Herausforderungen bei der Regenwasserversickerung in Stuttgart
Die Funktionalität wasserdurchlässiger Verkehrsflächenbefestigungen hängt von mehreren Faktoren ab. Dazu zählen eine Verkehrsbelastung, die Bauklasse V und VI nicht überschreitet, die Versickerung von nicht oder nur gering verschmutztem Wasser, ein Flurabstand von mindestens zwei Metern zwischen Versickerungsanlage und Grundwasserspiegel sowie ein hoher Durchlässigkeitsbeiwert des Untergrundes.
Besonders der letzte Punkt stellt in vielen Regionen Deutschlands eine Herausforderung dar. In Mittel- und Süddeutschland, einschließlich des Großraums Stuttgart, sind die geologischen Verhältnisse oft ungünstig für die ortsnahe Versickerung von Niederschlägen, da die Böden meist nur eine geringe Durchlässigkeit aufweisen. Dennoch wurde in Stuttgart-Zazenhausen eine Lösung für eine funktionierende ökologische Befestigung unter diesen Bedingungen gefunden.
Im Neubaugebiet „Hohlgrabenäcker“ entsteht auf 16,7 Hektar eine Siedlung mit 265 Eigenheimen und 9 Wohnblöcken. Sowohl das Land Baden-Württemberg als auch die Stadt Stuttgart fordern die Versickerung oder getrennte Ableitung von Regenwasser in Neubaugebieten, sofern dies schadlos und technisch umsetzbar ist. Aufgrund von Kapazitätsengpässen in den bestehenden Anschlusskanälen schreibt die Stadt Stuttgart zudem einen maximalen Abflussbeiwert von 0,3 vor, was einem Versiegelungsgrad von 30 % entspricht. Eine Bodenanalyse im gesamten Gebiet zeigte in den oberen, für die Niederschlagsbeseitigung relevanten Schichten überwiegend bindige Böden, die sich nur bedingt für die Regenwasserversickerung eignen.
Entwässerungskonzept für das Neubaugebiet
Trotz der hydro-geologischen Gegebenheiten wurde ein Entwässerungskonzept entwickelt, das verschiedene Elemente der Regenwasserbewirtschaftung kombiniert. Für private Bauflächen mit Einzel- und Doppelhausbebauung sind Zisternenanlagen vorgesehen, die einen Großteil des Regenwassers speichern und für Haus und Garten nutzbar machen. In dichteren Bauflächen sind Dachbegrünungen zur Abflussminderung vorgeschrieben. Terrassen, Wege und Einfahrten müssen mit durchlässigen Belägen ausgestattet werden. Die öffentlichen Straßen- und Erschließungsflächen wurden auf das verkehrstechnische Minimum reduziert, um den Versiegelungsgrad zu minimieren. Alle Anwohnerstraßen und Gehsteige sollen mit einem Sickerpflasterbelag ausgeführt werden.
Spezieller Schichtenaufbau für den Stuttgarter Raum
Genau diese Bedingung stellte uns vor besonders große Herausforderungen. Im gesamten Gebiet haben wir es mit undurchlässigen Böden aus Auelehm zu tun. Unter normalen Umständen wäre hier eine flächige Versickerung über ein wasserdurchlässiges Pflaster unmöglich gewesen. Die einzige Lösung bestand darin, den anfallenden Niederschlag zunächst zu puffern und dann später zeitversetzt in den Kanal abzuleiten. Hierfür haben wir extra für den Stuttgarter Raum einen speziellen Schichtenaufbau für eine wasserdurchlässige Pflasterbauweise entwickelt.
Dies erläutert Dipl.-Ing. Alfred Diem vom Ingenieurbüro Diem-Baker aus Ditzingen, das für die Planung und Bauüberwachung am Hohlgrabenäcker verantwortlich ist.
Der entwickelte Schichtenaufbau besteht aus einer etwa 21 cm dicken Magerbetonschicht, die auf einer Frostschutzschicht aus Kies aufgebracht wird. Diese Einkornbetontragschicht kann dank ihrer gleichförmigen Korngröße Wasser um die einzelnen Steine herum speichern. Voraussetzung hierfür ist ein geeignetes, langfristig filterstabiles und wasserdurchlässiges Splittbett. Hierfür wird eine 4 cm dicke Schicht aus Hartgesteinsplitt mit einer Körnung von 2 bis 4 mm verwendet, der keine Kalkanteile enthält, um ein Verreiben über längere Zeit zu verhindern. Flächen, die so ausgeführt sind, können auch bei starken Regenereignissen so viel Wasser aufnehmen, dass ein Drainageabfluss kaum ausgelöst wird. Im ungünstigsten Fall, bei Niederschlag in einen bereits gesättigten Oberbau, kann es zu einem vollständigen Abfluss über die Drainagen kommen, dieser wird jedoch gegenüber einem Abfluss auf versiegelter Oberfläche erheblich gestreckt.
Tragschicht als Regenrückhaltebecken
Für die Befestigung aller Straßen und Gehwege wurden rund 16.000 m² Sickerpflaster benötigt. Die Wahl fiel auf den Stuttgarter Sickerstein der Adolf Blatt Betonwerke aus Kirchheim am Neckar. Dieser Stein wird aus haufwerksporigem Beton gefertigt und erfüllt die geforderten Werte für die Wasserdurchlässigkeit. Ein Nachweis vor Ort mit einem Infiltrometer ergab einen Wasserdurchlässigkeitswert von 5,4 x 10-5 m/s über fünf Stunden. Dies bedeutet, dass es auch bei stärkeren Regenereignissen zu keinem Oberflächenabfluss kommt.
Im Gegenteil, das Wasser versickert in die darunter liegende Tragschicht, die wie ein Regenrückhaltebecken wirkt und dafür sorgt, dass das Wasser erst zeitverzögert und mit erheblich reduzierter Intensität in den Kanal gelangt. So brauchten wir den Feuerbach, der uns in diesem Gebiet als Vorfluter dient, nicht zu erweitern.
Die 10 cm starke Version des Pflasters für Gehwege und die 14 cm starke Variante für Fahrbahnen weisen eine Druckfestigkeit von 40 Newton pro Millimeter auf und sind somit dauerhaft den Verkehrsbelastungen gewachsen. Dies gilt jedoch nur bei fachgerechter Verlegung.
Damit die Fugen Ihre Funktion als Puffer korrekt wahrnehmen können, haben wir die vorgeschriebene Fugenbreite von mindestens 5 mm sehr streng eingehalten.
Dies betont Björn Schaal, Bauleiter der Bauunternehmung Schwenk aus Unterensingen, die das Sickerpflaster verlegte. Durch das Zusammenspiel aller Faktoren konnte im Neubaugebiet Hohlgrabenäcker ein Versiegelungsgrad von nur 20 % erreicht werden, obwohl die lehmigen Böden eigentlich keine Versickerung zulassen.
Trotz der Belastung durch Baufahrzeuge und nach einem strengen Winter liegt das Pflaster unverrückbar an seinem Platz. Alfred Diem weist darauf hin, dass die Verschmutzung des Belags während der Bauphase hoch sein kann, was die Durchlässigkeit beeinträchtigen könnte. Für solche Fälle gibt es Saugmaschinen, die Feinteile und Staub aus der Fläche entfernen, um die Wasserdurchlässigkeit dauerhaft zu erhalten. Eine Reinigung dieser Flächen alle 8 bis 10 Jahre wird ohnehin empfohlen, um die dauerhafte Wasserdurchlässigkeit zu gewährleisten, selbst wenn der Untergrund dies eigentlich nicht zulässt.