Festigkeit von Holzsperren im Wildbachverbau

Im Wildbachverbau wird als Baustoff gelegentlich auch Holz eingesetzt. Die Lebensdauer von Holzsperren ist allerdings insbesondere durch den Befall von holzabbauenden Pilzen meist kürzer als von Werken aus Stein oder Beton. Es ist deshalb wichtig, den Zustand von Holzverbauungen in regelmässigen Abständen neu zu beurteilen. Die Zusammenhänge zwischen Holzart, Bauausführung und Lebensdauer sind wenig bekannt, und es gibt in der Verbaupraxis daher immer noch offene Fragen.

Vor diesem Hintergrund wurde 1996 bei Hergiswil im Kanton Nidwalden eine Sperrentreppe erstellt (Abb. 1, links). Das Forstamt stützte sich dabei massgebend auf die Art und Anordnung der Werke ab, welche die Eidgenössische Forschungsanstalt WSL zuvor vorgeschlagen hatte. Teil des Verbauungsprojektes war, den zeitlichen Verlauf der Holzfestigkeit und die Besiedlung der Sperren mit holzabbauenden Pilzen zu beschreiben.

Die Verbauung "Steingraben" in einem Seitengerinne des berüchtigten Steinibaches besteht aus insgesamt 15 Holzsperren, die abwechslungsweise aus Fichten- und Tannenholz sowie in Rinde und entrindet gebaut sind. Es handelt sich dabei um zweiwandige Holzkasten mit Ausfachung zwischen den Längshölzern und Zangen aus Holz sowie Sperrenflügeln aus Drahtsteinkörben (Abb. 2). Alle untersuchten Sperren befinden sich auf einem kurzen Abschnitt des Gerinnes und sind gleichzeitig entstanden. Damit treten wichtige Einflussfaktoren auf die Lebensdauer wie zum Beispiel die Höhenlage, Exposition oder das Sperrenalter in den Hintergrund.

Alle Werke waren bei der letzten Erhebung im Jahr 2013, also 16 Jahre nach dem Bau, immer noch voll funktionstauglich. Die Rinde der Fichten- und Tannenhölzer hatte sich bereits fünf Jahre nach dem Bau grösstenteils gelöst. Drei Jahre nach dem Bauabschluss entstanden an den Sperren die ersten Fruchtkörper von Fäulepilzen (Gemeiner Spaltblättling und Zaunblättling, Abb.3 ). In den nachfolgenden Jahren kamen insbesondere im Einbindungsbereich des obersten Längsholzes weitere Pilze dazu (Hallimasch, blauender Saftporling, Zaunblättling und Fenchelporling, Abb. 3). Im Verlaufe der Zeit liessen sich insgesamt 18 verschiedene Pilzarten unterscheiden.

Auf Totholz stellt man üblicherweise eine zeitliche Abfolge der Fäulepilze fest. Über Initial-, Optimal- und Finalphase schreitet der Holzabbau voran, und die Festigkeit des Holzes nimmt entsprechend ab. Diese sogenannte Sukzession konnte an den untersuchten Holzsperren ebenfalls beobachtet werden.

Allerdings traten an zwei Sperren schon drei Jahre nach Fertigstellung der Sperrentreppe erste Vertreter potenzieller Holzabbauer der Optimalphase auf. Auf diesen beiden Sperren war somit die Initialphase mit Vertretern von Schimmel- und Schleimpilzen sowie Schlauch- und Schichtpilzen nur von kurzer Dauer. Bereits sieben Jahre nach dem Bau der Sperren erschien mit dem Steifporling eine Weissfäuleart, die möglicherweise bereits zur Finalphase gehört.

Die Beurteilung des Eindringwiderstandes mit dem Schraubenzieher ergab bereits vier Jahre nach dem Bau erste begrenzte Anzeichen von Holzabbau. In den folgenden Jahren nahm die Vermorschung langsam zu. Nur zwei Sperren wiesen bei der letzten Erhebung im August 2013 keine Faulstellen auf. In den Randbereichen der übrigen Sperren war die Holzfestigkeit weitaus häufiger reduziert (80%) als in den ständig benetzten Abflussbereichen (20%). Generell traten die Faulstellen überwiegend am oberen Sperrenbereich auf. Der wassergesättigte Sperrenfuss hingegen war praktisch frei von Fäulen.

Nach 15 Jahren liess sich zwischen Werken aus Fichten- und Tannenholz kein deutlicher Unterschied in der Festigkeit erkennen. Sperren aus entrindetem Holz hatten mehr Faulstellen als solche in Rinde, insbesondere bei Fichte.

Im Rahmen der Bohrwiderstandsmessung wiesen nur 29 von 315 Bohrungen (6%) eine verringerte Festigkeit auf. Lediglich sechs davon befanden sich im Ablussbereich. Bei den obersten Längshölzern fielen 90% der gesamten Bohrlänge mit reduziertem Widerstand in die Randbereiche. Am stärksten reduziert war der Bohrwiderstand bei Fichtensperren ohne Rinde, am wenigsten bei Fichte in Rinde. Tannensperren in Rinde sind tendenziell stärker von Fäule betroffen als ohne Rinde. Die Bohrdaten weisen auf einen besseren Holzzustand am Sperrenfuss hin als im obersten Längsholz. Trotz geringer Unterschiede sind die Sperren aus Fichten- und Tannenholz insgesamt in einem ähnlichen Zustand.