Ansätze zur Schadenvorbeugung für den Wegebau an Baumstandorten

von:
Baumwurzeln Baumpflanzung
Schäden am Weg verursacht durch Baumwurzeln. Foto: Thieme-Hack

Um eine Schadenvorbeugung herbeizuführen, müssen sowohl vegetationstechnische als auch bautechnische Einflussfaktoren bei der Neupflanzung von Bäumen im Bereich von Wegen beachtet werden. Die Ergebnisse von Untersuchungen zeigen auf, inwieweit bestimmte Eigenschaften von Bettungsstoffen bzw. verschiedene Wegebauweisen ein Einwurzeln der benachbarten Bäume vermindern können.

Im städtischen Raum führt das Nebeneinander von Bäumen und angrenzenden Verkehrswegen, besonders bei gering belasteten Flächen wie den Geh- und Radwegen, häufig zum Einwurzeln der Baumwurzeln in die Schichten des Wegebaus (vgl. Hamilton 1984a; Day 1991; Kristofferson 1999; Reichwein 2002). In den Beobachtungen von Reichwein (2002) wurzeln angrenzende Baumwurzeln insbesondere in die Fugen der Pflaster- und Plattenbeläge, in die Grenzschichten direkt unter dem Belag sowie in die Pflasterbettung (vgl. Reichwein 2002, S. 189). Durch das Dickenwachstum der eingedrungenen Wurzeln kommt es sodann sowohl bei ungebundenen als auch bei gebundenen Bauweisen zu Schäden am Belag (vgl. Kopinga 1992; Reichwein 2002).

Baumwurzeleinwuchs in die Schichten des angrenzenden Wegebaus

Um Schäden vorzubeugen, reicht es laut den Erkenntnissen verschiedener Untersuchungen nicht aus, ausreichend große Wurzelräume für die Baumwurzeln zu schaffen. Hiernach müssen Deck- und Tragschichten der Wege so ausgebildet werden, dass Wurzeln nicht in diese eindringen können (vgl. Reichwein 2002; Käppeli 2006). Das weite Untersuchungsgebiet "Baumwurzel-Wegebau-Konflikt" ist somit interdisziplinär zu behandeln, um zum einen optimale Bedingungen für den Straßenbaum zu schaffen (vgl. u. a. Liesecke u. Heidger 1994; Graboski u. Bassuk 1996; FLL 2010; Schönfeld u. Böll 2013) und zum anderen das Eindringen der Baumwurzeln in die Schichten des Wegebaus zu vermindern oder bestenfalls gänzlich zu vermeiden (vgl. Reichwein 2002; Streckenbach 2009; Costello u. Jones 2003).

SUG-Stellenmarkt

Relevante Stellenangebote
Abschnittsleitung Grünflächenmanagement, Hamburg  ansehen
Gärtner*in oder Forstwirt*in mit Spezialaufgaben..., Düsseldorf  ansehen
mehrere Baumpflegerinnen bzw. Baumpfleger (w/m/d), Kassel  ansehen
Alle Stellenangebote ansehen
Baumwurzeln Baumpflanzung
Wegebau an Baumstandorten als umfangreicher Planungs- und Ausführungsbereich. Grafik: Verena Stengel
Baumwurzeln Baumpflanzung
Feldversuch unter Verwendung verschiedener Baustoffe und Bauweisen. Foto: Schlombs, Stengel

Untersuchungen zur Durchwurzelung von Baustoffen und Bauweisen

Bei den durchgeführten Untersuchungen liegt der Schwerpunkt möglicher Schadenvorbeugung auf dem Wegebau. Hierbei wurde anhand von Feld- und Gefäßversuchen die Durchwurzelbarkeit ungebundener und gebundener Bau-weisen untersucht (vgl. Stengel 2016).

Die zu untersuchende Kernfrage lautet: Können bestimmte bodenphysikalische und bodenchemische Eigenschaften von Bettungsstoffen oder unterschiedliche Bauweisen das Einwurzeln von Baumwurzeln in die oberen Schichten des Wegebaus verhindern? Der Fokus liegt dabei in der Untersuchung des Einflusses von unterschiedlichen Bettungsstoffen auf den Wurzeleinwuchs, da diese dünne, oberflächennahe Wegebauschicht bezüglich des Versuchszeitraums am aussagekräftigsten untersucht werden kann.

Als Ergebnis kann aufgezeigt werden, dass handelsübliche ungebundene Bettungsstoffe ein Einwurzeln grundsätzlich ermöglichen. Der Einfluss von Modifikationen bodenphysikalischer und bodenchemischer Baustoffeigenschaften und ungebundener Bauweisen auf das Wurzelwachstum kann insgesamt als gering eingestuft werden.

Es kann festgestellt werden, dass die untersuchten Faktoren überwiegend zu keiner Minimierung/Verhinderung der Durchwurzelbarkeit führen und somit zu keiner schadenvorbeugenden Wirkung beitragen (vgl. Tabelle 1). So zeigten die Versuche weder bei einer verzahnenden Grenzzonenausbildung noch bei der Verwendung von ungebundenen Bettungsstoffen mit einem verringerten Gehalt an löslichem Calcium eine Verminderung in der Durchwurzelbarkeit. Und der Einsatz des hydrophoben Sandes als alternativer Bettungsstoff führte sogar zu einer Förderung der Wurzelmassen.

Einer differenzierten Betrachtung bedarf der Einfluss grobporenreicher Bettungsstoffe ohne Kornfraktion < 0,063 mm sowie des pH-Wertes. Hier ist ein pflanzenartspezifisches Wurzelwachstum mit in die Betrachtung einzubeziehen. Eine deutliche Minimierung der Durchwurzelbarkeit kann durch zwei Ansätze aufgezeigt werden, bei denen unabhängig vom artspezifischen Wurzelwachstum vermutlich eine schadenvorbeugende Wirkung für den Geh- und Radwegebau an Baumstandorten gegeben ist. Zum einen ist eine Verminderung bis hin zur Verhinderung durch die Verwendung des grobporenarmen Bettungsstoffes der Körnung 0/11 mit erhöhtem Massenanteil der Kornfraktion kleiner 0,063 mm über das von der TL Pflaster StB 06 geforderte Maß von maximal 5 M.-Prozent auf ca. 10 M.-Prozent erzielt worden. Es kann aufgezeigt werden, dass bei diesem Anteil an Schluff Verdichtungen der Bettungsschichten von über 2 g/cm³ erzielt werden können. Diese hohen Dichten bewirken eine Reduzierung der Luftkapazität (Verringerung des Grobporenanteils) auf unter 10 Vol.-Prozent. Die Luftkapazität sinkt zudem durch die Beigabe von Ton weiter auf Werten kleiner 5 Vol.-Prozent. Der Gefäßversuch zeigt, dass dadurch die Durchwurzelbarkeit minimiert und teilweise verhindert wird. Nach Horn (2011) kann ein Gehalt von 10 Prozent Sauerstoff als Untergrenze für optimales Pflanzenwachstum gesehen werden (vgl. u. a. Horn 2011, S. 120 f.).

Baumwurzeln Baumpflanzung
Gefäßversuch unter Verwendung verschiedener Baustoffe und Bauweisen. Foto: Schlombs, Stengel
Baumwurzeln Baumpflanzung
Gefäßversuch unter Verwendung verschiedener Baustoffe und Bauweisen. Foto: Schlombs, Stengel
Baumwurzeln Baumpflanzung
Gefäßversuch unter Verwendung verschiedener Baustoffe und Bauweisen. Foto: Schlombs, Stengel
Baumwurzeln Baumpflanzung
Tab. 1: Einfluss untersuchter Faktoren auf die Durchwurzelbarkeit und Einschätzung schadenvorbeugender Wirkung (vgl. Stengel 2016, S. 150) Abbildung: Verena Stengel

Des Weiteren erhöht sich für die Wurzeln durch die hohen Dichten vermutlich der Eindringwiderstand auf ein Maß, welches nicht überwunden werden kann. Ein Wurzelwachstum im Bettungskörper war ab einer Proctordichte von 2 g/ cm³ nicht mehr festzustellen. Die Wurzeln wachsen stattdessen verstärkt im Substratkern sowie in der Grenzzone zum Rohr. Auch nach Erkenntnissen von Reichwein (2002) werden vor allem die Bereiche nicht durchwurzelt, die sehr dicht lagern.

Weitere Untersuchungen müssen aufklären, inwieweit eine Erhöhung des Schluffanteils über den von der Bautechnik geforderten maximalen Anteil von 5 M.-Prozent bzw. die damit einhergehende Absenkung der Wasserdurchlässigkeit einen negativen Einfluss auf die bautechnische Beurteilung der Geh- und Radwege ausüben. Bei der Überprüfung der bautechnischen Eignung müssen die Faktoren Verdichtbarkeit sowie Frostunempfindlichkeit mit einbezogen werden. Beifolgend zählen ebenso die Entmischungsneigung der Bettungsstoffe, welche gering sein sollte, sowie die Filterstabilität zwischen Bettung und Tragschicht beziehungsweise zwischen Fuge und Bettung zu den zu überprüfenden bautechnischen Eigenschaften.

Neben der Variante mit erhöhtem Anteil an Schluff weisen im Vergleich zu den ungebundenen Bauweisen die hydraulisch gebundenen Bauweisen eine deutliche Verminderung in der Durchwurzelbarkeit auf. Es konnte aufgezeigt werden, dass die gebundene Bauweise im Vergleich zu einer ungebundenen Bauweise eine Durchwurzelung vermutlich auf Grund des hohen mechanischen Eindringwiderstands am deutlichsten reduziert und damit hinsichtlich einer Einwurzelung voraussichtlich am wirkungsvollsten schadenvorbeugend wirkt. Werden gebundene Bettungsschichten fachgerecht ausgeführt und besitzen sie eine hohe Rohdichte können diese aller Wahrscheinlichkeit nach einen mechanischen Widerstand gewährleisten, der unabhängig vom artspezifischen Wurzelwachstum ein Eindringen vermeiden kann. Es kann somit vermutet werden, dass, falls ein Eindringen von Baumwurzeln in die hydraulisch gebundene Bettung stattfindet, dieses gegenüber den ungebundenen Bettungsstoffen zumindest zeitlich stark verzögert erfolgt. Somit können Reparaturintervalle verlängert werden.

Schadenvorbeugende Ansätze

Eine umfassende, internationale Übersicht zu schadenreduzierenden Maßnahmen bieten Costello u. Jones (2003). Hier werden die Lösungen differenziert in Ansätze, welche sich auf den Wegebau beziehen, solche, die den Baum und seinen Wurzelraum betreffen und Ansätze, die sich mit speziellen Wurzelbarrieren beschäftigen. Dabei müssen diese Bereiche immer in einem Zusammenhang gesehen werden. So sagt auch Reichwein (2002), dass nach ihren Erkenntnissen große Wurzelräume alleine Baumwurzeln nicht davon abhalten, "in durchwurzelbare Schichten unter dem Belag und in der Tragschicht zu wachsen" (vgl. Reichwein 2002, S. 243).

a) Wegebaubezogene Maßnahmen

Insgesamt können sich die Lösungsansätze für den Wegebau zum einen auf die Ausgestaltung der Wege und zum anderen auf die verwendeten Stoffe und die Konstruktion beziehen.

Die den Wegebau betreffenden Maßnahmen zielen zumeist auch auf eine Vergrößerung des Wurzelraumes ab. Hierzu zählt z. B., dass zur Vergrößerung der Baumscheibe der Weg wellenförmig entlang der Baumreihen geführt wird. Zudem wird aufgeführt, Straßen insgesamt schmaler zu bauen oder als Extremmaßnahme die Beseitigung der Gehwege, um deren Sanierung komplett auszuschließen. Des Weiteren kann durch die Ausbildung von Wegebrücken und die Absenkung der Baumgruben eine verstärkte Separation von Wurzelraum und Infrastruktur erfolgen, was ebenfalls zur Schadenvorbeugung beiträgt (vgl. Costello u. Jones 2003, S. 5). Hinsichtlich der Materialien und der Konstruktion ist laut Übersicht von Costello u. Jones (2003) eine Modifikation von Baustoffen und Bauweisen möglich. Zur Wirkung bestehen jedoch teils kontroverse Meinungen. Nach Reichwein (2002) wird zum Beispiel der Einfluss der Wegedeckenart als relativ gering eingestuft (vgl. Reichwein 2002, S. 91). Schäden an Asphaltbelägen sind seltener und weniger stark als Schäden an Platten- und Pflasterbelägen. Anders berichtet Wong et al. (1988); hiernach führt ein Plattenbelag zu weniger Schäden als ein Asphaltbelag. Zu bituminösen Decken (Asphaltbauweise) sagt Reichwein (2002), dass diese "relativ elastisch und daher im Hinblick auf Schadbilder bei Anhebungen durch Baumwurzeln anders zu bewerten [sind] als Pflasterdecken und Plattenbeläge. Eine Durchwurzelung der hohlraumarmen Deckschicht selber ist unwahrscheinlich" (Reichwein 2002, S. 12). Als chemische Substanz übt nach Untersuchungen von Kopinga (1992) Asphalt keine hemmende Wirkung auf die Baumwurzelentwicklung aus d. h. es kommt nicht zu einer Reduzierung der Durchwurzelung (vgl. Kopinga 1992, S. 10.14).

Damit die Deckschichten eine geringe Schadanfälligkeit aufweisen, können laut Reichwein (2002) anpassungsfähige, verformbare oder kleinteilige Beläge mit hoher Rauigkeit eingesetzt werden (vgl. Reichwein 2002, S. 239 f.). Insgesamt sieht sie hinsichtlich der Deckschicht Lösungen eher in externen Schutzmaßnahmen, um das Wurzeleindringen von unten oder von der Seite zu verhindern. Bestehende Lösungsansätze machen deutlich, dass bezüglich der wegebaubezogenen Maßnahmen zur Schadenvorbeugung Forschungsbedarf konstatiert wird. Ansätze hinsichtlich der Modifikation der Stoffe sehen Costello u. Jones (2003) unter anderem in der Stärkung der Wegedecke und somit in einer vergrößerten Toleranz gegen Wurzeldrücke. Die Verwendung von bewehrten Platten, das Einsetzen von insgesamt dickeren Platten sowie der Einsatz von monolithischen Gehwegen, wie sie zum Beispiel in Mitteleuropa und den USA eingesetzt werden, werden diesbezüglich als Möglichkeiten aufgeführt. Hinsichtlich großformatiger und schwerer Deckschichten bestätigt auch Reichwein (2002), dass hier durch Wurzeln unter dem Belag kaum Schäden zu erwarten wären. Jedoch kommen diese massiven Bauweisen für gering belastete Verkehrsflächen ihrer Meinung nach nicht in Betracht (vgl. Reichwein 2002, S. 243).

Neben den aufgeführten wegebaubezogenen Maßnahmen werden in der bestehenden Literatur ferner Maßnahmen aufgeführt, welche den Baum und seinen Wurzelraum beziehungsweise spezielle Wurzelbarrieren betreffen.

Baumwurzeln Baumpflanzung
Strategien zur Schadenvorbeugung (vgl. Costello, L. u. K. S. Jones (2003))


b) Baum- und wurzelraumbezogene Maßnahmen

Die schadenvorbeugenden Maßnahmen beginnen schon bei der Baumauswahl, da die Häufigkeit und das Ausmaß von Verkehrsflächenschäden vom gattungsspezifischen Wurzelverhalten beeinflusst werden können (vgl. Reichwein 2002, S. 90). Allerdings wurde noch nicht ausreichend erforscht, wie groß der Einfluss des artspezifischen Wurzelwachstums auf die Schadenproblematik ist (vgl. Reichwein 2002, S. 231). Die Verwendung von weniger schnell wachsenden und kleinen Baumarten führt zu weniger Schäden an Wegen (vgl. Wong et al. 1988; Francis et al. 1996; Wagar u. Barker, 1983). Nach Kopinga (1992) handelt es sich bei den schadenverursachenden Gehölzen besonders um sogenannte Pioniergehölze (vgl. Kopinga 1992, S. 10.5). Schäden an Wegen fallen zudem stärker aus, wenn die benachbarten Bäume Flachwurzler sind (vgl. Roberts et al. 2006, S. 389).

Um einem Einwurzeln in die Schichten des Wegebaus vorzubeugen, müssen auch für den unterirdischen Bereich des Baumes, dem Wurzelwerk, gute Bedingungen geschaffen werden. Empfehlungen für Pflanzgrubenbauweisen, Substrate und Baumscheibengröße gibt die Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau (FLL 2010). Ein von Reichwein (2002) vorgeschlagener Ansatz ist die "vertikale funktionsräumliche Trennung von Verkehrsfläche und Wurzelraum". Dieser Ansatz berücksichtigt, dass die Baumgröße und die Platzverhältnisse mit einbezogen werden und unter der obersten Tragschicht des Wegebaus zusätzlicher Wurzelraum zu schaffen ist. Diese Möglichkeit der Wurzelraumerweiterung findet ebenso in der FLL Empfehlung für Baumpflanzungen Teil 2 Berücksichtigung. Genauere Untersuchungen zur Wurzelraumerweiterung durch geeignete Stoffe, die sowohl als Tragschicht für den Wegeaufbau als auch als Substrat für den Baum dienen können, wurden von Couenberg (1994), Graboski u. Bassuk (1996), Schröder (1997), Kristofferson (1999) sowie von Schönfeld (1999) unternommen.

c) Wurzelbarrieren und Randeinfassung

Als schadenvorbeugende Maßnahme werden des Weiteren Wurzelbarrieren genannt, die zumindest eine Reduzierung des Einwurzelns in die benachbarten Geh- und Radwege herbeiführen können (vgl. Morgenroth 2008). Im Ausland existieren zahlreiche Untersuchungen zur Thematik der Wurzelbarrieren (vgl. u. a. Kopinga 1992, Barker 1994, Gilman 1996, Smiley et al. 2009). Insgesamt zeigen die Untersuchungen, dass unterschiedliche Arten von physikalischen oder chemischen Wurzelbarrieren die Entwicklung von oberflächennahen Wurzeln hemmen können und die Wurzeln in tiefere Schichten wachsen.

Morgenroth (2008) merkt jedoch an, dass die Forschung meist nicht am eigentlichen urbanen Standort stattfindet und eine Übertragbarkeit der Ergebnisse dadurch kritisch sein muss. Zudem wird häufig die Tiefe der Wurzelbarrieren übersehen; viele Studien untersuchen lediglich Tiefen bis rund 30 cm. Erforscht werden sollte zudem die Auswirkung von Barrieren auf den Baum. Des Weiteren ist die Bedeutung einer im Versuch herausgefundenen "signifikante Reduktion des Wurzelwachstums" zu hinterfragen. Da nicht klar ist, welche Auswirkungen diese am Ende auf den Wegebau-Baumwurzelkonflikt ausübt. Bedeutend ist laut Morgenroth (2008) zudem, wie unterschiedlich die Wurzeln auf die Barrieren reagieren; wahrscheinlich auch beeinflusst durch Bodeneigenschaften, Umweltbedingungen und Baumgattung.

Hinsichtlich der Verhinderung der Wurzelentwicklung unter Wegebelägen konstatiert Reichwein (2002), dass insgesamt das Vorhandensein einer in Deutschland typischen Randeinfassung zu niedrigeren Schadenquoten führt. Dieses beschreiben auch Wong et al. (1988). Durch eine nicht durchwurzelbare Randeinfassung soll der seitliche Zugang in die Wegebauschichten versperrt werden. Nach Reichwein (2002) sollten nicht durchwurzelbare Randeinfassungen durch dichte oder nicht vorhandene Fugen als Schutz der Deckschicht eingebaut werden (vgl. Reichwein 2002, S.239). Von Heidger u. Kurkowski (2004) werden massive monolithische Pflanzglocken beschrieben, welche das Einwurzeln in die Oberbauschicht verhindern sollen. Gesamtheitlich sollte berücksichtigt werden, dass der Wegebau-Baumwurzel-Konflikt interdisziplinär verstanden werden muss. Maßnahmen des Wegebaus stehen immer im engen Zusammenhang zu guten Ausgangsbedingungen für den standortgerechten Baum und seinem Wurzelraum.


Literatur (Auszug)

Costello, L. u. K. S. Jones (2003): Reducing Infrastructure Damage by Tree Roots: A Compendium of Strategies. Western Chapter of the International Society of Arboriculture (WSISA) 235 Hollow Oak Drive, Cohasset, CA 95973, USA.

Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e. V. (FGSV) (2006): TL Pflaster-St 06, Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen, Köln.

Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL) (2010): Empfehlungen für Baumpflanzungen, Teil 2: Standortvorbereitungen für Neupflanzungen; Pflanzgruben und Wurzelraumerweiterung, Bauweisen und Substrate, Bonn.

Graboski, Jason u. Nina Bassuk (1996): Testing of structural urban tree soil materials for use under pavement to increase street tree volumes. Journal of Arboriculture 22 (6) November. 255-262.

Horn, Rainer (2011): Böden als Pflanzenstandorte. In: Blume, Hans-Peter (Hrsg.) (2011): Handbuch des Bodenschutzes Bodenökologie und Bodenbelastung Vorbeugende und abwehrende Schutzmaßnahmen. vierte, vollständig überarbeitete Auflage. Wiley-Vch. Weinheim.

Kopinga, Jitze (1992): Die Entwicklung von Baumwurzeln unter Straßenbelägen und einige praktische Methoden um Schaden vorzubeugen. In: 11. Osnabrücker Baumpflegetage: 22. bis 24. September 1992. Osnabrück. 10.1 - 10.23.

Morgenroth, Justin (2008): A Review of Root Barrier Research. Arboriculture & Urban Forestry 2008.34(2). 84-88.

Reichwein, Sabine (2002): Baumwurzeln unter Verkehrsflächen. Untersuchungen zu Schäden an Verkehrsflächen durch Baumwurzeln und Ansätze zur Schadensbehebung und Schadensvermeidung. Beiträge zur Räumlichen Planung Heft 66. Institut für Grünplanung und Gartenarchitektur (Hrsg.). Hannover.

Schönfeld, Philipp, Susanne Böll (2013): Düngung von Straßenbäumen. Substrate, Nährstoffe, Düngung im Projekt "Stadtgrün 2021". Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau Abteilung Landespflege (Hrsg.).Veitshöchheim.

Smiley, Thomas E., Liza Wilkinson u. Bruce R. Fraedrich (2009): Root Growth Near Vertical Root Barriers after Seven Years. Arboriculture & Urban Forestry 2009.35 (1). 23-26.

Schröder, Klaus u. Peter (1997): Stadt Osnabrück (Hrsg.): Wurzelraumoptimierung - Beispiele aus Osnabrück. Osnabrück.

Die weitere Literatur finden Sie in:

Stengel, Verena (2016): Baumwurzeleinwuchs bei Geh- und Radwegen. Wirkung von Baustoffeigenschaften und Bauweisen auf die Durchwurzelbarkeit und Ansätze zur Schadenvorbeugung. Dissertation. Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover.

Freier Download unter: www.tib.eu/de/ [Stand: 05.01.2017]

 Verena Stengel
Autorin

Hochschule Osnabrück

Ausgewählte Unternehmen
LLVZ - Leistungs- und Lieferverzeichnis

Die Anbieterprofile sind ein Angebot von llvz.de

Redaktions-Newsletter

Aktuelle grüne Nachrichten direkt aus der Redaktion.

Jetzt bestellen