Angewandter Straßenbau

Der systematische Bau von Straßen in Europa geht auf das römische Reich zurück. Hier wurde aus militärischen Gründen ein europaweites Straßennetz aufgebaut. Mit dem Zerfall des Römischen Reiches im fünften Jahrhundert n. Chr. verfiel aufgrund mangelnder Wartung auch das überregionale Straßennetz. Die Wegeführungen überdauerten jedoch teilweise bis heute. Im Mittelalter (ca. ab 500 n. Chr.) ist das Wissen des Straßenbaus verloren gegangen. Europa war ohne das Römische Reich in viele Länder zerteilt und der überregionale Straßenbau verlor an Bedeutung. Die Handelswege waren meist unbefestigte Wege. Die Landesherren hatten „von guten Straßen nur wenig Nutzen, um so mehr aber von schlechten. Verdienten doch die Bauern an der Stellung von Vorspannpferden, die Schmiede und Stellmacher an der Wiederherstellung der zerbrochenen Wagen und die Wirte an der Beherbergung der Reisenden dieser Wagen. So waren alle Voraussetzungen gegeben für einen möglichst schlechten Zustand der Straßen“ [55]. Mitte des 18. Jahrhunderts, als die politische Lage in den deutschen Ländern stabiler wurde als in den Jahrhunderten zuvor, erlangte der Straßenbau erneut an Bedeutung. Die Landesherren erließen Vorschriften zum Bau von Straßen. Es setzte sich zunächst Holz als Baustoff durch. Im Gegensatz zu Stein war Holz günstig und reichlich vorhanden. 1767 wurde im Herzogtum Schlesien und in der Grafschaft Glatz jegliches Holz im Straßenbau verboten [55]. Die schon 1737 in der schwäbischen Kreisordnung erstmalig eingeführte Packlage in den Straßenbau verbreitet sich zusehens. Dabei werden Steine als Packlage gesetzt und der Rand mit Tiefbordsteinen eingefasst. „Die Packlageschicht wurde sorgfältig mit kleineren Steinen ausgezwickt und mit starken Stößeln abgerammt. Darüber kam eine 6 Zoll (16 cm) starke Schicht kleinerer Steine und als Abschluß darauf eine Kiesschicht...“[55] Diese Bauweise setzte sich schnell in den verschiedenen deutschen Landesteilen durch.

Der Bau von Asphaltstraßen ist heute trotz zunehmender Automatisierung ein aufwendiges Vorhaben. Moderne Straßen werden in mehreren Schichten (Lagen) aufgebaut, die sich in die Schichten des Unterbaus sowie in Schichten des bitumengebundenen Oberbaus aufteilen. Dabei teilt sich der Oberbau in der Regel in weitere Asphaltschichten unterschiedlicher Qualität auf. Der Aufbau der Schichten leitet sich von der Belastung der Straße ab, je höher die Verkehrsbelastung sein wird, desto stärker muss der Oberbau ausgelegt werden. Die durch Fahrzeuge eingeleiteten Belastungen werden auf relativ kleinen Flächen in die Straße eingeleitet.

Vor jeder Straßenbaustelle müssen die benötigten Maschinen und deren Anzahl genau geplant werden. Eine Straße sollte immer in einem kontinuierlichen Einbauvorgang gebaut werden. Für eine gut geplante Baustelle sollte die Anzahl der Fertiger, Walzen und Baustellenkipper für den Materialtransport aufeinander abgestimmt sein. Dabei fällt dem Fertiger eine Schlüsselrolle zu. An dessen Kapazität sollten sich die eingesetzten Baustellenkipper und Walzen orientieren, damit ein kontinuierlicher Einbau möglich ist. Bei sehr großen Baustellen muss zudem die Kapazität der Asphaltmischanlage mit berücksichtigt werden.

In dieser ersten Beispielbaustelle soll eine Umgehungsstraße neu gebaut werden. Der öffentliche Auftraggeber hat die Leistung ausgeschrieben. Die Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen (abgekürzt VOB) sowie die Allgemeinen Technischen Vertragsbedingungen (ATV) gehören in Deutschland zu dem Ausschreibeverfahren. In der Leistungsbeschreibung wird der Bauauftrag genau beschrieben. Es wird dabei aber immer auf zusätzliche Richtlinien, technische Prüfvorschriften und die zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen verwiesen. Die Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen (ZTV) ergänzen in der Regel die Allgemeinen Technischen Vertragsbedingungen. Dabei wird für den Straßenbau in zwei Ausgaben unterschieden, die von der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e. V. (FGSV) herausgegeben werden.

Der Neubau von Landstraßen ist in Deutschland mittlerweile eher selten geworden. Die Erschließung neuer Gebiete hat stets auch eine Zunahme der Flächenversiegelung durch die Straßen zur Folge. Zudem tragen neue Straßen dazu bei, dass Flächen zerschnitten und fragmentiert werden und so für Tiere mit einem großen Bewegungsradius nicht mehr nutzbar sind. Für den Staat kommt hinzu, dass mit dem Ausbau des Straßennetzes ebenfalls die Fixkosten zu dessen Erhaltung steigen. Es besteht deshalb ein allgemeines Interesse, den Flächenverbrauch in Deutschland gering zu halten. Täglich werden in Deutschland etwa 22 Hektar (Stand 2004¹) durch den Straßenbau versiegelt.

Auf dieser Baustelle soll auf einem neu erstellten Autobahnabschnitt die Binderschicht in 9,5 m Breite und 10 cm Stärke eingebaut werden. Eingesetzt wird eine konventionelle Bohle, die zusätzlich mit zwei ausfahrbaren Endteilen ausgestattet ist. Die eingesetzte Bohle verfügt neben einem Stampfer und der Vibration noch über eine Pressleiste zum Verdichten des Materials.

Innerorts stellt sich häufig die Aufgabe, neben dem laufenden Straßenverkehr einbauen zu müssen. Dazu kommt, dass häufig die vorhandenen Platzverhältnisse sehr gering sind. Es muss im Vergleich zu den vorherigen Baustellen noch umsichtiger gehandelt werden, damit niemand während der Bauarbeiten unnötig gefährdet wird. Neben der Sicherheitsproblematik muss außerdem darauf geachtet werden, dass keine parkenden Autos oder Bürgersteige verunreinigt oder beschädigt werden. Anwohner müssen zu ihren Grundstücken gelangen können, und der Straßenverkehr muss stets sicher geregelt sein.

Feldwege können sowohl unbefestigt, als sogenannte Grünwege, oder befestigt als Wirtschaftswege ausgeführt werden. Im folgenden Beispiel soll ein befestigter Hauptwirtschaftsweg in 3,25 m Breite ausgebaut werden. Wirtschaftswege dienen in erster Linie zum Erschließen von landwirtschaftlich genutzten Flächen. Die zahlenmäßige Verkehrsbelastung ist somit entsprechend gering, allerdings sind die Achslasten der meist landwirtschaftlichen Fahrzeuge sehr hoch. Auf Feldwegen ist es allgemein zumutbar, dass zum Überholen und Passieren die Kronenbreite¹ voll ausgenutzt werden muss. Die Kronenbreite variiert in diesem Beispiel von 4,5 bis 5,5 m und ist davon abhängig, ob ein plangleicher Geländeanschluss vorliegt, bei dem die Kronenbreite entsprechend verringert werden kann.

Auf der nachfolgenden Baustelle soll ein zehn Kilometer langes Autobahnteilstück auf sechs Spuren ausgebaut werden. Die besondere Nähe der Straße zu Wohngebieten erfordert hier zusätzliche Schallschutzmaßnahmen. Durch den Einsatz einer offenporigen Asphaltdeckschicht (OPA) soll der Lärm für die Anwohner merklich reduziert werden. In diesem Baustellenabschnitt wird eine Lage in 4,5 cm (Körnung 0/8) auf eine schon bestehende Binderschicht eingebaut.

Baustellen sind im Frühjahr oder im Herbst infolge der meist kalten Tage problematisch. Das Einbaugut kühlt bei niedrigen Boden- und Lufttemperaturen sehr schell aus, mit der Folge, dass das Zeitfenster für die Verdichtung mit zunehmender Kälte kleiner wird. In der nachfolgenden Baustelle soll trotz widrigen Wetters eine Straße fertiggestellt werden. Zur Verlängerung des Verdichtungs-Zeitfensters soll ein Niedrigtemperaturasphalt eingesetzt werden. Zudem kann mit einem Doppelstampfer oder einer Bohle mit Pressleisten eine hohe Vorverdichtung angestrebt werden, die weniger Walzübergänge erforderlich macht.

Nachtbaustellen sind als Arbeitsstellen kürzerer Dauer während der Dunkelheit definiert (vgl. RSA 95). Bauarbeiten während der Nachtzeit werden häufig durchgeführt, um den am Tage stärkeren Verkehr nicht unnötig zu behindern, oder es besteht Zeitdruck, eine Baustelle zu einem festen Termin fertigzustellen. In Einzelfällen können auch extreme klimatische Bedingungen, wie sie in Wüsten auftreten können, ein Grund sein, die Baustelle in die kühlere Nacht zu verlegen.

Zur touristischen Erschließung soll in einem Wiesen- und Waldgebiet ein Wegenetz angelegt werden. Durch die gezielte Anlegung von Wegen können sensible Bereiche, etwa Vogelbrutstätten, dem steigendem Besucherdruck entzogen werden und somit ein Beitrag zum Umweltschutz geleistet werden. Im Rahmen der Baumaßnahmen sollte das durch Rückbau von Betonflächen gewonnene Beton-Recyclingmaterial als Unterbau verwendet werden. Die Oberschicht wird mit gebrochenem Schotter aus Naturstein hergestellt.

Im Straßenbau gibt es eine Vielzahl von Sonderanwendungen, die mit einem Straßenfertiger umgesetzt werden können. Nachfolgend werden die wichtigsten Anwendungen beschrieben.

Eine halbstarre Deckschicht, auch als halbstarrer Belag bezeichnet, ist eine mit Mörtel verstärkte Asphaltdecke. Eingesetzt werden diese speziellen Beläge, wenn herkömmlicher Asphalt nicht mehr den Lastanforderungen genügt oder Fugen in Betondecken stören würden. Mit der halbstarren Deckschicht wird versucht, die fugenlose Bauweise des Asphaltes mit der guten Tragfähigkeit von Beton zu kombinieren. Der Belag wird meistens anstelle einer herkömmlichen Betonbauweise eingesetzt. Dazu zählen alle Flächen, welche hohen und lang andauernden Druckkräften ausgesetzt werden, wie es beispielsweise bei Lagerhallen, Lastwagenparkplätzen oder Containerumschlagplätzen der Fall ist. Der Belag kann zudem gut große Temperaturschwankungen ausgleichen und ist tausalz- und frostbeständig.

Die technischeWeiterentwicklung im Bereich Straßenbaumaschinen ist seit der Jahrtausendwende maßgeblich durch schrittweise Verschärfung der Abgasnormen getrieben. Maßgeblich ist die Richtlinie 97/68/EG aus dem Jahr 1997 für mobile Arbeitsmaschinen, welche die Emissionen von CO/NO _x /PM/HC reglementiert. Dies hatte zur Folge, dass in den produzierenden Unternehmen enorme Entwicklungsressourcen für das Implementieren neuer Motorentypen vorgehalten werden mussten. Besonders die zunächst letzten verschärften Abgasstufen III B (Tier 4 interim) und Stufe IV (Tier 4 final) führten mit einer umfangreichen Abgasnachbehandlung zu einem höheren Platzbedarf innerhalb der Baumaschinen. In den leistungsstärkeren Maschinen müssen Dieselpartikelfilter (DPF), SCR¹-Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden und der dazugehörige Tank für AdBlue (Harnstofflösung) vorgesehen werden. Die schrittweise Verschärfung der Abgasnorm führte dazu, dass die Maschinen nur wenige Jahre unverändert gebaut werden konnten und regelmäßig überarbeitet werden mussten.

Die entscheidenden Kriterien für die Qualität der Asphaltstraßen sind neben der Verabeitungstechnik- und -technologie die vor Ort eingesetzten Materialien. Hier entscheidet einerseits die Verwendung von geeigneten und richtig abgestuften Gesteinskörnungen und andererseits der Einsatz von geeignetem Bitumen in der richtigen Dosierung bei der richtigen Temperatur. Um diese Qualitätskriterien sowohl überprüfen als auch steuern zu können, gibt es vier unterschiedliche Prüfungsarten:

• Eignungsprüfung

• Kontrollprüfung

• Abnahmeprüfung

• Schiedsprüfung

Zu den Einbaufehlern gehören alle Fehlstellen im Straßenbelag, die auf den Einbauprozess zurückzuführen sind. Dazu zählen beispielsweise offensichtliche Fehler wie eine falsche Form und Lage der Straße oder schwer erkennbare Fehler wie ein mangelnder Schichtverbund. In der Fertigungskette vom Mischwerk bis zur Verkehrsfreigabe können Einbaufehler entstehen. Nachfolgend wird auf die Einbaufehler eingegangen, die von der Einbaumannschaft während des Einbaus erkannt und abgestellt werden können.

Die veröffentlichten Regelwerke bilden meist die Grundlage der Bauaufträge. Nachfolgend sind die wichtigsten Regelwerke thematisch sortiert aufgelistet. Eine vollständige Zusammenstellung wird in regelmäßigen Abständen vom Deutschern Asphaltverband e. V. (DAV) herausgegeben.