Tiefgründung

Was ist eine Tiefgründung?

Unter Tiefgründung versteht man Bauverfahren, bei denen die Lasten eines Bauwerks durch Gründungselemente in tiefer liegende, tragfähige Bodenschichten abgeleitet werden. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn die oberflächennahen Schichten nicht die nötige Tragfähigkeit aufweisen oder setzungsempfindlich sind. Durch den Einsatz der Tiefgründung wird die Standfestigkeit von Bauwerken auch auf problematischen Böden sichergestellt.

Tiefgründung –  Möglichkeiten

Es existieren verschiedene Methoden der Tiefgründung, die je nach Baugrundbeschaffenheit, Bauwerksart und wirtschaftlichen Aspekten ausgewählt werden. Zu den gängigsten Verfahren zählen:

Pfahlgründung: Bei der Pfahlgründung werden schlanke, stangenförmige Elemente, sogenannte Pfähle, in den Boden eingebracht, um die Lasten des Bauwerks in tiefere, tragfähige Schichten abzuleiten. Die Einbringung kann durch Rammen, Bohren oder Pressen erfolgen. Pfahlgründungen sind besonders geeignet für Böden mit geringer Tragfähigkeit in den oberen Schichten.

Schlitzwandgründung: Schlitzwände sind tiefreichende, in den Boden eingebrachte Wände aus Beton oder Stahlbeton, die sowohl zur Baugrubensicherung als auch als Gründungselement dienen können. Sie werden in einem zuvor ausgehobenen Schlitz erstellt, der mit Stützflüssigkeit stabilisiert wird, bis der Beton eingebracht ist.

Brunnenfundamente: Brunnenfundamente bestehen aus vertikalen, zylindrischen Schächten, die bis auf die tragfähige Schicht abgeteuft und anschließend mit Beton verfüllt werden. Sie eignen sich für mittlere Tiefen und werden häufig bei Brückenpfeilern oder Masten eingesetzt.

Injektionsgründung: Bei der Injektionsgründung wird ein Bindemittel, meist eine Zementsuspension, unter Druck in den Boden injiziert, um dessen Tragfähigkeit zu erhöhen. Dieses Verfahren wird oft zur Sanierung bestehender Fundamente oder zur Verbesserung der Eigenschaften des Baugrunds angewendet.

Pfahlfundation als Tiefgründung

Die Pfahlfundation ist eine der am häufigsten eingesetzten Methoden der Tiefgründung und zeichnet sich durch ihre Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Baugrundverhältnisse aus. Im Folgenden werden die verschiedenen Aspekte der Pfahlgründung detailliert betrachtet.

Arten von Pfählen: Je nach Herstellungsverfahren, Material und Lastabtragung unterscheidet man verschiedene Pfahltypen:

Ortbetonpfähle: Diese Pfähle werden direkt auf der Baustelle hergestellt, indem ein Bohrloch erstellt und anschließend mit Bewehrung und Beton verfüllt wird. Sie eignen sich besonders für große Lasten und können an die spezifischen Anforderungen des Baugrunds angepasst werden.

Fertigpfähle: Fertigpfähle werden in Werken vorgefertigt und anschließend auf der Baustelle in den Boden eingebracht. Dies kann durch Rammen, Vibrieren oder Pressen erfolgen. Sie bieten den Vorteil einer hohen Qualität durch kontrollierte Herstellung, erfordern jedoch einen aufwendigen Transport und spezielle Einbringgeräte.

Stahlpfähle: Stahlpfähle bestehen aus Stahlrohren oder -trägern und werden meist in den Boden gerammt oder vibriert. Sie sind besonders widerstandsfähig und eignen sich für große Lasten sowie für den Einsatz in schwierigen Bodenverhältnissen.

Holzpfähle: Historisch wurden Holzpfähle häufig verwendet, insbesondere in wasserreichen Gebieten. Heute finden sie vor allem bei temporären Konstruktionen oder in speziellen Fällen Anwendung. Ihre Tragfähigkeit ist begrenzt, und sie sind anfällig für biologische Zersetzung, sofern sie nicht permanent unter Wasser stehen.

Lastabtragung bei Pfählen: Die Übertragung der Bauwerkslasten auf den Baugrund erfolgt bei Pfählen über zwei Mechanismen:

Spitzendruck: Der Pfahl überträgt die Last direkt auf eine tiefer liegende, tragfähige Schicht, auf die er mit seiner Spitze aufsetzt. Dieser Mechanismus ist besonders effektiv, wenn in erreichbarer Tiefe eine feste Schicht vorhanden ist.

Mantelreibung: Hierbei wird die Last durch Reibung entlang der Mantelfläche des Pfahls auf den umgebenden Boden übertragen. Dieser Mechanismus ist vor allem in kohäsiven Böden von Bedeutung, in denen keine tragfähige Schicht in angemessener Tiefe vorhanden ist.

Bemessung und Planung der Tiefgründung

Die Planung einer Pfahlgründung erfordert eine sorgfältige Analyse des Baugrunds sowie der zu erwartenden Lasten. Wichtige Schritte hierbei sind:

• Baugrunduntersuchung: Ermittlung der Schichtabfolge, Bodenkennwerte und Grundwasserverhältnisse.

• Pfahlstatik: Berechnung der erforderlichen Pfahllänge, des Durchmessers und der Anzahl der Pfähle basierend auf den Lasten und Bodenverhältnissen.

• Auswahl des Pfahlsystems: Entscheidung für einen geeigneten Pfahltyp und das entsprechende Einbringverfahren.

• Nachweis der Tragfähigkeit: Durchführung

Das Kappen von Bohrpfählen

Nach der erfolgreichen Herstellung einer Tiefgründung (Pfahlgründung) folgt ein unverzichtbarer Schritt für die Weiterverarbeitung und Integration der Pfähle in das Bauwerk: die Pfahlkopfbearbeitung, auch als Kappen von Bohrpfählen bekannt.

Bohrpfähle werden in der Regel mit einer Überlänge hergestellt, um sicherzustellen, dass sie bis in die tragfähige Bodenschicht reichen und keine Schwachstellen durch Bodenvermischung oder unkontrollierte Setzungen entstehen. Nach dem Aushärten des Betons müssen die oberen, oft schadstoffbelasteten oder ungleichmäßig verdichteten Bereiche entfernt werden, um eine kraftschlüssige Verbindung mit dem darüberliegenden Fundament oder dem Bauwerk zu gewährleisten.

Das Kappen von Bohrpfählen ist daher eine zentrale Aufgabe im Spezialtiefbau, die präzise Planung, spezialisierte Verfahren und den Einsatz geeigneter Maschinen erfordert. 

Eine effiziente, sichere und qualitative Methode ist die Brextor® Methode. Mit diesem Verfahren werden nicht nur einzelne Pfähle, sondern auch alle Arten von Pfahlwänden (tangential, überschnitten und aufgelöst) schonend maschinell bearbeitet. Die Arbeit wird von einer Person und einer Maschine erledigt. Wetterbedingungen haben hier keinen Einfluss auf die Leistung.