‚Green Walls‘ - Ein Projekt zur Begrünung von Spritzbetonwänden

Autorin: DI Dr. Alexandra Medl
Datum: 09.05.2018

Spritzbetonwände entlang von Verkehrsstraßen haben den Zweck, eine ausreichende Böschungsstabilität bei gleichzeitig möglichst geringem Platzbedarf zu gewährleisten. Neben der notwendigen technischen Funktionalität der Standsicherheit beherbergen derartige Infrastrukturelemente zusätzlich auch ein landschaftsästhetisches und mikroklimatisches Potenzial. Durch die Kombination der technischen Bauwerke mit biologischen Komponenten (Vegetation) kann dieses vorhandene Potenzial voll ausgeschöpft werden. Die Herausforderung hinsichtlich einer Begrünung besteht darin, ein geeignetes Begrünungssystem zu entwickeln und anschließend für die lokal extremen Klimabedingungen geeignete Vegetationsstrukturen zu initiieren, sowie sie trotz starker Beanspruchung nachhaltig und kostenextensiv zu etablieren.

1. Wiederherstellung von zerstörten Landschaftssystemen Laut Umweltbundesamt (Stand: 12. Juni 2017) wurden in Österreich in der Periode 2013-2015 durchschnittlich 20 Hektar Boden pro Tag verbaut (Umweltbundesamt, 2017). Ein derartiger Ressourcenverbrauch und die damit verbundene Fragmentierung der Landschaft führen zu einer zunehmenden Isolierung von Lebensräumen. Dies resultiert letztendlich auch in einem fehlenden genetischen Austausch zwischen den Populationen, was die Gefahr des lokalen Artenaussterbens erheblich erhöht (Schindler et al., 2016). Aus diesem Grund wird in Österreich im Zuge der Durchführung von Großinfrastrukturprojekten die Leistung von Ausgleichsmaßnahmen für Eingriffe in geschützte Landschaften vorgeschrieben. Ziele sind Wiederherstellung oder Ersatz von zerstörten, verletzten oder beschädigten Natur- und Landschaftssystemen, möglichst in jenen Zustand, in welchem sie sich vor dem Eingriff befunden haben (Bergthaler & Sladek, 2014).

Ingenieurbiologische Anwendungen als ökologische Ausgleichsmaßnahmen
Eine Möglichkeit zur Herstellung ökologischer Ausgleichsmaßnahmen stellt die Anwendung ingenieurbiologischer Bauweisen dar. Als Ersatz oder Ergänzung von technischen Bauwerken übernehmen ingenieurbiologische Bauweisen eine wertvolle Habitatfunktion für Flora und Fauna und tragen durch die Erhaltung von Vielfalt, Eigenart und Schönheit von Natur und Landschaft wesentlich zur Erhöhung der Biodiversität bei (Begemann & Schiechtl, 1994; EFIB, 2015). Der technische Fortschritt der vergangenen Jahre ermöglicht die Anwendung ingenieurbiologischer Systeme bereits unter besonders extremen Bedingungen. In Hinblick auf den stetig fortschreitenden Ausbau der Infrastruktursysteme – vor allem im alpinen Raum – ist dies insbesondere im Zusammenhang mit Steilböschungen interessant, welche im Zuge der Bauarbeiten immer häufiger umgesetzt werden. Dass derartige Böschungseingriffe zu einer erheblichen Beeinträchtigung des Landschaftsbildes führen, spielt bei den unbedingt notwendigen technischen Maßnahmen zum Zweck der Stabilitätssicherung an Verkehrsinfrastrukturen oftmals eine untergeordnete Rolle. Zunehmend ist jedoch auch die Erhaltung der Landschaftsästhetik und der ökologischen Funktionen von Bedeutung, weshalb an diesen Infrastrukturelementen Begrünungsmaßnahmen erfolgen sollen.
2. Begrünung von Extremstandorten Aufgrund der charakteristischen und besonderen Intensität der vorherrschenden Standortfaktoren bedarf es einer sorgfältigen Planung für Begrünungen an Extremstandorten. Als entscheidende Kriterien für das Wachstum und Überleben von Pflanzen sind dabei die Wasser- bzw. Nährstoffverfügbarkeit sowie Temperatur- und Strahlungseinflüsse hervorzuheben (Obriejetan, 2015). Extreme, stark schwankende Temperaturen und die oftmals nicht vorhandene Anbindung an den natürlich gewachsenen Boden in Kombination mit einer durch die starken Böschungsneigungen verbundenen unzureichenden Wasserversorgung machen Trockenstress zum am stärksten limitierenden Faktor für das Überleben von Pflanzen an extremen Standorten (Beikircher et al., 2010).
3. Das Projekt ‚Green Walls‘ Der Fokus des Projekts ‚Green Walls‘ liegt auf der Begrünung des Extremstandorts ‚Spritzbetonwand‘ mit dem vorrangigen Ziel der Einbettung derartiger Infrastrukturelemente in den umliegenden Natur- und Landschaftsraum.  Die nachhaltige Etablierung einer geschlossenen Vegetationsdecke auf derlei störend wirkenden, vegetationsfreien Flächen stellt neben der damit verbundenen ästhetischen Aufwertung des Landschaftsbildes eine wichtige Maßnahme zum ökologischen Ausgleich dar und kann daher als geeignetes Mittel zur Erfüllung der im Zuge von Großprojekten vorgeschriebenen Auflagen angesehen werden.

Abb. 1: Spritzbetonwand zur Sicherung der Böschungsstabilität

Abb. 2: Mit Vertikalsystem begrünte Spritzbetonwand

Abb. 3: Vertikalbegrünungssysteme eignen sich sehr gut zur Erhaltung der Landschaftsästhetik durch Wiedereingliederung der Spritzbetonwände in die umliegende Landschaft.

Abb. 4: Die unmittelbaren Nähe zur Straße und die stark versiegelte Umgebung machen Spritzbetonwände zu Extremstandorten.

3.1. Die Herausforderung Die Problematik im Hinblick auf eine erfolgreiche Begrünung der oben genannten vegetations- und oft auch substratfreien Extremstandorte stellt ein Zusammenspiel mehrerer Faktoren dar. Beim Extremstandort ‚Spritzbetonwand‘ handelt es sich konkret um eine Steilböschung mit einer Neigung von fast 90° ohne Anbindung an den natürlich gewachsenen Boden, welcher sich zusätzlich am Standort ‚Straße‘ befindet. Dieser ist neben den bereits erwähnten Faktoren Trockenheit, Hitze und geringer Wasserverfügbarkeit durch einen hohen Versiegelungsgrad der Umgebung sowie den Eintrag von Straßenabwässern, Streusalzen etc. gekennzeichnet (Pitha, 2014). Die Umsetzung einer erfolgreichen Begrünungsmaßnahme an Steil- und Felsböschungen ohne Bodenkontakt erfordert daher eine sorgfältige Auswahl des Begrünungssystems sowie eine gewissenhafte Abstimmung der Systemkomponenten. Zu diesem Zweck wurde für die im Rahmen des Projekts ‚Green Walls‘ erforschte Begrünung der Spritzbetonwände ein speziell für derartige Standorte entwickeltes Vertikalbegrünungssystem (System Krismer) ausgewählt und unter Berücksichtigung der Zusammenwirkung verschiedener Systemkomponenten (technische Komponente, Bodenkomponente, Vegetationskomponente) hinsichtlich seiner Eignung zur Etablierung einer nachhaltig geschlossenen Vegetationsdecke untersucht und analysiert.

3.2. Das Ziel Ziel des Projekts ‚Green Walls‘ ist die Evaluierung einer ‚Green Wall‘ – einer mittels Vertikalsystem begrünten Spritzbetonwand – hinsichtlich vegetationstechnischer und mikroklimatischer Parameter. Durch die Etablierung einer nachhaltigen Vegetationsdecke
auf dem Begrünungssystem soll eine ökologische Aufwertung und Wiedereingliederung der Stützkonstruktion in das Landschaftsbild erfolgen. 3.3. Die Ergebnisse Die Untersuchungen zeigen, dass eine Begrünung des Extremstandorts ‚Spritzbetonwand‘ durch Einsatz eines 3D-Stahlgittersystems als Trägersystem für das Bodensubstrat gut realisierbar ist. Im Hinblick auf eine optimale Vegetationsentwicklung ist die richtige Auswahl der Materialkomponenten von essentieller Bedeutung. In diesem Zusammenhang spielt der Einsatz eines hochqualitativen Bodensubstrats und die Verwendung netzartiger, zusätzlich stabilisierend wirkender Geotextilien zum Schutz des Saatguts eine zentrale Rolle. Werden die technischen Anforderungen erfüllt, sind die Voraussetzungen für die Schaffung einer geschlossenen Vegetationsdecke gegeben und die Wiedereinbindung der Spritzbetonwand in die umliegende Landschaft gewährleistet. An der Spritzbetonwand selbst führt das Begrünungssystem zu positiven Auswirkungen auf das Mikroklima (Erhöhung der Luftfeuchtigkeit um 4,5%, Verringerung der Albedo (= Reflexionsstrahlung) von 29% auf 8%) und damit in weiterer Folge zu einer starken Reduktion der Temperaturschwankungen auf der Betonoberfläche (max. tägliche Schwankungsbreite auf Spritzbetonwand: 17,9°C, hinter dem Begrünungssystem: 2,9°C). Eine wesentliche Voraussetzung für den nachhaltigen Erhalt der Vegetation ist ein funktionierendes Bewässerungssystem, insbesondere während länger andauernder Trockenperioden. Sensorbasierte Bewässerungsautomatik ist zur effizienten und gezielten Wassergabe empfehlenswert.
4. Mehrwert für die Ingenieurbiologie Zusammengefasst kann eine ‚Green Wall‘ alle nachfolgend angeführten Kriterien erfüllen und daher zu Recht als erfolgreich umgesetztes ingenieurbiologisches Bauwerk angesehen werden:

Technische Wirkungsweise: ‚Green Walls‘ führen nachweislich zu einer starken Reduktion von Temperaturschwankungen an Spritzbetonwänden. Es ist daher davon auszugehen, dass die von dem Begrünungssystem ausgehende Dämmwirkung zu einer verlängerten Lebensdauer sowie vermindert notwendigen Instandhaltungs- und Sanierungsmaßnahmen der zu begrünenden Stützbauwerke führt und sich somit positiv auf deren Haltbarkeit auswirkt. In diesem Zusammenhang zu erwähnen ist außerdem der durch die Installation eines Begrünungssystems zu erreichende Schutz vor Schäden durch Tausalzeinwirkung.

Ökologische Wirkungsweise: ‚Green Walls‘ haben einen positiven Einfluss auf das Mikroklima vor und hinter dem Begrünungssystem. Bodensubstrat und Vegetationsdecke bilden zudem wertvolle Lebensräume für Flora und Fauna, erfüllen damit wichtige Habitatfunktionen und leisten einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung und Erhaltung der Biodiversität.

Ästhetische Wirkungsweise: Spritzbetonwände sind im Zuge von Infrastrukturprojekten entstandene Stützbauwerke, die technisch notwendig, aber nicht besonders ansehnlich sind. ‚Green Walls‘ ermöglichen die Wiederbegrünung derartiger, im Landschaftsbild störend wirkender vegetationsfreier Flächen. Sie können somit als wirkungsvolles Mittel zur landschaftsästhetischen Eingliederung derartiger Bauwerke in die umgebende Landschaft angesehen werden.

Ökonomische Wirkungsweise:
Attraktive Kultur- und Naturlandschaften haben als ‚touristisches Angebot‘ einen hohen Erlebniswert. Nach Kaspar (1986) beruht der Tourismus aus ökonomischer Sichtweise grundsätzlich auf dem Konsum derartiger Landschaftsgüter. Die Problematik dabei ist, dass Infrastrukturelemente wie Verkehrswege und Transportanlagen – welche einem Großteil der Touristen den Landschaftskonsum überhaupt erst ermöglichen – einer Wertminderung gleichkommen, weil sie das ursprüngliche Landschaftsbild verändern oder gar zerstören (Blöchliger, 2002). Durch ihre landschaftsintegrierende Wirkung tragen ‚Green Walls‘ wesentlich zur Erhaltung der ästhetischen Wirkung und somit auch des Werts der Landschaft bei. Wirtschaftliche Nachteile von ‚Green Walls‘ ergeben sich eventuell durch die hohen Anschaffungs- und Montagekosten sowie die lange, aber dennoch begrenzte Lebensdauer im Vergleich zu einer kostenextensiven Begrünung, wie beispielsweise Kletterpflanzen. Trotzdem sprechen der rasche Begrünungserfolg und die starke Verringerung von Temperaturschwankungen, welche sich lebensverlängernd auf das Bauwerk auswirken kann, für den Einsatz derartiger Begrünungssysteme.
Literaturverzeichnis: Begemann, W., Schiechtl, H.M., 1994. Ingenieurbiologie. 2. Aufl., Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin. Beikircher, B., Florineth, F., Mayr, S., 2010. Restoration of rocky slopes based on planted gabions and use of drought-preconditioned woody species. Ecological Engineering 36, 421–426. doi - 10.1016/j.ecoleng.2009.11.008 Bergthaler, W., Sladek, B., 2014. Ausgleichsmaßnahmen und Ersatzleistungen: Überblick. In: Natur. Raum. Management. Das Fachjournal der Naturraummanagerinnen (Ausgabe 01/2015 – Nr. 19), Österreichische Bundesforste AG, Purkersdorf. Blöchliger, H., 2002. Der Wert von Kulturlandschaften. In: Langer, G., Weiermair, K., Blöchliger, H., Corell, G., Hackl, F., Hofreither, M., Neunteufel, M.G., Pruckner, G., Rothenburger, W., Tschurtschenthaler, W., Witte, H., Wöhler, K., Zins, A., Tourismus und Landschaftsbild. Nutzen und Kosten der Landschaftspflege. Tagungsband zum Workshop „Methodik – Umwelt - Tourismus“. LAGO-Eigenverlag. Innsbruck, 131 – 144. EFIB – Europäische Föderation für Ingenieurbiologie, 2015. Europäische Richtlinie
für Ingenieurbiologie. Kaspar, C.,1986. Die Fremdenverkehrslehre im Grundriss. Band 1 von St. Galler Beiträge zum Fremdenverkehr und zur Verkehrswirtschaft: Reihe Fremdenverkehr. 3. Aufl., Haupt. Bern. Obriejetan, M., 2015. Untersuchungen zur Effizienz und Gebrauchstauglichkeit von technisch-biologischen Erosionsschutzsystemen. Universität für Bodenkultur Wien, Dissertation. Pitha, U., 2014. Blühende Stadtlandschaften. Vegetationstechnische Lösungen für lebenswerte und nachhaltige urbane Räume im Fokus von versickerungsfähigen Oberflächenbefestigungen und Bauwerksbegrünungen. Habilitationsschrift, Universität für Bodenkultur Wien. Schindler, S., Zulka, K.P., Sonderegger, G., Oberleitner, I., Peterseil, J., Essl, F., Ellmauer, T., Adam, M., Stejskal-Tiefenbach, M., 2016. Entwicklungen zur biologischen Vielfalt in Österreich. Schutz, Status, Gefährdung. Umweltbundesamt, Wien. Umweltbundesamt, 2017. Bodenverbrauch gefährdet Lebensgrundlage der nächsten Generationen.http://www.umweltbundesamt.at/aktuell/presse/lastnews/news2017/news
_170612/ (Zugriff am 11.07.2017)
Projekt ‚Green Walls‘ – Facts:

Projektleitung: Em.O.Univ.Prof. Dr.phil. Florin Florineth
Projektbearbeitung: DI Dr. Alexandra Medl
Projektstandort: Steinach am Brenner, Tirol
Finanzierung: Galleria di Base del Brennero - Brenner Basistunnel BBT SE