Kein Grund ohne Boden

Wie können wir mit und in einem Boden bauen, ohne die physikalischen Gesetze zu verletzen? Antworten erhielt das Publikum Ende Oktober an der Fachtagung «Garten- und Landschaftsbau» an der Hochschule für Technik Rapperswil.

Clementine Hegner-van Rooden Ingenieurwesen, Korrespondentin TEC21

Um Häuser, Stützmauern oder Böschungen funktionsfähig erstellen zu können, müssen die Eigenschaften des Bodens berücksichtig werden. Wie verhält er sich unter Krafteinwirkung oder Klimaeinflüssen? In der gegenwärtig zu verdichtenden Baulandschaft wird diese Frage stetig relevanter. Je länger desto mehr wird es erforderlich sein auch in wenig tragfähigen Böden bzw. unter beengten Platzverhältnissen zu bauen. 

Der Vormittag war geprägt von Vorträgen zu theoretischen Grundlagen der Geotechnik. Prof. Dr. Hans Ruedi Schneider führte in die Tagung ein. Obwohl die Beiträge mehrheitlich wissenschaftlich und abstrakt waren, fesselten die Referenten das überwiegend aus der Praxis kommende Publikum mit anschaulichen Vergleichen und praxisbezogenen Vereinfachungen; eine relevante Annäherung von Theorie und Praxis. Das Ziel des Anlasses sei es gemäss Schneider denn auch, eine Sensibilität zu entwickeln: «Probleme zu erkennen, zu wissen, was man selber machen kann und wo die eigenen Grenzen liegen, sowie zu merken, wann der Spezialist beizuziehen ist.» Dabei stecke der Teufel vor allem im Wasser; es potenziert die Schwierigkeiten wesentlich und beeinflusst das Verkippen, Rutschungen von Böschungen, die Tragfähigkeit von Fundationen, Oberflächenerosion von Böschungen, Frost- und Auftauprobleme, Setzungen bzw. Verschiebungen von Stützmauern oder Verdichtungsprobleme. Wichtig sei insbesondere auch, sich bewusst zu sein, dass der Begriff Boden in der Praxis nicht eindeutig verwendet werde, was zu Verständnisproblemen unter Planenden führen kann: «Der Boden – in der Geotechnik geht es praktisch vor allem um den Boden – ist Gestaltungselement für Landschaftsarchitekten oder Fundation für den Bauingenieuren.» Christian Bommer, BSc Bauingenieur und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der HSR, bestätigte: «Während für den Bauingenieur der Boden gleich Baugrund beziehungsweise Untergrund ist – also unbelebt und kaum durchwurzelt –, ist für den Landschaftsarchitekten der Boden die äusserste, lockere Schicht, die durch Lebewesen geprägt ist.» 

Bodenkennwerte als Grundlage

Die Bodenkennwerte bilden die Grundlage für sämtliche bauliche Massnahmen im Zusammenhang mit einem Boden. Die Durchlässigkeit spielt eine zentrale Rolle bei Versickerungsanlagen, die Festigkeitsparameter legen die maximal mögliche Böschungsneigung fest und die Zusammendrückbarkeit des Baugrunds bestimmt die Fundierung von Verkehrsflächen. Aufschlussreich vertiefte Bommer deshalb die Begrifflichkeiten und Definitionen von Lockergestein. – Die Tagung beschränkte sich hauptsächlich auf Lockergesteine und setzte sie dem Boden gleich, weil der Felsuntergrund kaum nennenswerte Probleme wie Setzungen, Tragfähigkeit oder Erosion erzeugt. Beda Romer, BSc Bauingenieur, Forstingenieur und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der HSR, vertiefte zudem die in der Schweiz gebräuchliche Klassifikation für Böden und das zugehörige System mit anschaulichen und Praxis bezogenen Materialversuchen. Um einen Boden zu definieren bzw. ein Lockergestein zu klassifizieren, sind grundlegende drei wichtige Zustandsgrössen zu ermitteln: der Wassergehalt w, das Raumgewicht trocken  d oder feucht   und das spezifische Gewicht  s. Mit ihnen lassen sich alle anderen bodenmechanischen Zustandsgrössen wie Porosität n, Sättigunsgrad Sr, Raumgewicht des Bodens gesättigt mit Wasser  sat, Raumgewicht unter Auftrieb  a =   und Porenziffer e einfach und zuverlässig ermitteln.

Die Zustandsgrössen sind bezüglich der oft während Bauarbeiten notwendigen Verdichtungen relevant. Es gibt für jeden Boden einen optimalen Wassergehalt, bei dem für eine bestimmte konstante Verdichtungsarbeit ein maximales Trockenraumgewicht erreicht werden kann. Gemäss Erfahrung liegt ein solcher optimaler Wassergehalt bei einer Ausrollgrenze von 2 bis 4% oder bei der Hälfte der Fliessgrenze. Der Boden beginnt bei der Ausrollgrenze gerade zu krümeln – mit dem Würmli-Test zu ermitteln, indem man die Bodenprobe zwischen den Fingern rollt. Deshalb sollte ein Boden krümeln, damit er gut verdichtbar ist. Krümelt der Boden nicht, ist er zu nass und muss vor dem Verdichten behandelt werden. Romer erwähnte hier insbesondere die Kalkstabilisierung. 

Stossen Bodenverdichtungen oder Böschungen an ihre Grenzen, kommen Stützmauern zum Einsatz, wie sie Jochem Seifert, BSc Bauingenieur und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der HSR, thematisierte. Sie erlauben es, Baugruben oder Trassees losgelöst von den gegebenen natürlichen Böschungswinkeln ins Gelände zu platzieren. Dabei stellte Seifert auch Faustregeln und einfache Berechnungsregeln vor, die sich in der Praxis für eine Vordimensionierung der Mauern bewährt haben. 

Vom Fussballplatz bis zur Landebahn 

Nachmittags wurde die Tagung durch Referate aus der Praxis ergänzt. Hans Graber, Landschaftsarchitekt BSLA der Wolf Hunziker AG, hatte den Boden des Fussballplatzes in Amriswil stabilisiert, der während zwei aufeinanderfolgenden Wochenenden auch für ein Springreiten genutzt wird. Eine 8cm Schicht mit mineralischen Baustoffen (Lava), 16cm eingefräst und darauf eine Rasentragschicht ermöglichten die 3000 gelenkschonende Pferderunden auf dem Platz ohne dass der Fussballplatz zertrampelt wurde. Ebenso mit mineralischen Baustoffen ergänzte er die Rasentragschicht an der Flughafenpiste in Zürich Kloten, wo wegen der Abwinde der Flugzeuge ein Wiesenwuchs verunmöglicht war. Das Samengut wurde mit Maisstärke auf den Boden geklebt, damit es auch bei anfliegenden Flugzeugen auf dem neu präparierten Boden liegen blieb. Um schliesslich zu verhindern, dass vom geheizten Fussballplatz in der AFG Fussballarena St. Gallen Abwärme der Feuchtigkeit folgend in die unteren Bodenschichten abfliesst, liess Graber auch hier einen Bodenaufbau mit mineralischen Schichten einbauen: Entwässerung, Schaumglasschotter, Filtergewebe mit 0.5mm Maschenweite, Spezialmischung Lava 2/16 praktisch ohne Nullanteil, Heizung mit Röhren alle 30cm, tragfähige Rasentragschicht. 

Antonio Sacchetti, dipl. Ing FH der Sytec Bausysteme AG erläuterte den Einsatz von unterschiedlichen Geokunststoffen im Garten- sowie Landschaftsbau. Neben trennenden, stützenden, filternden und abdichtenden Funktionen, betonte er insbesondere die Funktion als Fundationsbewehrung. Mit solchen Zugmatten kann der Aushub und das Koffermaterial unter Umständen um bis zu 50% reduziert werden. Die Tragfähigkeit kann verbessert und bei Erweiterungen von Strassen, können die differenziellen Setzungen homogenisiert werden. Adrian Fehlmann der Enea GmbH – eng mit der Sytec zusammenarbeitend – berichtete zum Abschluss über Projektbeispiele von erdbewehrten Stützkonstruktionen und Fundationsarmierung.

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