Klimasichere Normen für die Planung, den Bau und die Instandhaltung von Straßen

Der Straßenverkehr ist für Wirtschaft und Gesellschaft weltweit von wesentlicher Bedeutung. 2017 machte der Straßenverkehr in der EU28 73,3 % des Gesamtvolumens des Landgüterverkehrs und 80,1 % des Personenverkehrs aus. Um eine ununterbrochene Verfügbarkeit des Straßennetzes zu gewährleisten, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Widerstandsfähigkeit der Straßenverkehrsinfrastruktur gegenüber Witterungsextremen und dem Klimawandel zu erhöhen, mit denen parallel und in Synergien die anderen Herausforderungen im Straßenverkehr angegangen werden sollten, wie sein allmähliches Wachstum und die Verringerung der CO2-Intensität des Verkehrs im Einklang mit der CO2-neutralen Strategie.

Ein wirksamer Weg, um die Widerstandsfähigkeit des Straßenverkehrs zu erhöhen, besteht darin, Bau- und Konstruktionsstandards zu ermitteln, zu entwickeln oder zu überarbeiten und anschließend umzusetzen. Diese Tätigkeiten sollten in einen standardisierten und gut beschriebenen Prozess einbezogen werden, der darauf abzielt, die Widerstandsfähigkeit des Straßennetzes insgesamt zu erhöhen. Der Anpassungsrahmen für die Straßeninfrastruktur wurde im Projekt ROADAPT (Roads for today, adapted for tomorrow) beschrieben und erprobt. Der Anpassungsrahmen wird auch im PIARC-Bericht (2015) behandelt, in dem vier Hauptschritte festgelegt sind:

1. Ermittlung von Umfang, Variablen, Risiken und Daten mit Schwerpunkt auf Klimaszenarien für das jeweilige Gebiet und Expositions- und Sensitivitätsanalysen von Straßengütern gegenüber dem Klimawandel.
2. Risiken bewerten und priorisieren. Diese Phase umfasst die Schwachstellenanalyse, die durchgeführt wird, um kritische Elemente der Straßeninfrastruktur zu identifizieren.
3. Entwicklung und Auswahl von Anpassungsreaktionen und -strategien. In dieser Phase werden die in den Phasen 1 und 2 ermittelten Anpassungsreaktionen ermittelt, ausgewählt und priorisiert.
4. Integration der Ergebnisse in Entscheidungsprozesse. Insbesondere sollten die Ergebnisse der Stufen 1-3 effektiv in Vermögensverwaltungsanlagen, Investitionspläne, Verkehrsmanagementstrategien und andere strategische Dokumente und Standards integriert werden.

Güter für den Straßenverkehr, die überarbeitete geprüfte Normen erfordern, können in die folgenden Kategorien eingeteilt werden.

Straßenpflaster

Die mit dem Klimawandel verbundenen Hauptrisiken für die Straßenoberfläche sind, je nach Klimazone, extreme Hitze und Sonneneinstrahlung, ein höheres Auftreten von Starkregen und Temperaturschwankungen um den Gefrierpunkt.

Sehr hohe Temperaturen manifestieren sich durch ein erhöhtes Risiko von Asphaltbruch, Spülung und Blutung von bituminösen Oberflächen und/oder Rissbildung. Wenn die Temperatur des Asphaltgemischs steigt, verliert die Bindemittelphase an Steifigkeit und die irreversiblen Verformungen, die durch statische oder dynamische Verkehrsbelastungen verursacht werden, werden sich schneller ansammeln. Mögliche Lösungen sind u. a. folgende:

• Anpassung des bituminösen Gemischdesigns (Verwendung von Bindemitteln mit höherem Erweichungspunkt, einschließlich Polymermodifikation von Bitumen, Auswahl des stärkeren Aggregatskeletts);
• Anpassung der strukturellen Gestaltung des Pflasters (flexible, semi-starre und starre/Verbundkonstruktionen);
• Verstärkter Einsatz von Beton aufgrund seiner höheren Temperaturbeständigkeit und anderer Vorteile (längere Lebensdauer, Möglichkeit erhöhter Last, geringerer Wartungsbedarf), wenn auch etwas höhere Anschaffungskosten.
• Änderung der Konstruktion der Betonpflastermischung, um die benötigte Wassermenge zu reduzieren.
• Erhöhen Sie die Reflektivität (Albedo) der Fahrbahnoberfläche, z. B. durch Verwendung von hellen, farbigen Elementen auf der Straße oder reflektierenden Beschichtungen von Fahrbahnoberflächen.
• Kühlpflaster mit Wasser.

Zu den primären Auswirkungen einer Zunahme der Häufigkeit bei intensiven Niederschlägen gehören Wasserschäden an Asphalt, reduzierte Tragfähigkeit von unteren Straßenschichten und reduzierte Sicherheit und Komfort für den Benutzer (weniger Reibung, weniger Komfort). Mögliche Anpassungsreaktionen, ähnlich denen, die mit Temperaturschwankungen und einer höheren Frequenz von Gefrier-/Tauzyklen umgehen, sind:

• Verwendung von durchlässigen/Widerstandsbelägen. Wasser wird in der Pflasterstruktur gespeichert und in den Boden infiltriert oder durch ein Entwässerungssystem eingeleitet.
• Verwendung von porösen Oberschichten, die die Entwässerung des Wassers zu den Seiten der Straße erleichtern und Aquaplaning verhindern können.
• Für Betonoberflächen werden höhere Zementgehalte und niedrigere Wasserzementverhältnisse empfohlen.
• Entwicklung von hydrophoben Beschichtungen, die für den Einsatz auf der mikromechanischen und oder Pflasteroberfläche geeignet sind.

Straßenentwässerungssysteme

Die Kapazität des Entwässerungssystems sollte an eine höhere Intensität und Häufigkeit extremer Regenfälle angepasst und durch Wasserspeichereinrichtungen (z. B. Staudämme, Stauseen) und bauliche Schutzmaßnahmen (Deichen, Böschungen) ergänzt werden. Das Design für die Rohre sollte angepasst werden, um höhere Wassermengen innerhalb kurzer Zeit aufzunehmen. Bei der Festlegung der Kapazitätsgestaltung des Entwässerungssystems sollten die Intensitäts-Dauer-Frequenz-Kurven (IDF-Kurven) unter Berücksichtigung des Einflusses des Klimawandels und der Aktualisierung dieser IDF-Kurven mit den Niederschlagseigenschaften, die in zukünftigen Klimaszenarien projiziert werden, verwendet werden.

Brücken und ähnliche Infrastrukturen

Die wichtigsten Aspekte des Klimawandels, die für die Planung, den Bau und das Management bestehender Brückenstrukturen relevant sind, sind ein höheres Hochwasservorkommen, eine höhere Ableitung von Flüssen, Erosion und Neigungsinstabilitäten sowie Temperaturschwankungen. Die derzeit verwendeten Normen für Brückenkonstruktionen weisen eine erhebliche Beständigkeit gegen diese Auswirkungen auf; dennoch ist die Erforschung neuer klimasicherer Standards im Gange.

Vegetation entlang der Straßen

Die Vegetation entlang der Straßen trägt zum Umweltschutz bei, insbesondere zur Verringerung von Lärm und Verschmutzung, und kann auch eine Anpassungsfunktion haben, zum Beispiel den Schutz der Straße vor direkter Sonneneinstrahlung. Auf der anderen Seite kann eine unsachgemäße Nutzung der Vegetation entlang der Straße ein Risikofaktor für Verkehrsstörungen sein, wenn extreme Wetterereignisse auftreten, und kann auch die Verkehrssicherheit beeinträchtigen. Die Empfehlungen für den Aufbau klimaresistenter Straßen umfassen daher den Ersatz reifer Bäume durch Hecken (mit elastischen Holzpflanzen, die für eine bestimmte Klimazone geeignet und besser angepasst sind) und die Vegetation in ausreichender Entfernung von der Straße anpflanzen.

Der Klimawandel wird sich auch auf die Straßenerhaltung auswirken, die daher beim Umgang mit klimaresistenter Straßeninfrastruktur berücksichtigt werden muss. Alle Wartungsleistungen sind zu beachten, wie Reinigung und Wartung von Entwässerungssystemen, Beseitigung von Sturmschäden, Reinigung von Straßen, Beschneiden von Bürsten und Schnee und Eisentfernung. Die Effizienz von Anpassungsmaßnahmen und Wartungsplanung kann durch Verkehrstelematikelemente, insbesondere Online-Kameras, Wetterstationen, Straßenlastsensoren und fortschrittliche Telematiksysteme, die in der Lage sind, den Verkehrsfluss zu regulieren und Verkehrsüberlastungen zu verhindern, angemessen ergänzt werden.

IPCC -Kategorien

Strukturell und physisch: Design- und bautechnische Optionen, Strukturell und physisch: technologische Optionen

Stakeholderbeteiligung

Die Ermittlung, Entwicklung und Umsetzung klimasicherer Normen für die Straßenverkehrsinfrastruktur erfordert die Einbeziehung einer breiten Palette von Interessenträgern. Der Prozess wird in der Regel von den für das Straßenverkehrsmanagement zuständigen Verwaltungen und/oder Agenturen ausgelöst und koordiniert. Diese Themen werden von Forschungseinrichtungen im Bereich der nachhaltigen Entwicklung im Verkehrsbereich wissenschaftlich unterstützt, wie z. B. FEHRL (Forum of European National Highway Research Laboratories) sowie von auf Klimaforschung spezialisierten Forschungsinstituten, die Inputdaten für die Risiko- und Verwundbarkeitsbeurteilung liefert. Einmal identifiziert, werden die neuen Baustandards von Bauunternehmen umgesetzt, die im Bereich des Ingenieurbaus tätig sind.

Erfolgsfaktoren und Hemmnisse

Da die Umsetzung neuer oder überarbeiteter Normen hauptsächlich im Rahmen des Wiederaufbaus bestehender oder des Baus neuer Infrastrukturen erfolgt, hängt die Wirksamkeit der Anpassungsmaßnahmen von Plänen zur Entwicklung der Straßeninfrastruktur ab. Weitere wichtige Erfolgsfaktoren sind die Verfügbarkeit und Qualität detaillierter Hintergrundwissen über das Risiko des Klimawandels und die Anfälligkeit des Straßennetzes in einem bestimmten Bereich sowie ausreichende institutionelle, finanzielle und personelle Ressourcen.

Der Bau neuer Straßen oder die Anpassung bestehender Straßen an neue klimageprüfte Normen können im Widerspruch zu territorialen Entwicklungsplänen (z. B. Wohnungsbau), anderen sektoralen Strategien oder Umweltschutzzielen stehen. Die Identifizierung und Lösung potenzieller Konflikte ist daher in der Anfangsphase der Straßenplanung und -konstruktion erforderlich.

Kosten und Nutzen

Die Kosten hängen von der Größe des Interessengebiets, der Länge des Straßennetzes, mit dem die Anpassungsmaßnahmen zu tun haben, dem Grad der Risiken des Klimawandels für die Straßenverkehrsinfrastruktur und den spezifischen Typologien der Anpassungsmaßnahmen ab. Die Finanzmittel werden in der Regel von den Straßenbehörden bereitgestellt; Sie könnten aus öffentlichen Haushalten kofinanziert werden, die auf die Anpassung an den Klimawandel und die Entwicklung von Infrastrukturen abzielen, wobei europäische Finanzinstrumente genutzt werden könnten.

Es wird erwartet, dass die wichtigsten Vorteile im Zusammenhang mit der Gewährleistung der Konnektivität und des Betriebs des Straßenverkehrsnetzes auch bei extremen Witterungsereignissen und veränderten klimatischen Bedingungen liegen, was sich positiv auf wirtschaftlichen Wohlstand, Sicherheit und Wohlergehen auswirkt. Darüber hinaus werden langfristige Einsparungen bei den Betriebs- und Wartungskosten der Verkehrsinfrastruktur erwartet.

Rechtliche Aspekte

Das wichtigste strategische Dokument der EU für die Anpassung des Verkehrs an den Klimawandel ist das Weißbuch über den Verkehr „Fahrplan zu einem einheitlichen europäischen Verkehrsraum – hin zu einem wettbewerbsfähigen und ressourcenschonenden Verkehrssystem“. Eines der Ziele dieser Strategie besteht darin, sicherzustellen, dass die von der EU finanzierte Verkehrsinfrastruktur dem Energieeffizienzbedarf und den Herausforderungen des Klimawandels (Klimaresilienz der Gesamtinfrastruktur) Rechnung trägt. Auf nationaler Ebene werden die Entwicklung des Straßenverkehrs, seine Nachhaltigkeit und seine Anpassung an den Klimawandel durch nationale Verkehrsstrategien und in einigen Fällen durch nationale Anpassungspläne an den Klimawandel angegangen, in denen die Prioritäten und Maßnahmen für jeden Sektor festgelegt sind. Die technischen Normen für die Planung und den Betrieb der Straßenverkehrsinfrastruktur sind in den nationalen Rechtsvorschriften festgelegt.

Umsetzungszeitraum

Die Zeit, die für die Umsetzung einer vollständigen Überarbeitung klimasicherer Normen für die Straßeninfrastruktur benötigt wird, kann je nach Land und Umfang zwischen 1-3 Jahren variieren. Die Umsetzung vor Ort kann von Monaten bis zu mehreren Jahren dauern, je nach Größe und Komplexität der Bauarbeiten.

Lebensdauer

Die überarbeiteten Normen für den Bau neuer Straßeninfrastrukturen und die Modernisierung und Wartung bestehender Straßen haben in der Regel eine Lebensdauer zwischen 25 und 100 Jahren. Die Lebensdauer der Straßeninfrastruktur beträgt mehrere Jahrzehnte, abhängig vom Wartungs- und Betriebszustand (z. B. Verkehrslast, natürliche Bedingungen usw.).

Webseiten:

Referenz: