Lärm- und erschütterungsreduzierte Bohrpfähle
Pfahlgründung als Variante der Tiefgründung
Die Pfahlgründung ist ein Element der Tiefgründung. Sie hat in den letzten Jahren eine gewaltige technische Entwicklung durchlaufen. Die Verbesserung von Verrohrungsmaschinen und Bohrgeräten war an diesem Fortschritt der Tiefgründung maßgeblich beteiligt. Denn was bis vor kurzem noch unvorstellbar war, stellt nun kein Problem mehr dar: Es ist möglich, Vollverdrängungsbohrpfähle mit bis zu 2,5 m Durchmesser in über 100 m Tiefe kontrolliert und erfolgreich abzuteufen.
Beim Prinzip der Pfahlgründung wird die Last eines Bauwerks mittels Bohrpfählen auf tieferliegende Bodenschichten mit höherer, geeigneter Tragfähigkeit abgetragen. Diese Bauart ist dann notwendig, wenn der Baugrund keine oder eine zu geringe Tragfähigkeit aufweist. Bohrpfähle können auf verschiedene Arten hergestellt werden. Die Auswahl orientiert sich an den Gegebenheiten des Bodens und den technischen und finanziellen Rahmenbedingungen der Baustelle. Der Herstellungsprozess von Bohrpfählen lässt sich in vier Schritten darstellen:
- Sicherung der Bohrlochwand
- Fördern des Bodens
- Armieren
- Betonieren
Die so entstandenen Bohrpfähle übertragen nun die Bauwerkslasten durch Mantelreibung, also der Reibung des Pfahls mit dem ihn umgebenden Baugrund, und den Spitzendruck über den Pfahl auf den Untergrund. Je nach Bodenbeschaffenheit variieren die dargestellten Arbeitsschritte, jedoch ist die Sicherung der Bohrlochwand unablässig, sind die zu durchbohrenden Böden nicht standfest.
Vollverdrängungsschneckenbohrpfahl - ein Ortbetonpfahl
Das Pfählen ist eine der ältesten Gründungsmethoden. Es gibt verschiedene Arten von Pfählen, die bereits in der Herstellung differieren. Man unterscheidet zwischen Fertigpfählen, Verbundpfählen und Ortbetonpfählen. Fertigpfähle sind, wie der Name schon sagt, industriell vorgefertigt und werden in Teilstücken montiert. Verbundpfähle bestehen aus ebenfalls vorgefertigten Traggliedern, die innerhalb des vorgebohrten Bohrlochs mit Zementmörtel verpresst werden.
Neben der geringen Lärmbelastung und der verminderten Erschütterung des Bodens profitiert man beim Einsatz von Schneckenbohrpfählen hauptsächlich von deren Eigenschaft während des Betonierens im Boden zu verbleiben. Man nennt diese Sonderform des Bohrpfahls "Ortbetonpfahl".
Das Prinzip funktioniert folgendermaßen: Der Vollverdrängungspfahl ist eine hohle Endlos-Bohrschnecke, die bis zur benötigten Tiefe in den Boden geschraubt wird. Dann wird Beton durch die hohle Bohrschnecke gepresst und verdrängt sie so Stück für Stück nach oben hin, bis der gesamte Hohlraum betoniert und die Bohrschnecke vollständig gehoben ist. Die Bohrlochwände müssen nicht verrohrt werden, da die Wendelung des Vollverdrängungsschneckenbohrpfahl die Wände stützt. Weil die Wendelung des Bohrers mit Erde ausgefüllt ist, wird die komplette Bohrlochwand gestützt. Nach Entfernung des Bodenaushubs wird die Armierung in den Beton eingerüttelt, bevor dieser abbindet. Nach vollständigem Aushärten des Betons wird der Pfahl nun auf Sollhöhe gekappt.
Ein weiteres Merkmal, das den Vollverdrängungsschneckenbohrpfahl von anderen Vollverdrängungspfählen unterscheidet, ist die Beständigkeit, mit der er Boden fördert. Während des Bohrens wird der restliche Aushub, der nicht verdrängt werden konnte, über die Wendeln der Schnecke kontinuierlich nach oben transportiert und kann entfernt werden.
Vollverdrängungsbohrpfähle im Überblick
Bei der Pfahlgründung wird je nach vorgefundener lokaler Bedingung aus unterschiedlichen Möglichkeiten das geeignetste Verfahren gewählt. Man unterscheidet zwischen Ramm- und Rüttelpfählen, Bohrpfählen, Verschraubungspfählen sowie Teil- und Vollverdrändungsbohrpfählen bzw. dem Vollverdrängungsschneckenbohrpfahl. Der Vollverdrängungsschneckenbohrpfahl ist ein Vollrohr (oder Halbohrrohr) mit einer relativ schmalen Schneckenwendel, der beim Eindrehen in den Grund den Boden vollständig verdrängt. Damit unterscheidet er sich vom bloßen Schneckenbohrpfahl, der den Boden nur teilweise zu Tage fördert oder an die Seiten hin verdrängt und somit zu den Teilverdrängern gezählt wird. Je nach Bodenbeschaffenheit und Bedingung des umgebenden Gebiets kommen Voll- oder Teilverdrängung zum Einsatz.
Vorteile vom Vollverdrängungsschneckenbohrpfahl
Gerade im innerstädtischen Bereich erschweren Platzmangel und die geringe Erschütterungs- oder Lärmtoleranz der Umgebung die Baumaßnahmen. Dann fällt die Wahl bei der Frage, welche Vollverdrängungsbohrpfähle am besten geeignet seien, in der Regel auf den Schneckenbohrer. Er verursacht wenig Lärm und kaum Erschütterung. Baustellen mit wenig Platz entscheiden sich für Vollverdrängungsbohrer, weil sie keinen Aushub produzieren, sondern den Boden verdrängen. Eine Sicherung der Bohrlochwand wird überflüssig, da die mit Erde gefüllte Wendelung des Bohrers als hinreichende Stütze fungiert. Ein weiterer, nicht unerheblicher Vorteil des Schneckenbohrers ist der Zeitfaktor. Denn der Bohrer muss beim Ortbetonpfahl nicht erst entfernt werden, bevor betoniert werden kann. Das spart einen ganzen Arbeitsschritt und somit einen vergleichbar großen Abschnitt an Arbeitszeit ein, besonders wenn viele Pfähle gesetzt werden müssen.
Mögliche Nachteile vom Vollverdrängungsschneckenbohrpfahl
Nachlassendes Tragverhalten des Bohrpfahls kann zu Schäden an der Bausubstanz führen. Das passiert dann, wenn die Mantelreibung durch Auflockerung des umgebenden Erdreichs nicht mehr stark genug ist und der Baugrund sich setzt. Es ist bekannt, dass die Bewegung des Bohrwerkzeuges im Bohrloch einer von vielen Faktoren für das Entstehen von Bodenauflockerungen ist. Nicht bewiesen, aber anzunehmen ist, dass die Dynamik des Schneckenbohrers in geringfügigem Maß zu Auflockerungen des Baugrundes führen kann. Allerdings sollte diese Auflockerung eigentlich durch die Verdrängung des Bodens durch die Vollverdrängungsbohrpfähle ausgeglichen werden.