenSchutz, Pflege und Unterhaltung der Schutzvegetation

-Anwuchs- und Entwicklungspflege in der Gewährleistungs-zeit durch den Ausführungsbetrieb der Sicherung

-Entwicklungspflege bis zum Erreichen der Zielvegetation

-Unterhaltung der Zielvegetation für den jeweiligen Schutzzweck


Faschinen im naturnahen Erdbau an Böschungen und Hängen

Dränfaschinen (Entwässerung)Hangfaschinen

(Erosionsschutz und Stabilisierung)


Skizze: Hangfaschine aus lebenden Zweigen zur Anwendung in vegetationstechnisch günstigen Zeiträumen

Schnitt: mit Faschinen gesicherte Böschung


Einfache Lastabtragung in den Baugrund; Entwässerung vorsehen.Unterschiedliche Lebensdauer der Bauteile. Pfähle lotrecht einbauen.

Dränfaschine

Hangfaschine

Nachträgliche Befestigung und Dränungvon rutschgefährdeten Oberboden-Andeckungen mit Derbstangen und Faschinen

Regenwassermuldenkombiniert mitGehölzvegetation oder Grasvegetation

Referenzstrecke für naturnahe erosionsstabileVerhältnisse an einemBerglandbach. Die steinige Sohle ist stark durchwurzelt.

Faschinen mit Geogitterummantelung zur Dränung und Abstützung einer rutschgefährdeten Oberbodenschicht

Gesellschaft für Ingenieurbiologie e.V.Revitalisierung kleiner Fließgewässer im Berg- u. HügellandGewässerstrukturverbesserung und Ausgleich der Wasserführung

Mit Faschinen gesicherte Oberbodenschicht mit Strauch-und SteckholzbepflanzungSchotterkeile leiten das Dränwasser an die Oberfläche

Variante 3.1 Faschinen mit Dränwasseraustritt am Böschungsfuß (Mai 2008)

Mit Faschinen gesicherte Oberbodenschicht mit Strauch-und Steckholzbepflanzung,am Ende der 1. Vegetationsperiode


Weidenaustrieb in der 2. Vegetationsperiode, Sommer 2002 Teufelstalbrücke an der A 4, bei Stadtroda / Thüringen,


ingenieurbiologische Minimalvariante

Einbau von geogitterbewehrten Reisigfaschinen am Eisenbahndamm, Strecke Dacheriden - Silberhausen / Nordthüringen, Deutschland.

Geogitterbewehrte Dränfaschine nach dem Andecken des Oberbodens, Ansaat nach der 2. Vegetationsperiode, 2004, Eisenbahndamm, Strecke Dacheriden - Silberhausen / Nordthüringen, Deutschland.

Eisenbahndamm, 2004, Strecke Dacheriden - Silberhausen / Nordthüringen, Deutschland.



Pfähle:Längliche Bauteile ausHolz oder Stahl1 bis 3 m lang2 bis 20 cm stark

übertragen im WesentlichenQuerkräfte und Biegemomenteaus einer Sicherungsbauweisein den Untergrund


Wirkung der Pfähle auf die Gesamtstabilität der Oberbodenandeckung

SG

SQ

RV

RP

RR

RC

SD < RD

SG + SQ < RR + RC + RP + RV

Für jeden Summanden wird ein spezifischer Sicherheitsbeiwert vorgegeben


Wirkung von Pflanzen und Sicherungsbauweisenauf die Gesamtstabilität einer Vegetationstragschicht

SG

SQ

RV

RP

RR

RC

SD < RD

SG + SQ < RR + RC + RP + RV

Für jeden Summanden wird ein spezifischer Sicherheitsbeiwert vorgegeben


Mechanische Wirkung von Pfählen am Beispiel einer Oberbodensicherungmit Flechtzäunen

Einwirkung auf denPfahl aus der Sicherungsbauweise

F

Erdwiderstand E

C

Rückstellkraft

Verlauf des BiegemomentesIm Pfahl bei Kräfteansatzwie links

M


Versuchsanordnung zur Untersuchung der Belastbarkeit von Pfählen bei ingenieurbiologischer Böschungssicherung.

Seilzug

Kraftmessdose

Gewicht oder Erdanker

Seil

Probepfahl

Oberbodenandeckung

Pfahlkopf freigraben u. Bewegung beobachten


Ermittlung des Pfahlwiderstandes RP durch Belastungsversuchevor Ort. Der Rechenwert ergibt sich aus einer Abminderung desgemessenen Mittelwertes aus einer Messreihe. Mindestens 3% allereingebauten Pfähle werden geprüft.

Variante 3.1 Faschinen mit Kalkmergelboden

Sträucher in gutem Zustand - dem Alter und Standort entsprechend


Faschinen im naturnahen Wasserbau

Strömungslenkung - Eigendynamik

Uferschutz-Erosionsschutz(„Filterstabilität“)

Faschinen zur Anlage einer rauen Struktur

Leichte Sicherungen aus Faschinen, Steckhölzern und Jutegewebe zur Minderung zu starker Erosion am Anfang der Gewässerentwicklung

ZulässigeFließgeschwindigkeitenundSchleppspannungenfür Ufersicherungen ausPflanzenbeständen

KostenIngenieurbiologie

Ingenieurbiologischer Kindertag,

Ingenieurbiologie kann auch viel Spaß machen

recht herzlichen Dank

ISBN (UTB) 978-3-8252-3332-7

ISBN (Ulmer)978-3-8001-2844-0

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Sicherungsbauweisen mit Faschinen Anforderungen an ... · PDF fileLiteratur – ältere Quellen: SCHIECHTL, H. M., 1991:Böschungssicherung mit ingenieurbiologischen Bauweisen im Grundbau