7.1. Einleitung

Unter Wasserbau versteht man alle baulichen Massnahmen zur Nutzung des Wassers, zur Verhütung von Wasserschäden und zur Ufersicherung. Die Schweiz ist eines der Länder mit den geringsten Bodenschätzen. Die wichtigsten Naturreichtümer, welche in unserem Lande in fast unbegrenzten Mengen vorkommen, sind demnach Locker- und Festgestein (auch Kies!) und Wasser. Dieser Wasserreichtum ist für Menschen, Tiere und Pflanzen in mancher Hinsicht ein grosser Vorteil, anderseits gilt es diese Naturgewalten unter Kontrolle zu halten. Es ereignen sich immer wieder Katastrophen, wenn sich bei starken Niederschlägen harmlose Rinnsale plötzlich in reissende Wildbäche verwandeln. Aber auch bei Bächen und Flüssen können sich Hochwasser verheerend auswirken, wenn die Ufersicherungen den Beanspruchungen nicht standhalten. Besonders die Katastrophenunwetter der vergangenen Jahre verursachten allein im Urnerland, Bündnerland und Puschlav  Milliardenschäden. 

Bei der Autobahnbrücke über die Reuss bei Wassen trugen die Wasser- und Geschiebemassen den seit Jahrhunderten bestehenden Prallhang ab und unterspülten den Brückenpfeiler und die Stützmauer der Kantonsstrasse. Ein wichtiger Grundsatz, wonach Brückenpfeilerfundamente im Bereich einer Bach- oder Flussbreite immer einige Meter tiefer, als das bestehende Bachbett fundiert werden, wurde hier missachtet.

Durch das Absacken des bergseitigen Pfeiler-Schachtfundamentes senkte sich der Brückenträger um ca. 1,5 m, riss über dem Pfeiler stark auf und befand sich praktisch im Bruchzustand.
 

Uferschutz-, Eisenbahn- und Strassenbauwerke, aber auch Häuser wurden durch Hochwasser zerstört, wie hier der Blick talwärts gegen die Brücke in Gurtnellen-Wiler zeigt.

Diese Abbildungen von Hochwasserschäden könnten vielleicht den Anschein erwecken, dass Uferschutzbauwerke nur bei grossen Flüssen und Bächen in Berggebieten nötig sind. Dem ist aber bei weitem nicht so. Fast jede Gemeinde hat in ihrem Einzugsgebiet kleinere oder grössere Gewässer. Alle müssen verbaut und unterhalten werden, denn auch kleine Rinnsale können sich unter der Einwirkung von schweren Niederschlägen und Gewittern in kürzester Zeit zu reissenden Wildbächen entwickeln und Mensch, Tier und Bauwerke bedrohen. Dies ist auch der Grund, weshalb das Baukader über den Wasserbau gewisse Grundkenntnisse braucht, weil in der Schweiz sehr viele Gewässer vorkommen.

Allein die Stadt Zürich stellte ein revolutionäres Bachkonzept vor, in welchem über 60 neue Bäche, teils durch Offenlegung, teils durch Abtrennung von Fremdwasser, Umgestaltung und Revitalisierung oder Neugestaltung in einer Gesamtlänge von über 70 km enthalten sind. Damit wird nicht nur der naturnahe Lebensraum gefördert, sondern auch die Kläranlagen um ca. 10% entlastet.

Früher wurden aus hygienischen und anderen Gründen viele Bäche eingedohlt oder Wasserläufe in schnurgerade Gerinne aus Beton gezwängt. Dabei gingen wertvolle Lebensräume für Kleintiere aber auch für Menschen verloren. Heute werden diese Werte von weitsichtigen Behörden und Planern wieder erkannt und früher gemachte Fehler durch Umgestaltungen und Revitalisierungen von Gewässern behoben, wie das untenstehende Bild zeigt.

Beim Kasernenneubau im Reppischtal bekam das völlig gerade Gerinne der Reppisch auf  500 m Länge wieder ein natürliches Aussehen, ohne dass dabei der Hochwasserschutz vernachlässigt wurde.

Auch Seeufer müssen befestigt werden, damit die Wellen sie bei starken Stürmen nicht ausspülen. In diesem Kapitel werden vor allem Wasser-bauarbeiten zur Verhütung von Wasserschäden behandelt. Dabei ist die fachgerechte Ausbildung der Sohle und der Uferböschungen für die Dauerhaftigkeit des Werkes von entscheidender Bedeutung.

Folgende Faktoren bestimmen die Wahl der Ausbauart:

• Hoch- und Niederwasserstände, Menge der Wasserführung

• Gefälle des Wasserlaufes
  (Fliessgeschwindigkeit und Angriffskraft des Wassers)

• Terrain- und Bodenbeschaffenheit (Erosionsanfälligkeit)

• Geschiebeführung

Selbstverständlich soll beim Wasserbau vor allem den Belangen des Natur- und Landschaftsschutzes sowie dem biologischen Haushalt der Tier- und Pflanzenwelt gebührend Rechnung getragen werden.
 

Die wichtigsten Punkte zur Erinnerung:

Das Baukader muss die Grundsätze des Uferschutzes kennen, weil in fast jeder Schweizergemeinde kleinere oder grössere Gewässer vorkommen.

Bei starken Niederschlägen können sich harmlose Rinnsale plötzlich in reissende Wildbäche verwandeln.

Anhand der Wasserführung, Hochwasserstände, Gefälle, Bodenbeschaffenheit und Geschiebeführung wird die Wahl der Ausbauart getroffen.

Beim Wasserbau muss vor allem den Belangen des Natur- und Landschaftsschutzes sowie dem biologischen Haushalt der Tier- und Pflanzenwelt Rechnung getragen werden.

Auszug aus dem Buch Tiefbau

7.2. Uferschutz

Wasserhaltung

Meistens muss der Uferschutz an bestehenden Gewässern ausgeführt werden. Dabei bildet die Wasserhaltung ein besonderes Problem, weil der dauernde Wasserandrang beträchtliche Erschwernisse mit sich bringt. Zudem färbt sich das Wasser beim Arbeiten sofort trübe und verunmöglicht jegliche Sicht. Bei Gewässerkorrektionen erfolgt für die erschwerte Ausführung im oder unter Wasser kein Zuschlag. Folglich spielt die Wahl der Wasserhaltung eine grosse Rolle und fordert vom Baukader Ideenreichtum und Kreativität. Einige Möglichkeiten für die Arbeitsausführung seien nachstehend erwähnt:

• Unter Wasser arbeiten (kein Zuschlag nach NPK)

• Abpumpen des Wassers oder Pumpeneinsatz, kombiniert mit einer der folgenden Möglichkeiten (Die Verrechnung erfolgt aufgrund einer Globale für die Wasserhaltung oder nach detailliertem Ausmass).

• Umleitungsgräben erstellen, evt. Sohle mit Plastikfolie auskleiden, inkl. Erstellen von Abschlüssen im Gewässer bei Fassungen und Wasserrückgaben (Das Ausmass geschieht per m').

• Spundwände oder Kanaldielen für die Wasserumleitung rammen (Ausmass: Installationsglobale und Länge pro m' in der Achse gemessen)

Mit Spundwänden wurden die Voraussetzungen für die weiteren Wasserbauarbeiten geschaffen.

• Überleiten des Wassers mit Holzkännel oder PVC-Röhren; vorteilhaft kann auch die Anwendung von Rahmenschalungselementen sein (Ausmass: pro m'). Bei den Fassungen und Einlaufflächen empfiehlt sich wegen dem Ausschwemmen und Unterspülen das Anbringen einer Plastikfolie oder Blache. Eine Verstärkung oder Ausbildung mit Sandsäcken hat sich auch bewährt. Das Einschlagen oder mit dem Bagger Einpressen von Holzpfählen im Abstand von ca. 1,2 m, mit anschliessendem Vornageln von Dielen und  Hinterfüllung mit anstehendem Aushubmaterial  kann ebenfalls zweckmässig sein.

Grundriss einer Wasserüberleitung mit Fassung

• Falls der Bachlauf nicht zuviel Wasser führt, kann ein Holzkännel auch auf dem bestehenden Wasserlauf erstellt, an seitlichen Kantholz, Holz- oder Eisenpfählen abgestützt, mit Plastikfolie ausgekleidet und anschliessend geflutet werden.
   

• Abschlussdämme mit anstehendem oder zugeführtem Aushubmaterial schütten, Abdichten, mit Kolkschutz versehen und das Wasser im Bachbett auf die andere Seite umleiten. Bei Querdämmen können  evt. mit Sand oder Beton gefüllte Jutesäcke (bei Beton mit Plastikeinlage) für die erste Wasserumleitung vorgelegt werden (Ausmass: per m', abgestuft nach der Höhe).
   

• Provisorische Mauerabschlüsse in Beton oder mit Schalungssteinen (Ausmass pro m', je nach Höhe).

Dies ist nur eine kleine Aufzählung der möglichen Wasserhaltungen. Der intelligente Vorgesetzte wird sich immer von Fall zu Fall die rationellste Lösung ausdenken. Zwei Punkte sind noch ausserordentlich wichtig:

Der Bauvorgang ist immer so zu wählen, dass der Hochwasserabfluss jederzeit gewährleistet ist. In diesem Hochwasserbereich, welcher von der Bauleitung vorgängig mitgeteilt wird, trägt der Unternehmer auch immer das volle Risiko. Übersteigt der Wasserspiegel die Hochwassergrenze und die Risikowassermenge, so kommt die Bauherrschaft für die Schäden am Eigentum Dritter, am Bauwerk und den Wasserhaltungsmassnahmen auf. Nicht entschädigt werden jedoch die Schäden des Unternehmers bezüglich Baustelleneinrichtung, Baumaterialien, Aufräumarbeiten der  Installationsplätze und Wartezeiten.

Das Baukader muss die Art der Wasserhaltung und des Ausmasses vor der Arbeitsausführung mit seinen Vorgesetzten und der Bauleitung besprechen, damit die Gewähr der vollständigen Verrechnung gegeben ist.
 

Verbauungsmethoden

Um die Ufer und Sohlen der Flüsse und Bäche vor der Erosion zu schützen, werden sie durch Verbauungen gesichert und befestigt. Dabei ist der Uferschutz wie folgt aufgebaut:

• Schützen und Sichern des Böschungsfusses vor der Unterkolkung mit groben Blöcken, Betonriegeln, Kanaldielen oder Spundwänden, Längshölzern mit Pfählen, Drahtschotter- oder Faschinenwalzen, Steinkörben usw.
   

• Ufersicherung aus frostbeständigen Bruchsteinen, resp. Vorgrundsteinen (Granit, Alpenkalk, Hartsandsteinen etc.). Ausführung als Blockwurf, Blockvorlage, Blocksatz, Steinsatz (Rolllierung), Trocken-, Bruchstein- oder Bollensteinpflästerung, Schroppenlagen mit Weidenstecklingen, Geotextilwalzen mit Buschlagen, Weidenspreitlagen, Abtreppungen mit Bruchsteinen, Mauerwerk, Rasen mit Weidengebüschen usw..

Die Böschungsneigung soll in der Regel 1 : 2  bis 1 : 3  ausgeführt werden. Allerdings besteht im modernen Uferverbau die Tendenz, die Ufer wieder möglichst flach auszubilden; so, wie sie das Gewässer im Urzustand selbst gebildet hat. Bei Seen kann das bis zu Neigungen von 1 : 20 führen.

Besteht  der Untergrund aus feinem Lockergestein, so muss man darüber Geotextilien oder Rundkies als Filter einbringen, damit kein Material ausgeschwemmt wird.

• Eventuell muss die Sohle auch noch mit Geröll, Pflästerungen, Weisstannenbrettern, Betonwaren, Schwellen, Grundschwellen, Querschwellen mit Kolkschutz, Sperren, einzelnen grossen Vorgrundsteinen, eingerammten Spundwänden, Eisenbahnschienen und Holzpfählen oder Sohlenrampen befestigt werden.

Die Anwendung der oben aufgeführten Sicherungen ist auch in verschiedenen Kombinationen und Varianten möglich. Sinngemäss kann man sie auch bei stehenden Gewässern einsetzen, wobei der heutige Trend beim Uferverbau eindeutig in Richtung Ingenieurbiologie geht. Dies bedeutet naturnaher Wasserbau mit natürlichen Baustoffen und Baumethoden.

Beispiele:

Blockwurf. Bei dieser Verbauungsmethode werden formwilde Bruchsteine völlig ungeordnet in loser Schüttung meistens auf eine Filterschicht aus Rundkies aufgebracht. Bei allfälligen Ausspülungen rutschen die Steine einfach nach; die Grösse und damit das Gewicht der einzelnen Blöcke richtet sich nach der Reisskraft des Wassers und wird vom Ingenieur festgelegt.

Blocksatz (geordneter Blockwurf). Diese Verbauung besteht aus formwilden Bruchsteinen, deren Versetzen in grobem Verband erfolgt. Das Aussortieren von Fusssteinen ist in dieser Position einzurechnen. Oft liegt der Blocksatz auf einer Kies- oder Geröllschicht mit sich darunter befindender Polyester-Gewebebahn, z.B. in Form eines Hate-Gewebes oder einer Hate-Gitterplane.

Die wichtigsten Punkte zur Erinnerung:

Möglichkeiten für die Wasserhaltung bei Uferschutzbauwerken sind: Unter Wasserarbeiten, das Wasser abpumpen, Wasserumleitung mittels V-Gräben, Spundwänden oder Abschlussdämmen, Überleiten des Wassers mit Rohren oder Känneln, Erstellen von provisorischen Mauerabschlüssen; der Hochwasserabfluss muss jederzeit gewährleistet sein.

Die Verbauung von Gewässern bezweckt den Schutz der Sohle, des Böschungsfusses und der Ufer vor Erosion.

Die Sohle kann mit Geröll, Pflästerungen, Betonwaren, Grundschwellen aus Rundhölzern oder Bruchsteinen vor unkontrolliertem Abteufen und Auskolken geschützt werden.

Der Böschungsfuss und die Uferböschung finden durch die Anwendung folgender Verbaumethoden Schutz: Blockwurf, Blockvorlage, Blocksatz in Rundkies oder Beton versetzt, Steinsatz, Bruchsteinpflästerung, Abtreppungen, Natursteinmauer, Steinkörbe, Uferschutz-Kammersteine, Rundhölzer, Faschinenwalzen und Geotextilien. 

7.3. Wildbachverbauungen, Sperren, Schwellen, Tosbecken

Zusammenfassung:

• Wildbachverbauungen bezwecken, die Erosion zu verhindern, das Geschiebe zurückzuhalten und den Lauf des Gewässers zu fixieren.

• Sperren sind bis mehrere Meter über die Sohle hinausragende feste Wehre, welche die Fliessgeschwindigkeit des Wassers durch Abstürze verzögern.

• Für die Wildbachverbauungen eignen sich Sperren aus Holz, Bruchsteinmauerwerk oder Beton.

• Fischtreppen ermöglichen den Fischen bei Hindernissen wie Stauwehre, Schwellen und Sperren den Aufstieg zu ihren Laichplätzen. Dabei steigt der Fisch eine Reihe überfluteter Becken empor, von denen jedes gegenüber dem unteren erhöht ist.

• Schwellen haben eine ähnliche Funktion wie die Sperren. Sie dienen in erster Linie der Sohlen- und Uferböschungsfusssicherung. Die Schwellen können aus senkrecht in den Untergrund geschlagenen oder gerammten Holzpfählen und quer dazu befestigten Rundhölzern oder aus in Beton verlegten Bruchsteinen erstellt werden. Die Ausführung mit nach dem Holzkasten-Prinzip gebauten Holzschwellen oder Holzschwellen mit Tromholz ist ebenfalls möglich.

• Tosbecken vernichten die Energie des Wassers nach Schwellen und Abstürzen und halten das Geschiebe zurück. Sie wirken zugleich als Kiesfang und müssen im Sohlen- und Uferbereich stark befestigt werden.

• Die Wahl natürlicher Baustoffe und die zweckmässige Bepflanzung helfen wesentlich mit, den Sohlen- und Uferschutz bei Gewässerverbauungen umweltfreundlich zu gestalten.

Weitere Beiträge zu Tiefbau im Buch Tiefbau – Grundwissen für Baukader

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