DE202006015421U1 - Erosionsschutzmatratze - Google Patents

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DE202006015421U1
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/12Revetment of banks, dams, watercourses, or the like, e.g. the sea-floor
    • E02B3/122Flexible prefabricated covering elements, e.g. mats, strips

Abstract

Erosionsschutzmatratze bestehend aus mindestens drei Schichten, wobei die beiden äußeren Schichten aus einem (Geo-)kunststoff bestehen und die dazwischen befindliche Schicht aus vorwiegend geologischem Substrat halten,
dadurch gekennzeichnet
– dass die zur Wasserseite angrenzende Oberschicht eine grobe, (vorzugsweise) dreidimensionale Struktur, z. B. eine (Draht-)wirrlage aus Kunststoffendlosfilamenten, besitzt,
– dass die Außenseite der oberen Grenzschicht bevorzugt eine räumliche Struktur – Hoch-Tief-Struktur – in der Art von z. B. Höckern oder Waben aufweist,
– dass die Struktur des (Geo-)kunststoffes so beschaffen ist, dass Wirbellose bzw. Evertebraten/aquatische Insekten eindringen und sich darin fortbewegen können, die Füllung jedoch gehalten wird,
– dass das geologische Substrat (= Füllung) aus Kies, Steinchen und Steinen besteht, welches mit biogenem Material – Totholz- und Rindenstücke, Zapfen, Moos etc. – und/oder Anteilen Tonkügelchen (Geoton) versetzt sein kann, und
– dass die Matratze in Längskompartimente (= schlauchartige Unterteilung der Substratschicht/-en) unterteilt ist.

Description

  • 1. Themengebiet
  • Die mit natürlichem vorwiegend geologischem Substrat gefüllte Erosionsschutz- bzw. (Geo-)kunststoffgittermatratze wird im ökologisch orientierten Wasserbau als Erosionsschutz für die Gewässersohle insbesondere unterhalb von Brücken und anderen Wasserbauwerken bzw. im Bereich befestigter Sohlen eingesetzt. Die Erosionsschutzmatratze ist ökologisch durchgängig.
  • Zudem können technische Bauweisen von Fischaufstiegsanlagen mit den Matratzen nachgerüstet und so der Aufstieg von Evertebraten über diese Anlagen gefördert werden.
  • 2. Stand der Technik
  • Die Gewässersohle unterhalb von Brücken (Brückenfuß bzw. -fundament) etc. wird nach heutigem Stand der Technik vor Erosion insbesondere in Hinblick auf Hochwasserabflüsse durch massive Stein- oder Schotterschüttungen, Betonplatten oder Betongitter gesichert.
  • Steine (Wasserbausteine) bzw. Schotter werden z. T. auch durch Teil- oder Vollverguss mit dichtem oder durchlässigem Vergussstoff verbunden. Darunter folgt ein Filter und anschließend der Boden oder noch eine Dichtungsschicht. Weiterhin werden Sohloberflächen als dichte Deckschichten (Asphaltbeton, Gießasphalt, zementgebundenes Material) oder durchlässige Deckschichten (Betonverbundsteine, Säulenpflaster, Drahtschottermatten) ausgeführt. Obwohl diese Bauweisen für den Wasserstraßenbau, also für größere kanalisierte Fließgewässer bestimmt sind, werden sie auch z. T. für Brückenbefestigungen in natürlichen Gewässern wahrgenommen.
  • Weiterhin gibt es Untersuchungen der Universität Stuttgart mit geogitterummantelten Steinmatratzen zur Befestigung von Dammböschungen. Dabei geht es darum, das Versagen der Erosion von Einzelsteinen auszuschließen. „Für die Versuche wurden mit jeweils zwei verschiedenen Geogittertypen „Körbe" in drei Längen (...) mit einer Höhe von 25 cm hergestellt und anschließend ringsum verschlossen. Zusätzlich wurde mit Hilfe von handelsüblichen Kabelbindern in einem Rasterabstand von etwa 0,35 m × 0,35 m die untere Lage des Geogitters mit der oberen Lage punktuell verbunden, um so die Bewegungsmöglichkeit der Steine innerhalb der Matratze weitestgehend zu verhindern..."
  • 3. Problem
  • Allen Varianten des Standes der Technik zum Schutz der Gewässersohle ist eine Grundlage gemein: Es werden große Steine bzw. Schotter benutzt oder die Sohle wird durch Beton befestigt.
  • Dabei handelt es sich um Materialien, die für aquatisch lebende Evertebraten (Wirbellose, Wasserinsekten) nicht durchgängig sind. Ihnen fehlen die Nischen, kleine Räume – in welche die Strömung nicht eindringen kann – zur Fortbewegung und Nahrungsaufnahme. Die bei einer Stein-/Schotterschüttung oder auch bei den sog. Steinmatratzen entstehenden Zwischenräume entsprechen nicht der für die Flussaufwärtswanderung von Evertebraten notwendigen Dimensionierung. Das Wasser durchströmt – kaum abgebremst – diese Hohlräume. Auch die auftretenden starken Wirbelbildungen wirken besiedlungsfeindlich.
  • Die befestigten Sohlen werden somit zu permanten Wanderungshindernissen für die Mikro- und Minifauna – die ökologische Durchgängigkeit der Fließgewässer ist beeinträchtigt. Dies ist jedoch nicht allgemein augenscheinlich (für den Laien). Wahrgenommen wird es nur indirekt: aufsteigenden Fischen fehlt die Nahrung. Oberhalb der befestigten Sohlstrecken finden sich oft nur Evertebraten im Gewässer, welche flugfähige Entwicklungsstadien ausbilden und dadurch die Wanderungshindernisse überwinden können. Diese Selektion führt letztlich aus zur Selektion der Ichthyofauna.
  • 4. Lösung einschließlich erreichter Vorteile
  • Die Aufgabe, sohltypisches Material so festzulegen, dass die natürliche Wanderung der Wasserinsekten gewährleistet, aber der Erosionschutz für die Wasserbauwerke bzw. Brücken auch unter Hochwasserabfluss ebenfalls gesichert ist, wurde mit dieser Erosionsschutzmatratze – einer dreimensional strukturierten substratgefüllten (Geo-) kunststoffgittermatratze – gelöst.
  • Diese Art des ökologisch verträglichen Erosionsschutzes wurde für kleine und mittlere Fließgewässer entwickelt. Spezielle Ausführungsvarianten mit Stegen, die der Verankerung im Boden bzw. der Vernetzung der Matratzen untereinander dienen, eigenen sich auch für die Anwendung in größeren Flüssen oder Flüssen mittlerer Größe, bei denen real Hochwasserabflüsse auftreten.
  • Für Ströme wie Oder, Elbe oder Rhein bzw. große Wasserstraßen sind sie nicht konzipiert.
  • Die dreidimensional strukturierte (Geo-)gittermatte (Wirrlage) (9) mit Höckern (18) o. ä., welche die Grenzschicht zum Wasser bildet, ist für die Evertebraten durchlässig. Die Tiere finden an der (Draht-)wirrlage aus Endlosfilamenten Halt – vergleichbar mit einem Wurzelwerk. So können sie erst in die dreidimensionale Schicht und danach in die Füllung (8), welche aus geologischem Substrat – angereichert mit biogenem Material – besteht, eindringen.
  • Die Füllung der (Geo-)kunststoffgittermatratze setzt sich aus Kies, Steinchen, Steinen, Totholz- und Rindenstücken, Moos, Zapfen und gegebenfalls auch Anteilen von Tonkügelchen (Geoton) zusammen. Das Substrat entspricht natürlichem Sohlmaterial. Deshalb finden die Wirbellosen/Wasserinsekten auch die passenden Nischen und Strukturen, die sie für ihre Wanderung benötigen.
  • Als sog. Einzelkorn weist dieses Material jedoch Schleppspannungswerte auf, die deutlich unter denen großer Steine liegen. Kies etc. würde bei einem Hochwasserabfluss mitgerissen werden. Deshalb werden die kleinen Steinchen usw. in einer großen Matratze verpackt.
  • Das (Geo-)kunststoffgitter ist bzw. die Grenzschichten sind so dimensioniert, dass die Füllung gehalten wird – sowohl in Hinblick auf die Korngröße der Substrate als auch möglicher Zugkräfte. Und als Paket wird nun ein Schleppspannungswert erreicht, der den loser Steine deutlich übersteigt. D. h. das Paket – die substratgefüllte (Geo-)gittermatratze – wird nicht durch ein Hochwasser fortgespült.
  • Für die Verwendung der Erosionsschutzmatratzen in größeren (Fließ-)gewässern oder auf geneigten Flächen (flachen Böschungen) wurden verschiedene Varianten entwickelt, die Stege zur Befestigung der Matratzen im Untergrund mittels Bodenschrauben oder Bau- bzw. Bodenklammern (Doppelnägel) besitzen. Durch die Befestigung wird die Drift bzw. ein Abrutschen verhindert.
  • Die optimale Unterschicht der (Geo-)kunststoffgittermatratze bildet ebenfalls eine dreidimensionale Wirrlage aus Endlosfilamenten sog. Drähten mit Höckern/Wabenstruktur o. ä. Dadurch können die Evertebraten nicht nur in die natürliche Sohle vordringen; die rauhe Struktur stellt eine Vernetzung mit dem Untergrund her, und wirkt so ebenfalls erosionsschützend. Zwischen zwei aufeinanderliegenden Matratzen führt die Hoch-Tief-Struktur zum Verkrallen.
  • Der höchste Grad an Naturnähe wird erreicht, wenn eine geringmächtige lose Schicht Kies auf die obere Matratzenlage aufgebracht wird. Dies setzt jedoch die Toleranz des Abtransportes mit einem Hochwasser voraus und ist wegen der Gefahr des Versatzes nicht an jeder Einbaustelle vertretbar.
  • Weitere Ausgestaltung der Erfindung
  • Die Erosionsschutzmatratze besteht aus mindestens drei Schichten. Die nach oben und unten begrenzenden Schichten sind aus (Geo-)kunststoffgitter/(Draht-)wirrlagen.
  • Dieses (Geo-)gitter weist optimalerweise eine dreidimensionale Struktur auf. Verwendet wird jeweils eine (Draht-)wirrlage aus Endlosfilamenten. Die nach außen weisende Fläche zeigt eine Hoch-Tief-Struktur (z. B. Höcker-, Wabenstruktur o. ä.).
  • Die zur Substratschicht weisende Fläche der Wirrlage bzw. der Kombiwirrlage (nachfolgend beschrieben) sollte relativ eben sein, um eine problemlose Füllung zu gewährleisten.
  • Um das Gewicht des Substrates während der Befüllung, dem Transport, der Verlegung und einer eventuellen Entfernung (z. B. zu Reparaturzwecken am Wasserbauwerk) zu halten, wird die Wirrlage größerer Matratzen durch ein ebenes grobes (Geo-) kunststoffgitter, welches sich durch eine hohe Zugfestigkeit auszeichnet, unterstützt.
  • Dieses (Geo-)kunststoffgitter ist als Rechteck-, Sechseck- (bzw. Waben-)gitter oder als großgelochte Folie zu verstehen. (13, 14, 15)
  • Drahtwirrlage und ebenes Gitter werden durch Schweißen, Kleben oder Nähen miteinander verbunden und bilden damit eine Einheit (gemeinsame Schicht = Kombiwirrlage bzw. Tragschicht). Es ist auch möglich, das ebene (Geo-)gitter als Grundlage für das Endlosfilamentgewirr zu nutzen, d. h. die Drähte (Filamente) hängen sich in das Gitter, wenn sie aus dem Extruder kommen. (18, unten) Derartige Fertigungstechniken sind in der Kunststoffverarbeitung allgemein bekannt.
  • Für kleine Matratzen, die ohne zusätzlichem ebenen (Geo-)gitter konstruiert sind, ist für die dreidimensionale Schicht eine (Draht-)wirrlage mit glatter Sohle (zur Substratschicht) und verschweißten Drahtpunkten, die die Stabilität erhöhen, zu verwenden. (16, 17)
  • Zwischen den beschriebenen Schichten befindet sich das Substrat geo- und biologischen Ursprungs (Substratschicht/Füllung).
  • Obere und untere Schicht werden miteinander durch Nähen (Schweißen, Kleben) derart verbunden, dass sich für die Substratschicht eine Unterteilung in Längskompartimente (1) ergibt. Dabei besteht die Möglichkeit, interne Stege (12) anzuordnen bzw. das Material so zu verarbeiten, dass sich flexible interne Stege (18) ergeben. Auf diese Weise erreicht man eine höhere Schichtdicke für die Substratschicht.
  • Die innensteglosen Varianten sind dazu bestimmt, in doppelter Lage verwendet zu werden. (10) So erreicht man ebenfalls die notwendige Stärke, um optimal vor Erosion zu schützen. Vorteil dieser Variante ist zum Einen die überlappende Verlegung der Matratzen und zum Anderen die leichtere Handhabbarkeit während der Verlegung auf Grund des geringeren Gewichtes.
  • Wird eine Erosionsschutzmatratze ohne interne Stege nur einlagig verlegt, kann Strömung im Bereich der Kompartimentnähte in den Untergrund gelangen. Die einlagige Anwendung dieser Ausführungsform empfiehlt sich daher nur für die Nachrüstung bestehender befestigter Sohlen, bei denen ausschließlich die ökologische Durchgängigkeit für die aquatischen Evertebraten wieder hergestellt werden soll. (11)
  • Eine Zeichnung zeigt auch eine Matratzenvariante, bei der prinzipiell zwei Matratzenlagen (6 oben) vereinigt sind. D. h. es gibt eine Oberschicht aus der dreidimensionalen Wirrlage, die mit einer groben ebenen (Geo-)kunststoffgitterlage verbunden ist; darauf folgt eine Substratschicht. Anschließend kommt eine (Geo-)kunststoffgitterschicht. Dann kommt wieder eine Substratschicht, und den Abschluss bildet die Unterschicht, die wie die Oberschicht aufgebaut ist. Ober- und Unterschicht sind dabei vom Zuschnitt her viel breiter als die in der Mitte befindliche (Geo-)kunststoffgitterschicht. Mit der Befüllung entstehen so flexible interne Matratzenstege (18), da das Substrat sich aneinander drückt. Die versetzte Anordnung der Nähte für die Längskompartimente führt dazu, dass nirgendwo eine geringere Matratzenstärke auftritt. Gegenüber der Doppellage anderer Matratzen bietet sie den Vorteil, bei Transport und Verlegung einen Arbeitsprozess, nämlich jeweils eine Matratzenverladung und -verlegung einzusparen. Diese Variante eignet sich insbesondere zur Sohlbefestigung in kleinen Gewässern.
  • Ein weiteres Merkmal der Erosionsschutzmatratzen ist ein ungefüllter Bereich übereinanderliegender (Geo-)kunststoffgitterschichten, der sich an der Stirnseite nach dem Verschließen der gefüllten Kompartimente durch Vernähen (Schweißen, Kleben) ergibt. Dieser Frontsteg (2), der aus der Ober- und Unterschicht entsteht und wenigstens ca. 25 cm bis 30 cm betragen sollte, dient der überlappenden Verlegung der Matratzen einer Schicht. Dabei wird das hintere Ende der in Fließrichtung oberhalb angeordneten Matratze über den Frontsteg der in Fließrichtung folgenden gelegt.
  • Eine Befestigung der Matratze ist über den Frontsteg desweiteren möglich, wenn dieser mit Bau- bzw. Bodenklammern (Doppelnägel) (13) oder Schrauben (14) im Boden verankert wird. So wird ein Verrutschen der Matratzen bei Hochwasserabflüssen ausgeschlossen, dies betrifft insbesondere die erste Reihe in Fließrichtung.
  • Eine weitere Ausführungsvariante ist mit breiten Seitenstegen (3) ausgestattet. Diese unterstützen die Überlappung in Reihe verlegter Matratzen und verhindern Erosionserscheinungen zwischen diesen. (7) Auch die untere Lage dieser Matrazen kann mittels Doppelnägeln oder Schrauben gegen seitliche Drift zusätzlich gesichert werden.
  • Die Matratzen werden in jedem Falle jedoch mit einem Längskompartiment überlappend verlegt. Damit die Überlappung sich nicht prominent gegenüber der Matratzenlage abhebt, werden die äußeren Längskompartimente deshalb nur mit einer Teilfüllung (halber Füllung) versehen. (7)
  • Eine weitere Variante der Überlappung ergibt sich, wenn das randständige Längskompartiment einer Matratze doppellagig ausgeführt wird und in den sich ergebenden Zwischenraum das randständige Längskompartiment der benachbarten Matratze eingelegt wird. Alle daran beteiligten Kompartimente sind jeweils nur mit ca. einem Drittel der sonst üblichen Kompartimentfüllung versehen. Da in der Querschnittsdarstellung die Doppellage wie eine Art Maul aussieht, wird die Seite auch Maulseite genannt. (Maulüberlappung) (8)
  • Um die seitliche Drift der oberflächigen Matratzenlage auszuschließen, sieht eine Ausführungsvariante zu beiden Seitenrändern jeder Matratze einen schmalen Steg (5) vor. Sie werden über Schrauben oder Nieten miteinander verbunden. Diese Vernetzung der Matratzen ist für die obere Matratzenlage und den Einsatz in mittleren bis größeren Fließgewässern mit real auftretenden Hochwasserabflüssen vorgesehen.
  • Für die flussabwärts liegende letzte Matratzenreihe ist ein Matratzentyp mit hinterem (breiten) Befestigungssteg (4) vorgesehen. Das im Untergrund verankerte Element aus Ober- und Unterschicht verhindert das Kolken unterhalb der Matratzenlage.
  • Für den Einsatz der Erosionsschutzmatratzen auf geneigten Ebenen/Böschungen gibt es zusätzlich eine Ausführungsvariante mit Flachstegen (6), die zwischen den Längskompartimenten angeordnet sind. Diese Stege sind ebenfalls mit Löchern bzw. Doppellöchern versehen, um die Matratze mittels Bodenklammern bzw. Bodenschrauben zusätzlich zu verankern.
  • Alle Stege können durch eine zusätzlich eingearbeitete Schicht von (Geo-)textil zwischen der Ober- und Unterschicht verstärkt sein. Die Löcher sollten einen verstärkten Rand besitzen, um ein Ausreißen zu verhindern.
  • Alle Verbindungen durch Nähte – insbesondere bzw. mindestens jedoch die Außennähte der Längskompartimente – sind als Doppelnähte auszuführen, um durch Versagen einer Naht nicht das Versagen eines Längskompartimentes bzw. der Matratze zu bewirken.
  • Die Matratzen werden in standardisierten Größen angeboten. Die Lochabstände sind bei allen Stegen gleich. Dadurch wird es möglich, Matratzen verschiedener Größen aneinander zu koppeln und damit auch Flächen, die verwinkelt sind, abzudecken.
  • Weiterhin können Matratzen längs- und querliegend oder auch von zwei Lagen miteinander verbunden werden.
  • Typische Matratzengrößen könnten z. B. 2/4/6/8 oder 2,5/5,0/7,5 Meter in Länge als auch Breite sein. Diese Maße beschreiben die Größe der gefüllten Längskompartimente minus halben Überlappungsbereich (entsprechend der zukünftigen Verlegevorschrift der jeweiligen Ausführungsvarianten). Damit ist die Ermittlung der Anzahl und Größen der Matratzen für das jeweilige Projekt und die Flächenermittlung leicht handhabbar.
  • Das Material des (ebenen) (Geo-)gitters sowie der Filamente der Wirrlagen ist ein (Geo-)kunststoff oder eine Kombination von (Geo-)kunststoffen, die sich insbesondere durch eine hohe Zugfestigkeit auszeichnen. Es werden Polymere eingesetzt, die gegenüber Wasser (in üblichen Gewässertemperaturen), Witterung und Chemikalien, wie sie üblicherweise im Boden, Oberflächen- oder Grundwasser vorkommen, beständig sind. Für Matratzen, die in geringer Abflusstiefe verlegt werden, ist auf zusätzlich UV-stabilisierte (Geo-)gitter zurückzugreifen. Das Material selbst darf nicht toxisch sein.
  • Für die ebenen (Geo-)kunststoffgitter kommen sowohl Extrusionsprodukte – einfach oder doppelt verstreckt – wie gewebte ummantelte bzw. beschichtete grobe textile Flächengebilde zum Einsatz.
  • Folgende Polymere und ihre Abkömmlinge sind u. a. anwendbar: Polyamid (PA), Aramid (aromatische PA), Polyethylen (PE), Polyester/Polyethylenglykolterephthalat (PES/PET), Polypropylen (PP), Polyvinylalkohol (PVA) sowie Carbonfasern. Die spezifischen Eigenschaften der Polymere können dabei durch den Einsatz von Stabilisatoren, Farbpigmenten etc. verbessert sein.
  • Es handelt sich hierbei um Kunststoffe, die nicht ausschließlich für den Geo- bzw. Erd- oder Wasserbau bestimmt sein müssen, von daher ist die hier verwendete Bezeichnung Geogitter für Kunststoffgitter der genannten Polymere zu verstehen.
  • Die Endlosfilamente, die u. a. auch als Drähte bezeichnet werden, können Durchmesser aufweisen, die die in der Literatur für Drähte von Drahtwirrlagen beschriebenen Stärken übertreffen. Die Endlosfilamente müssen innerhalb der Wirrlage(-n) auch nicht alle den gleichen Durchmesser besitzen. So kann es in einer Wirrlage Filamente von z. B. 0,5 mm und 1,2 mm Stärke geben.
  • Für den Einsatz in kleinen Gewässern mit geringer Wasserstandshöhe insbesondere in urbanen Gebieten ist die optimale Farbe dieser (Geo-)gittermatratzen grau, hellgrau, steingrau, blaugrau, grüngrau oder beige – einfach um im Wasser nicht aufzufallen. (Ästhetik)
  • Weitere Vorteile
  • Ein weiterer Vorteil, der über die ermöglichte Wanderung der Evertebraten und den Erosionsschutz hinausgeht, ergibt sich durch die relativ ebene Matratzenoberfläche. Im Gegensatz zu Grobschotter- oder Steinschüttungen, welche eine hohe Rauheit (= kleiner kSt-Wert) besitzen und Wirbelbildung fördern, was bei Hochwasserabfluss zu strömungsbedingt größerer Abflusshöhe bzw. -tiefe führt, verhält sich die Matratzenlage ähnlich einer ebenen z. B. Betonschicht. Es wird kein zusätzlicher Aufstau erzeugt.
  • Stattdessen wird durch die Längskompartimentierung der Matratzen der schnelle Abfluss gefördert.
  • Für die Wanderung von Evertebraten wirkt die dreidimensional strukturierte Oberfläche der Matratzen doppelt positiv. Die ermöglicht nicht nur – wie bereits beschrieben – das Eindringen der Wasserinsekten, sie fördert auch die Sedimentation von Sand, der schließlich in die Matratze eingeschwemmt wird und die geologische Füllung sozusagen vervollständigt. Die sich bei Normalabfluss in der Regel bildende Sandschicht auf der Matratzenlage dient Fischen u. a. dazu, Nahrung zu finden oder sich zeitweilig (bzw. bei Gefahr) einzugraben, wie es z. B. Steinbeißer tun. Da die Erosionsschutzmatratzen keine harte Oberfläche oder herausragende Spitzen aufweisen, werden sich auch keine Fische daran verletzen. Bei Schotterschüttungen – insbesondere bei niedrigen Wasserabflusshöhen – schlitzen sich Fische u. a. die Bäuche auf.
  • Ein sich aus der Art des Produktes ergebender Vorteil liegt in der Größenanpassung. Während z. B. Betongitter oder -platten (seitlich unterhalb von Brücken) genau eingemessen sein müssen, damit keine Lücken im Erosionsschutzsystem entstehen, lassen sich die Matratzen durchaus etwas enger zusammenschieben bzw. haben durch die überlappende Verlegung einen seitlichen Spielraum, so dass sie auch einige Zentimeter mehr Fläche abdecken können als nach bestimmungsgemäßer Berechnung.
  • Weist das Gewässer eine relativ geringe Abflusshöhe – etwa bis Hüfthöhe – und normale Strömung, d. h. kein Hochwassergeschehen auf, ist eine Verlegung der Matratzen bei normalem Abfluss möglich. Das Gewässer muss nicht umgeleitet, oberhalb aufgestaut oder die Abflussbreite eingeschränkt werden.
  • Der Einbau von zusätzlichen Erosionsschutzmatten/Filterschichten, wie sie oft unterhalb von Grobschotter- oder Steinschüttungen angewendet werden, erübrigt sich.
  • Die Erosionsschutzmatratzen sind z. B. für Sanierungszwecke am Brückenfundament zerstörungsfrei entfernbar und können anschließend wieder verlegt werden. Diese Möglichkeit ist bei Deckschichten aus z. B. Giesasphalt oder Drahtschottermatten nicht gegeben.
  • Für kleinere Projekte bzw. die private Nutzung erweist es sich als vorteilhaft, die Matratzen auch ungefüllt und die Substratfüllung separat im Handel (Baumarkt) anzubieten. Die Befüllung kleiner Matratzen kann auch vor Ort durch Schüttung mittels z. B. einem Kanalrohr vorgenommen werden. Der Verschluss der Längskompartimente erfolgt dann durch Kabelbinder, Klammern o. ä.
  • Eine Einsatzmöglichkeit im privaten Bereich ergibt sich z. B. in der Befestigung kleiner wasserseitiger Böschungen eines Grundstückes oder eines Bootsliegeplatzes, wo ansonsten aufwendige Rammarbeiten notwendig wären.
  • Wird ein (Fließ-)gewässer für die Sportschifffahrt genutzt, in dem diese Erosionsschutzmatratzen verwendet werden, ergeben sich sowohl Vorteile wie auch ein Nachteil.
  • Für Kanus besteht bei niedriger Abflusstiefe (z. B. unter einer Brücke oder Sohlgleite) eine geringere Gefahr der Beschädigung des Bootes beim Aufsetzen auf eine Erosionsschutzmatratze als bei einer Grundberührung auf einer Grobschotter- oder Steinschüttung, wo mit deutlichen Abschürfungen am Bootskörper zu rechnen ist. Von Nachteil erweist sich für die Erosionsschutzmatratzen die schneidende Wirkung aufsetzender Schwerter oder Pinnen von Segelbooten bei geringer Abflusstiefe.
  • Herstellung der Erosionsschutzmatratzen
  • Die Matratzen selbst entstehen durch das Verbinden – i. Allg. Nähen, wobei Schweißen und Kleben ebenfalls möglich sind – von flächigen Wirrlagen und (Geo-)gittern in zuvor beschriebener Weise. Da Flächengebilde dieser Art bereits als Erosionsschutz-, Drainage- oder Klauenmatten Stand der Technik sind, wird auf die Beschreibung der Herstellung solcher Matten verzichtet. Ebenfalls nicht weiter aufgeführt werden die allgemein bekannten Verfahren zum Verbinden der Matten durch Nähen, Schweißen oder Kleben.
  • Zeichnungen
  • 1: Erosionsschutzmatratze mit allen Komplementen (Stegen) – Draufsicht
  • 2: Erosionsschutzmatratze – einfache Ausführung – Draufsicht
  • 3: Querschnitt der Erosionsschutzmatratze (ohne interne Stege)
  • 4: Zwei Befestigungssysteme für die Erosionsschutzmatratzen – Draufsicht und Querschnitt
  • 5: Darstellung der Frontüberlappung – Längsschnitt
  • 6: Querschnitte der Erosionsschutzmatratzen mit internen flexiblen Stegen (Ausführung als 5-Schicht- und 3-Schicht-Erosionsschutzmatratze)
  • 7: Überlappung mit breitem Seitensteg bei Einzellage der Erosionschutzmatratzen – Querschnitt
  • 8: Maulüberlappung der Erosionsschutzmatratzen bei Einzellage – Querschnitt
  • 9: Überlappungsbereich der Erosionsschutzmatratzen bei Doppellage – Querschnitt
  • 10: Querschnitt der Erosionsschutzmatratzen in Doppellage im Gewässer
  • 11: Querschnitt der Erosionsschutzmatratzen in Einzellage im Gewässer
  • 12: (Draht-)wirrlage
  • 13: (Draht-)wirrlage mit Rechteckgitter
  • 14: (Draht-)wirrlage mit Sechseckgitter (Wabengitter)
  • 15: (Draht-)wirrlage mit großgelochter Verstärkungsfolienlage
  • 16: Drahtwirrlage – Fotografische Aufnahme
  • 17: Drahtwirrlage – 3-D-Nahaufnahme
  • 18: 3 Querschnitte durch die Grenzschichten (Ober- und Unterschicht)
    oben – dreidimensionale Wirrlage mit Hoch-Tief-Struktur
    mittig – dreidimensionale Wirrlage mit Hoch-Tief-Struktur mit darunter befindlicher ebener (Geo-)kunststoffgitterlage
    unten – die dreidimensionale Wirrlage mit Hoch-Tief-Struktur ist unterhalb eines ebenen (Geo-)gitters angeordnet und drückt durch dieses durch
  • 19: Transportschutzhülle/-matte
  • 1
    Längskompartiment
    2
    Frontsteg
    3
    breiter Seitensteg
    4
    hinterer Befestigungssteg
    5
    schmaler Seitensteg
    6
    Flachsteg
    7
    Befestigungslöcher, einfach
    8
    Substratschicht/Füllung
    9
    (Draht-)wirrlage
    10
    Geo-)kunststoffgitter (verstärkend)
    11
    Befestigungslöcher, doppelt
    12
    interner Steg
    13
    Boden-/Bauklammer (Doppelnagel)
    14
    Bodenschraube
    15
    Oberschicht/obere Grenzschicht (bestehend aus Wirrlage und (Geo-)gitter)
    16
    Unterschicht/untere Grenzschicht
    17
    Mittelschicht ((Geo-)kunststoffgitter)
    18
    flexibler interner Steg
    19
    Überlappungsbereich
    20
    obere Lage
    21
    untere Lage
    37
    Erosionsschutzmatratze
    38
    Transportschutzhülle/-matte
    39
    Gurte mit Schlaufen zum Transport (Aufhängung)
    40
    umlaufende Randverstärkung mit Loch-Karabiner-Verschluss

Claims (13)

  1. Erosionsschutzmatratze bestehend aus mindestens drei Schichten, wobei die beiden äußeren Schichten aus einem (Geo-)kunststoff bestehen und die dazwischen befindliche Schicht aus vorwiegend geologischem Substrat halten, dadurch gekennzeichnet – dass die zur Wasserseite angrenzende Oberschicht eine grobe, (vorzugsweise) dreidimensionale Struktur, z. B. eine (Draht-)wirrlage aus Kunststoffendlosfilamenten, besitzt, – dass die Außenseite der oberen Grenzschicht bevorzugt eine räumliche Struktur – Hoch-Tief-Struktur – in der Art von z. B. Höckern oder Waben aufweist, – dass die Struktur des (Geo-)kunststoffes so beschaffen ist, dass Wirbellose bzw. Evertebraten/aquatische Insekten eindringen und sich darin fortbewegen können, die Füllung jedoch gehalten wird, – dass das geologische Substrat (= Füllung) aus Kies, Steinchen und Steinen besteht, welches mit biogenem Material – Totholz- und Rindenstücke, Zapfen, Moos etc. – und/oder Anteilen Tonkügelchen (Geoton) versetzt sein kann, und – dass die Matratze in Längskompartimente (= schlauchartige Unterteilung der Substratschicht/-en) unterteilt ist.
  2. Erosionsschutzmatratze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet – dass die Unterschicht, die an die natürliche Gewässersohle grenzt, ebenfalls eine dreidimensionale Struktur, z. B. Wirrlage aus Kunststoffendlosfilamenten, besitzt, – dass die Außenseite der Unterschicht eine räumliche Struktur –Hoch-Tief-Struktur in der Art von Höckern, Waben o. ä. – aufweist.
  3. Erosionsschutzmatratze nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet – dass eine/beide Grenzschichten (die vorzugsweise dreidimensional strukturierte Unterschicht/Oberschicht) durch ein ebenes Geogitter verstärkt ist/sind, und – dass die Lagen durch Nähen, Schweißen oder Kleben miteinander verbunden sind.
  4. Erosionsschutzmatratze nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet – dass die randständigen zur überlappenden Verlegung (innerhalb einer Lage) bestimmten Längskompartimente eine geringere Substratfüllung (ca. die Hälfte der sonstigen Füllmenge) aufweisen.
  5. Erosionsschutzmatratze nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet – dass die Matratze interne Stege enthält, welche sich in der Substratschicht befinden.
  6. Erosionsschutzmatratze nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet – dass die Matratze mit Stegen – die sich an der Front (Frontsteg), an einer oder beiden Seite(-n) (breite/-r und/oder schmale/-r Seitensteg/-e), an der hinteren Kante (hinterer Befestigungssteg) bzw. zwischen den Längskompartimenten (interner Flachsteg) befinden – ausgestattet ist, die aus miteinander verbundener Ober- und Unterschicht bestehen, und – dass die Stege einzeln vorkommen oder unterschiedlich miteinander kombiniert, z. B. Front- und Seitensteg, werden können.
  7. Erosionsschutzmatratze nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet – dass die Stege mit randstabilisierten Löchern (Lochnieten) oder Doppellöchern für Bodennägel, -schrauben oder -klammern für die Befestigung am Untergrund oder für Schrauben bzw. Nieten zur Verbindung der Matratzen untereinander versehen sind.
  8. Erosionsschutzmatratze nach einem der Ansprüche 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet – dass in den Steg bzw. in die Stege eine verstärkende (Geo-)kunststoffschicht eingearbeitet ist.
  9. Erosionsschutzmatratze nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet – dass die Matratze aus 5 Schichten besteht, bei der Ober- und Unterschicht zwei Substratschichten, die durch eine Geogitterlage getrennt sind, halten.
  10. Erosionsschutzmatratze nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet – dass die Längskompartimentaufteilungen (für die obere und untere Substratschicht) versetzt angeordnet sind.
  11. Erosionsschutzmatratze nach einem der Ansprüche 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet – dass sich durch die Verwendung von Ober- und Unterschicht mit mehr Materialbreite gegenüber der Mittelgeogitterlage mit der Substratfüllung flexible interne Stege ergeben.
  12. Erosionsschutzmatratze nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet – dass ein randständiges Längskompartiment doppellagig (sog. Maulseite) angelegt ist, und in diese doppelte Lage das randständige Längskompartiment der benachbarten Matratze eingefügt wird, wobei alle an dieser Überlappung beteiligten Kompartimente eine geringere Füllung (jeweils ca. 1/3 der üblichen Füllung) als die üblichen Kompartimente aufweisen.
  13. Erosionsschutzmatratze nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet – dass die Oberschicht einen Grau-, Blau-, Grün- oder Beigeton aufweist.
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DE102014004506A1 (de) 2014-03-25 2016-01-21 Christoph Oelsner Fischökologische Wasserkraftanlage
DE102015014591A1 (de) * 2015-11-12 2017-05-18 Christan Mrose Auflastfiltermatratze

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