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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
Telefon: (03 63 79) 4 01 79 www.biw21.de / rolf.johannsen@biw21.de, frank.spundflasch@biw21.de
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
bdla Bauleitergespräche 2012
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.
bdla Bauleitergespräche 2012
Skizze: Faschine aus lebenden Zweigen mit Pfahlbefestigung und Steckholz
bdla Bauleitergespräche 2012
Skizze: Hangfaschine aus totem Reisig zur nachträglichen Bepflanzung
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Naturräumliche Gegebenheiten
-Geologie
-Relief
-Boden
-Klima und Lokalklima
-Vegetation
Sonstige Einflüsse
-Nutzungen
-Tierwelt u.s.w
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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
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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
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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
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Überlegungen zur Wirkung ingenieurbiologischer Sicherungen als Widerstände gegen Einwirkungen, zum Bsp.. aus Starkregen auf eine Böschung
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Befestigung mit Pfählen
bdla Bauleitergespräche 2012
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
bdla Bauleitergespräche 2012
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
bdla Bauleitergespräche 2012
Lebende Pfählezur Festlegungeines Baumstammesin einemÜberschwemmungsgebiet Einbau mit geschmiedeten Pfahlschuhen
bdla Bauleitergespräche 2012
Werkzeuge für den Pfahleinbau: Holzhammer,Handramme, Luftdruckramme
bdla Bauleitergespräche 2012
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
bdla Bauleitergespräche 2012
Faschinen im naturnahen Erdbau an Böschungen und Hängen
Dränfaschinen (Entwässerung)Hangfaschinen
(Erosionsschutz und Stabilisierung)
bdla Bauleitergespräche 2012
Skizze: Hangfaschine aus lebenden Zweigen zur Anwendung in vegetationstechnisch günstigen Zeiträumen
Schnitt: mit Faschinen gesicherte Böschung
bdla Bauleitergespräche 2012
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
bdla Bauleitergespräche 2012
Weidenaustrieb in der 2. Vegetationsperiode, Sommer 2002 Teufelstalbrücke an der A 4, bei Stadtroda / Thüringen,
bdla Bauleitergespräche 2012
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.
bdla Bauleitergespräche 2012
bdla Bauleitergespräche 2012
Pfähle:Längliche Bauteile ausHolz oder Stahl1 bis 3 m lang2 bis 20 cm stark
übertragen im WesentlichenQuerkräfte und Biegemomenteaus einer Sicherungsbauweisein den Untergrund
bdla Bauleitergespräche 2012
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
bdla Bauleitergespräche 2012
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
bdla Bauleitergespräche 2012
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
bdla Bauleitergespräche 2012
Versuchsanordnung zur Untersuchung der Belastbarkeit von Pfählen bei ingenieurbiologischer Böschungssicherung.
Seilzug
Kraftmessdose
Gewicht oder Erdanker
Seil
Probepfahl
Oberbodenandeckung
Pfahlkopf freigraben u. Bewegung beobachten
bdla Bauleitergespräche 2012
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
bdla Bauleitergespräche 2012
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