Hangsicherungen durch Geokunststoff-Bewehrte Erdkörper (KBE) Systeme

Straßen und Dämme in Hanglagen erfordern aufgrund ihrer topographischen Gegebenheiten und den sich daraus ergebenden Anforderungen an die Standsicherheit sowie der Entwässerungsbedingungen besonderer Aufmerksamkeit.

An einem Beispiel soll aufgezeigt werden, wie aufgetretene Erdrutschungen wirtschaftlich und sicher saniert werden können. Hierzu eignen sich besonders gut Kunststoff-Bewehrte-Erde-Konstruktionen, die sich durch ihre Gestaltungsmöglichkeiten sehr gut in das Landschaftsbild integrieren lassen. Sie sind gegenüber konventionellen Konstruktionen einfach zu bauen und aufgrund ihrer Flexibilität sehr widerstandsfähig gegenüber wechselnden Untergrundverhältnissen. Die Möglichkeit der Wiederverwendung des Aushubmaterials gewährleistet eine gute Ökobilanz. Neben begrünten Stützkonstruktionen sind auch Gestaltungsmöglichkeiten der Außenhaut von KBE-Systemen mit Neigungen bis zu 90° durch Natursteine, Gabionen oder Betonformteile gängig.

Bewehrte Erdkörper sind ingenieurmäßig hergestellte Erdbauwerke, deren Tragfähigkeit durch die Einlage von Geokunststoffen erhöht wird. Sie werden nach den Regeln der „Empfehlungen für den Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen (EBGEO)“ [1] berechnet und ausgeführt.
 

Aufgetretene Schäden und Schadensursache an einem Praxisbeispiel

Es waren Bilder der Verwüstung, wie man sie in Luxemburg nur selten gesehen hat. Anfang Juni 2018 zogen schwere Unwetter über das Müllerthal hinweg. Der Schaden war groß, viele Straßen unbefahrbar.

Die starken Regenfälle hatten, die für die Region wichtige Ortsverbindungsstraße CR 364 zwischen Echternach und Berdorf so stark beschädigt, dass sie gesperrt werden musste. Der talseits gelegene Aesbach hatte in einigen Bereichen die bestehenden Stützkonstruktionen aus Stützmauern, Gabionenwänden und Böschungen unterspült und erheblich beschädigt. Zusätzlich floss das bergseitig anfallende Regenwasser über die bestehende Straßenböschung und sorgte für tiefe Oberflächenerosionen. In den Hang eindringendes Wasser mobilisierte den sich auf einer Gleitfläche aus Tonstein (Rhät) befindenden Straßenkörper und führte zu einer Rissbildung der Straße. Erkundungsbohrungen ergaben, dass ca. 10.000 m³ Boden verrutscht waren. In anderen Bereichen sind sogar bereits Rutschungen eingetreten. In Abbildung 1 ist die Schadensursache, abgeleitet aus den Aufschlussbohrungen und den Rissen, dargestellt.
 

Ausgeführte Sanierungsmaßnahme

Um eine nachhaltige Lösung zu finden und die Straße für zukünftige starke Regenfälle zu wappnen, sollte die bestehende und beschädigte Böschung, die bereits sehr steile Böschungsneigungen aufweist, durch eine in die Landschaft passende, naturschonende und sichere geogitterbewehrte Steilböschung ersetzt werden. Umfangreiche geotechnischen Untersuchungen haben gezeigt, dass es an den betroffenen Stellen erneut zu Rutschungen kommen kann, wenn nur eine begrenzte, oberflächennahe Sanierungsmaßnahme durchgeführt wird. Um diese langfristig zu vermeiden, ist es notwendig, den gesamten Rutschkörper über die komplette Straßenbreite auszukoffern und umfangreich zu sichern. 

Zusätzliche Anforderungen an die örtlich einzuhaltenden Begrenzungen für den Fußpunkt der KBE-Konstruktion stellte der geschwungene Verlauf des Aesbach dar.

Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit sollten hierbei große Teile des Aushubmaterials ressourcenschonend zur Wiederverfüllung wiederverwendet werden. Hierzu wurde das Aushubmaterial, das aus Steinen, Felsbrocken, Sanden und Kiesen bestand, vor Ort mit einem Felsbrecher aufbereitet und ein Verfüllmaterial der Körnung 0/45 mm erzeugt, das auf der Straße außerhalb des Schadensbereiches zwischengelagert wurde. So konnten ca. 70% des benötigten Verfüllmaterials gewonnen werden, was sich auch positiv auf die Ökobilanz auswirkt.
 

Begrünte KBE-Konstruktion

Als Stützkonstruktion für die steilen Böschungsabschnitte wurde ein anpassungsfähiges und setzungsunempfindliches Sicherungssystem aus Stahlgitterelementen an der Front und horizontal verlegten Geogittern zur Bewehrung gewählt, so dass sich mit dem Verfüllmaterial ein tragfähiger Erdverbundkörper mit hoher Duktilität ergibt (siehe Abb.2). Die Neigung der Stahlgitterelemente betrug 70°, der Lagenabstand der Geogitter 66 cm. Die Bewehrung besteht aus hochzugfesten einaxial gestreckten, knotensteifen und formstabilen Geogittern, die eine optimale Verzahnung mit dem Verfüllmaterial und eine hohe Langzeitfestigkeit gewährleisten. Die Geogitterlängen wurden der Geometrie des Stützkörpers, den Beanspruchungen aus der Straße und dem Erdreich angepasst und betrugen zwischen 5 m und 8 m. Insgesamt wurden ca. 8.000 m² Geogitter in diesem Abschnitt verbaut. Die formschlüssige Verbindung zwischen Geogitter und Frontbereich erfolgte durch eine Steckverbindung, die sowohl durch die Geogitteröffnungen als auch durch die Ösen des Stahlgitters geführt wurde.

Hinter der Front des Stahlgitterelements wurde eine Erosionsschutzmatte angeordnet, die eine schnelle Begrünung ermöglicht. Als ergänzende Schutzmaßnahme wurden im Bereich des Aesbaches Natur-Felsblöcke als Erosionsschutz im Hochwasserfall angeordnet (siehe Abb. 3).

Wegen der ungleichmäßigen Topographie wurde die KBE-Konstruktion mit Höhen zwischen 3,0 m bis 9,0 m gebaut. Um ein einheitliches Landschaftsbild zu erreichen, wurden alle 3,0 m Konstruktionshöhe ca. 2 m breite Bermen angeordnet. Durch die Kombination der begrünten KBE-Konstruktion (ca. 1.100 m²) mit den Terrassierungen fügt sich der Straßenabschnitt harmonisch in das Landschaftsbild ein.