Bauwerke

Erschliessung

Die forstliche Erschliessung dient in erster Linie der Bewirtschaftung des Waldes. Unterschiedliche Wegkategorien gehören dazu - vom Begehungsweg bis zur lastwagenbefahrbaren Strasse. Sehr häufig sind weitere Nutzungsanforderungen an die Erschliessung gerichtet wie beispielsweise Land- und Alpwirtschaft oder Tourismus. Der in den 1970er Jahren geprägte Begriff der Integralen Erschliessung hat nach wie vor grosse Bedeutung. Um heute unterschiedliche Anforderungen und Interessen in Erschliessungsprojekten optimal zu kombinieren, existieren digitale Werkzeuge, welche Flächeninformationen analysieren. Der Dialog bleibt vorweg wichtig.

Nutzungsanforderungen

Die Nutzungsanforderungen stehen an erster Stelle um Realisierung und Ausbaustandard einer Erschliessung festzulegen. Kostengünstige Holzernte verlangt heute eine lastwagentaugliche Basiserschliessung. Denn nicht nur beim Holztransport, auch für den Einsatz effizienter Holzerntemaschinen sind 40t Betriebsgewicht und mindestens 2.55m Fahrzeugbreite eine Realität. Daneben gibt es zahlreiche Strassen und Wege, an die weniger hohe Anforderungen gestellt werden. Neben den genannten Kriterien sind weitere Punkte zu definieren wie beispielsweise Verkehrsfrequenz, Nutzungsdauer, Winteröffnung, Deckschicht, Umweltanliegen oder Sicherheit. Aus den definierten Nutzungsanforderungen ergeben sich Werte für nachgenannte Strassenkomponenten.

Fahrbahn

Die Fahrbahn oder Trasse kann als im Raum liegendes Band betrachtet werden. Ihre Linienführung wird mit Angabe der horizontalen und vertikalen Lage der Fahrbahnachse beschrieben. Mit der Auswahl von auf den Nutzungsanforderungen basierenden Normalprofilen wird die Querschnittsgestaltung festgelegt. Damit ist die Strassengeometrie bekannt. Um den oben genannten Anforderungen einer forstlichen Basiserschliessung gerecht zu werden, ist die Einhaltung folgender Werte nötig:

  • Fahrbahnbreite 3.5 m
  • Achsradius in Wendeplatten 10 m
  • Kurvenverbreiterung 26/R (14/R)
  • Steigung max. 12 %
  • Vertikale Ausrundung < 1 % Neigungsänderung pro m Distanz (mit Ausnahme in Furten)

Eine Stärke des Wald- und Güterstrassenbaus ist die geländeangepasste Planung und Ausführung. Die klassische Feldabsteckung und anschliessende Planerarbeitung erfordert Übung, liefert jedoch situationsgerechte Resultate. Die aktuelle Planung geschieht immer häufiger auf Basis digitaler Geländemodelle. Eine Möglichkeit ist die feldaufnahmenbasierte oder drohnenunterstützte Geländemodellierung, welche insbesondere in bewaldetem Gebiet etwas aufwendig ist. Dabei kommen 3D Laserscanner- oder klassische Tachymeteraufnahmen zum Einsatz. Die amtliche Vermessung stellt daneben Daten aus Lasermessung oder Stereokorrelation als Rastergitter mit einer Maschenweite von minimal 0.5 m bereit (swissALTI3D). In einfachem, offenem Gelände ohne höhengenaue Anschlusspunkte (Leitungen, Bauten) können daraus resultierende Planungsunterlagen für Wald- und Güterstrassen genügen. 

Unterbau

Als Unterbau werden das anstehende Terrain und allenfalls nötige Dammschüttungen unter der Fundationsschicht bezeichnet. Er bildet die Unterlage für den Strassenoberbau, wie die Fundations- und Deckschicht auch genannt wird. Die Oberfläche des Unterbaus ist das Planum. Es muss glatt und genügend tragfähig sein und bleiben (Tragfähigkeitsklassen S0 (Silte, Tone) bis S4 (grobe Kiese). Während den weiteren Arbeiten darf es nicht beschädigt werden. Ein Befahren ist daher nur im Ausnahmefall erlaubt. Dennoch geschehene Schäden sind zu reparieren. Die Querneigung des Planums von mindestens 4% zur Wasserableitung ist wichtig. Besonderes Augenmerk gehört den Schüttungen in gemischten Profilen. Materialzusammensetzung und Verdichtung müssen den Anforderungen genügen. Wenig tragfähiger Untergrund kann verbessert werden durch Bindemittelstabilisierung, Prügellagen, Geotextilien oder Materialersatz.

Oberbau

Der Oberbau repräsentiert den eigentlichen Strassenkörper. Verkehrsbelastungen werden möglichst deformationsfrei in den Unterbau übertragen und Oberflächenwasser über die Deckschicht abgeleitet. Temperaturschwankungen dürfen zu keinen unzulässigen Schäden führen. Den Nutzungsanforderungen entsprechend besteht der Oberbau aus einer Kombination verschiedener Baustoffschichten, die mit der Deckschicht abgeschlossen wird.

Bezeichnungen im Strassenoberbau und -querschnitt nach Byland 2023
Bezeichnungen im Strassenoberbau und -querschnitt nach Byland 2023

Beim Aufbau der Strassenschichtung unterscheidet man zwischen gebundenem und ungebundenem Oberbau (Tabelle Oberbauschichtung). Bindemittel sind häufig Zement oder Bitumen, seltener Kalk oder andere. Die Bindemittel können in der Fundationsschicht, in einer kombinierten Tragdeckschicht wie auch in der Deckschicht zum Einsatz gelangen und unterstützen das Erreichen der gewünschten Eigenschaften.

Übersicht der im forstlichen Strassenbau angewendeten Oberbauschichtungen. Grau hinterlegt, die häufigsten Anwendungen, in Klammer mögliche Ergänzungs-/Ersatzschichten.
Übersicht der im forstlichen Strassenbau angewendeten Oberbauschichtungen. Grau hinterlegt, die häufigsten Anwendungen, in Klammer mögliche Ergänzungs-/Ersatzschichten.

Die abschliessende Deckschicht verleiht dem Strassentyp häufig seine landläufige Bezeichnung. Sie ist entscheidend für wesentliche Fragen des Strassenunterhalts. Die Deck- oder Verschleissschicht muss durch eine entsprechende Fundationsschicht gestützt werden. Einfache Fundationsschichten für Maschinenwege können bspw. aus gut abgestuftem, nicht normiertem Kiesgemisch (Ungebundenes Gemisch (UG), natürliche Gesteinskörnungen) bestehen. Bei Schwarzbelägen und bei Winteröffnung ist die Fundationsschicht aus frostsicherem, normiertem Material zu erstellen (bspw. UG 0/45). Denn im Fundationsmaterial vorhandenes Wasser friert zu Eislinsen, was Hebungen zur Folge hat, und bei Tauwetter zu ungleichen Setzungen und Rissen führt.

Einer der wichtigsten Punkte ist die Ableitung von Niederschlagswasser weg von der Fahrbahn. Allgemein ist Fahrbahnentwässerung mit Querneigung berg- und talseits, mit Bombierung oder zusätzlich über Querrinnen möglich. Aus Sicht des maschinellen Unterhalts ist auf den Einsatz von Querrinnen möglichst zu verzichten. In Hanglagen bedingt dies breitere Trassen (Rigole, Graben), was bei der Leistungsfähigkeit der heutigen Erdbaumaschinen gegenüber den Vorteilen praktisch vernachlässigbar ist. Im Wald sind ton- oder kalk-/wassergebundene Naturstrassen am häufigsten vertreten. Entsprechend sorgfältig ist die Fahrbahnentwässerung auszubilden und zu unterhalten! Eine minimale Längsneigung von 3 % auf Naturstrassen hilft Schäden durch stehendes Wasser zu vermeiden.

Kunstbauten

Wenn der Strassenkörper geländebedingt nicht mehr mit verhältnismässigem Aufwand in den Baugrund gebettet werden kann, sind Kunstbauten notwendig. Bei unendlichen Schüttungen, übersteilen Böschungen und Gewässerquerungen sind komplexere Bauten wie beispielsweise Stützmauern, Brücken, Lehnen, rückverankerte Pfahlwände, Holzkasten und Nagelwände nötig. Je höher die Anforderungen an die Strassengeometrie, desto mehr Kunstbauten sind nötig. Dies zeigt sich am Vergleich eines Wanderweges mit einer Hauptstrasse. Mit einer geländeangepassten Projektierung kann daher der Bau teurer Kunstbauten minimiert werden.

Im Wesentlichen haben Kunstbauten die Funktion Stützen oder Rückhalten des Geländes oder Strassenkörpers. Bei stützenden Bauwerken wird die resultierende Last des Bauwerkes vorwiegend unter und vor dem Bauwerk abgetragen. Bei rückhaltenden Bauwerken wird die Last über Zugelemente hinter dem eigentlichen Tragwerk im Boden abgetragen.

Ungeachtet des Typs einer Kunstbaute sind folgende Punkte sich grundsätzlich in Erinnerung zu halten:

  • Ist die Alternative Erdbau wirklich unverhältnismässig?
  • Für geotechnische und statische Berechnungen und Nachweise ist der Bauingenieur der geübte Fachmann
  • Tragwerkskonzept, Bemessung und Ausführung müssen situationsangepasst stimmen
  • Verhindern von Staudruck und Unterspülung am Bauwerk durch Drainage oder offene Bauweise
  • Bei starrer Bauweise (in Beton und vermörtelt) Fundation frostsicher ausführen und Unterbrechung durch Fugen (Arbeits-, Dehnfugen)
StützendRückhaltend
Stützmauern (Schwergewichts- und Winkel-)rückverankerte Pfahlwand
HolzkastenSpritzbeton- / Nagelwände
bewehrte ErdeNetzabdeckungen
LehnenBodenvernagelungen

Gewässerquerungen

In der Eidgenössischen Gesetzgebung sind im Gewässerschutzgesetz (GSchG) sowie dem Wasserbaugesetz (WBG) Grundsätze zur bestmöglichen Wahrung von Naturnähe und Unberührtheit im Umgang mit Fliessgewässern festgelegt. Das Überdecken und Eindolen von Fliessgewässern ist nur mit Bewilligung möglich. Ausnahme bilden unter anderem auch Übergänge land- und forstwirtschaftlicher Güterwege (Art. 38 GSchG). Der Vollzug liegt bei den kantonalen Amtsstellen. Bei der Wahl des Typs und der Ausbildung ist daher von allen Seiten die Beachtung von Funktionstauglichkeit, Umweltfreundlichkeit und Kosteneffizienz am ehesten zielführend.

Zur Bemessung eines Querungsbauwerkes dient das 100 jährliche oder bisher maximal bekannte Hochwasserereignis. Zusätzlich müssen weitere auftretende Prozesse wie Geschiebetrieb, Schwemmholz, Murgang und Lawinen in Betracht gezogen werden. Weiter fliessen die Anforderungen an die Strasse in die Entscheidung für einen bestimmten Bauwerkstyp ein. Angewendet werden Durchlässe (Rohr- und Kasten-), Furten und Brücken. Allen gemeinsam ist die Ähnlichkeit der hydraulischen Effekte in ihrem Einflussbereich. Die anfängliche Gerinnebündelung führt zu einer Erhöhung der Fliessgeschwindigkeit. Die Durchleitung, auf häufig geradlinigem und glattem Untergrund verstärkt diese Beschleunigung bevor bei der Gerinneentlassung die gewonnene Energie durch zunehmende Rauheit und Breite wieder abnimmt. Die Kolkeffekte, welche diese Energiewechsel mit sich bringen, können durch Ausbildung einer durchgehend rauen Sohle und genügend Breite entschärft werden.

Bewertungskriterien für Bachquerungen nach Kuonen (1983)
Bewertungskriterien für Bachquerungen nach Kuonen (1983)

Erhaltung

Wie bei jedem Bauwerk beginnt auch bei Strassen nach der Fertigstellung bereits schon wieder der Zerfall. Alleine durch die vorgesehene Nutzung und viele andere Einflüsse nagt der Zahn der Zeit. Mit Unterhaltsmassnahmen muss Gegensteuer geleistet werden. Die Lebensdauer der Strasse wird wesentlich verlängert.

Reine Unterhaltsmassnahmen ändern nichts an der Strassenkategorie.

Man kann verschiedene Erhaltungsstrategien verfolgen. Neben der Nullstrategie kann nach festen Intervallen, nach bestimmten Massnahmen oder nach bestimmten Schwellenwerten des Zustandes gehandelt werden. Die Wahl hängt wesentlich vom Anlagentyp selbst, der Wichtigkeit der Anlage innerhalb eines gesamten Unterhaltsgebietes und den vorhandenen Mitteln ab. Daher sind aktuelle Kenntnisse über Ausdehnung, Typ, Nutzung und Zustand des Erschliessungsnetzes grundlegend. Es ermöglicht erst ein gezieltes Vorgehen. Geografische Informationssysteme helfen bei der Verwaltung der Informationen. Bei der Zustandserfassung werden auch im Wald erste Schritte mit elektronischen Systemen gemacht.

Waldstrassen werden im Wesentlichen durch nachgenannte Schadursachen in Mitleidenschaft gezogen. Die Zusammenstellung soll die Bedeutung der einzelnen Schadursachen beim Strassenunterhalt verdeutlichen.

Schadursachen und deren Bedeutung beim Unterhalt
Schadursachen und deren Bedeutung beim Unterhalt

Zur Verhinderung von Wasserschäden ist konsequenter Unterhalt zwingend. Das Befahren mit zu hohen Lasten und die Winteröffnung in Tauphasen haben eine grosse, schädigende Wirkung. Diesen Schäden mit aktiven Unterhaltsmassnahmen zu begegnen, endet nur in Oberflächenkosmetik. Sie müssen vermieden werden. Einzig ein Ausbau, der nicht mehr zum Unterhalt gehört, ermöglicht die Anpassung an die geänderten Anforderungen. Betrieblicher Unterhalt wirkt sehr effektiv.

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