Sicherere Straßen mit geosynthetisch verstärkten Böschungen

Überblick 

Durch zunehmende Verkehrslasten und Sickerwasserprobleme wurde ein Abschnitt der Bundesstraße B115 in den steirischen Bergen (Österreich) massiv belastet und drohte einzubrechen. 

Die Straße wird hauptsächlich von schweren Lastwagen für den Holztransport genutzt. Nachdem in der Nähe einer alten, 10 Meter hohen Mauer starke Verformungen festgestellt worden waren, mussten Beschränkungen für diese Fahrzeuge erlassen werden. Die lokale Behörde war gefordert, im Rahmen der gegebenen Budgetrestriktionen eine technisch praktikable Lösung für das Problem zu finden. 

Als Lösung kam der Bau einer Brücke in Frage, die den instabilen Bereich überspannen sollte. Diese Möglichkeit wurde jedoch aufgrund zu hoher Kosten verworfen. Das Errichten einer herkömmlichen Stützmauer erwies sich wegen der großen Höhe (34m) und der begrenzten Grundfläche für die Mauer als nicht realisierbar. 

Herausforderung

Die Erfahrung in der Region hatte gezeigt, dass der Böschungswinkel für eine dauerhaft begrünte Böschung, die keine Bewässerung benötigt, maximal 2V:1H (2 vertikale Einheiten zu 1 horizontale Einheit) beträgt. In Verbindung mit der Neuausrichtung der Autobahn erforderte dieser maximale Winkel eine Böschungshöhe von 34 Metern (111,5 ft). Zudem beschränkte die steile Neigung des bestehenden Hangs die Einbettungslängen der Bewehrungsschichten, da sich eine Felsschicht an oder nahe der Bodenoberfläche befand. 

Die Bemessung des steilen, bewehrten Hangs wurde mit einem Grenzgleichgewichtsansatz unter Berücksichtigung der nationalen Bemessungsnormen durchgeführt. 

Aufgrund der begrenzten Basisbreite musste als bewehrte Schüttung durchgängig qualitativ hochwertiges Granulat verwendet werden, das auf eine passende Dichte komprimiert wurde. 

Je nach Lage innerhalb der bewehrten Steilböschung wurden Lagen aus MIRAGRID^® GX 200/30 und MIRAGRID GX 110/30 Geogittern mit einer Zugfestigkeit von 200 kN/m bzw. 110 kN/m verwendet. Diese Geogitter bestehen aus hochfesten Polyestergarnen, die mit einer robusten PVC-Beschichtung ummantelt sind, und verfügen über hervorragende Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Dehnung und Haltbarkeit. 

Lösung 

Mit einer geosynthetisch verstärkten Steilböschung wurde eine sinnvolle Lösung gefunden, um die Autobahn neu zu gestalten und stabiler zu machen sowie die Verkehrssicherheit zu verbessern. In der Entwurfsphase mussten mehrere wichtige Aspekte berücksichtigt werden. Dazu gehörte die Herausforderung, eine optisch natürlich wirkende Böschungsfront zu schaffen, die sich in die Umgebung einfügt und zugleich die steile Böschung in mehreren Schichten zu bewehren, was die Bauarbeiten erschwerte, sowie die Kosten im Rahmen des Budgets der Behörde zu halten. 

Um eine glatte Oberfläche an der Böschungsfront zu schaffen, wurde ein Verkleidungssystem aus Stahlgewebe verwendet. Das Stahlgeflecht wurde im erforderlichen Winkel von 2V:1H (2 vertikale Einheiten zu 1 horizontalen Einheit) gebogen und bestand aus 0,5 Meter hohen Einheiten, entsprechend der vertikalen Abstände zwischen den Geogitterbewehrungsschichten. 

Diese Stahlgitterverkleidung war relativ flexibel, sodass sich die Aufschüttung während des Böschungsbaus setzen konnte, ohne dass es zu unzulässigen Verformungen der Böschungswand kam. Im Inneren der Stahlmattenverkleidung wurde ein Erosionsschutzgitter aus Glasfasen installiert. Die Aufgabe dieses Glasgitters besteht darin, die Böschungsfront vor Oberflächenerosion zu schützen, bis sich die Oberflächenvegetation etabliert hat. Außerdem sorgt das Glasgitter für die langfristige lokale Stabilität der Böschungsfront. 

Unmittelbar hinter dem Stahlgeflecht und dem Glasgitter wurde hochwertiger Oberboden aufgebracht, um ein gutes Wachstum der Vegetation zu ermöglichen, gefolgt von der Einbringung und Verdichtung der mit Granulat bewehrten Schüttung. Es zeigte sich, dass erhebliche Mengen an Grundwasser, die aus dem Hang sickerten, zum Versagen der bestehenden Steinmauer beigetragen hatten. Daher wurden in der neuen Böschung umfangreiche Entwässerungsmaßnahmen installiert, um dieses Grundwassersickern zu steuern. Im unteren Teil des Hanges wurde eine Drainageschicht aus Geokomposit an der Felswand installiert. Im oberen Teil der Böschung wurden Schotterdrainagen verwendet, um die Grundwasserströme abzufangen. Das Sickerwasser wurde dann über Drainagerohre durch die bewehrte Schüttung und die Böschungswand geleitet, wo es in die angrenzende Enns abgeleitet wurde.  

Der Wert dieser verstärkten Böschungslösung hat sich als sehr gut erwiesen, da die Kosten etwa 50 % der Kosten der ursprünglich vorgeschlagenen Brückenlösung betragen.