Grundbau mit Pfählen ist eine seit Jahrtausenden genutzte Gründungsmethode und findet vor allem auf weichem oder wässrigem Baugrund Verwendung, um Weichschichten zu überbrücken, die keine ausreichende Tragfähigkeit aufweisen. Auch bei engen Baustellen kommen Pfahlgründungen für die Tiefgründung zum Einsatz. Die Unterscheidung von Pfählen erfolgt nach der Art der Herstellung der Pfahlelemente sowie dem Einbau und dem Verfahren, wenn die Pfähle in den Boden eingebracht werden.
Unterschiedliche Herstellung von Pfählen
Man unterscheidet Fertigpfähle sowie Ortbeton- und Verbundpfähle. Während Fertigpfähle bereits in Teilstücken oder in der ganzen Länge vorfabriziert und montiert sind, werden Ortbetonpfähle erst vor Ort auf der Baustelle im Bohrloch betoniert. Verbundpfähle hingegen bestehen aus einem vorgefertigten Tragglied aus Stahl oder Beton, das man in ein Bohrloch einführt und dort mit Zementmörtel verpresst. Dadurch entsteht ein Verbund aus Baugrund und Tragglied in Form eines Verpresspfahls. Eine weitere Untergruppe sind Elemente, die mit Vorspannung hergestellt und als Anker bezeichnet werden. Verbundanker verfügen wiederum über ein vorgefertigtes Tragglied, Verpressanker ihrerseits werden im Bohrloch mit Zementmörtel verpresst.
Einbau von Pfahlgründungen
Pfahlgründungen baut man in unterschiedlicher Form ein. Die Auswahl der Einbauform erfolgt unter anderem in Abhängigkeit von den örtlichen Gegebenheiten:
- Bohren: Moderne Bohrverfahren sind in der Regel lärm- und erschütterungsarm.
- Rammen: Für den Rammvorgang ist ein platzaufwendiges und in der Regel schweres Rammgerät erforderlich, das starke Erschütterungen und Lärm verursacht. Vorzugsweise kommt Rammen daher an Standorten zur Verwendung, die nicht dicht bebaut sind, beispielsweise für die Gründung von Windkraftanlagen.
- Rütteln
- Schrauben
- Verpressen
- Spülen
Man unterscheidet zwischen Pfahlgründungsverfahren, bei denen das Erdreich vollständig verdrängt wird und solchen, bei denen Erdaushub entsteht. Zum sogenannten Verdrängungsbohren gehören Bohrtechniken, die den Boden vollständig verdrängen und keinen Aushub produzieren. Dies ist vorteilhaft, da kein Aushub entsorgt werden muss, was speziell bei kontaminierten Böden sehr aufwendig wäre. Zudem sorgt die vollständige Verdrängung des Bodens für eine Verdichtung des Untergrunds. Dagegen stehen Pfahlgründungen mit Erdaushub.
Spezielle Normen im Tiefbau
Insgesamt liegen etwa 160 europäische und deutsche Normen vor, die Festlegungen mit Relevanz für den Bereich Tiefbau haben. Die vollständige Auflistung aller für den Tiefbau relevanter Normen würde diesen Rahmen sprengen. Daher erfolgt an dieser Stelle lediglich eine spezifische Auswahl einzelner Normen im Bereich Boden und Bodenuntersuchungen sowie Pfahlgründungen.
Normen für Boden und Bodenuntersuchungen
Im Bereich der Klassifizierung von Böden für bautechnische Zwecke hat die DIN 18196 Bedeutung, die das hierfür in Deutschland gebräuchliche Klassifizierungssystem festlegt. Die Einteilung erfolgt unter anderem nach Korngröße und danach, ob der Boden organischen Ursprungs ist.
Für den Bereich geotechnischer Erkundungen und Untersuchungen ist auch die DIN EN ISO 14688-1 zu nennen, die eine entsprechende Benennung, Beschreibung und Klassifizierung von Boden festlegt. Die sinngemäß analoge Festlegung für Fels ist in der DIN EN ISO 14689-1 enthalten. Ergänzend regelt die DIN EN ISO 22475-1 die Probenentnahmeverfahren und Grundwassermessungen. In der DIN 4023 schließlich ist die zeichnerische Darstellung der Ergebnisse von geologischen Bohrungen und sonstigen direkten Aufschlüssen geregelt. Die Norm definiert sowohl die Darstellung von Bodenarten, Felsarten und Bodengruppen als auch deren Darstellung im Bohrprofil.
Normen für die Planung und Ausführung von Pfahlgründungen
Eine Reihe von nationalen und europäischen Normen sind für Pfähle relevant. Für den Einsatzbereich Berechnung und Bemessung unter anderem:
- DIN EN 1997-1 Eurocode 7 - Teil 1 der Norm Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik legt allgemeine Regeln fest. Der nationale Anhang ergänzt national festgelegte Parameter für Deutschland.
- DIN 1054: trifft Festlegungen zum Baugrund und definiert Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau. Die Norm beinhaltet ergänzende Regelungen zu DIN EN 1197-1.
- DIN 12794 trifft Festlegungen für Betonfertigteile und Gründungspfähle.
- DIN EN 1993-5 - Teil 5 der Norm für die Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten behandelt Pfähle und Spundwände.
Bauartspezifische Normen sind Ausführungsnormen. Sie beschreiben, wie die einzelnen Pfahlarten ausgeführt, hergestellt, konstruktiv durchbildet und qualitätsgesichert werden. Es gelten folgende Ausführungsnormen:
- DIN EN 1536: Die Norm beinhaltet Festlegungen für die Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau - Im Speziellen für Bohrpfähle. Die DIN SPEC 18140 enthält Ergänzungen zur DIN EN 1536.
- DIN EN 12699: Die Norm regelt die Ausführung spezieller geotechnischer Arbeiten, behandelt also den Spezialtiefbau für Verdrängungspfähle. Die DIN SPEC 18538 enthält Ergänzungen zur DIN EN 12699.
- DIN EN 14199: Die Ausführung besonderer geotechnischer Arbeiten für Mikropfähle, also Pfähle mit kleinen Durchmessern, wird in dieser Norm geregelt. Wiederum enthält die DIN SPEC 18539 ergänzende Festlegungen zur DIN EN 14199.
- DIN EN 1538: Diese Norm legt die Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten für Schlitzwände fest. Schlitzwände errichtet man häufig im Sinne von Pfahlgründungen.
- DIN 4126: Norm für den Nachweis der Standsicherheit von Schlitzwänden
- DIN EN 1537: Die Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau für Verpressanker wird in dieser Norm definiert. Enthalten sind auch spezifische Festlegungen zur Qualitätssicherung im Rahmen der Pfahlprüfung. Über ein spezielles Spann- und Prüfsystem ermöglicht man bei der Pfahlprüfung die Krafteinbringung zu kontrollieren. Man unterscheidet die Eignungsprüfung und die Abnahmeprüfung nach der Herstellung des Pfahles. Pfahlintegrität sowie statische und dynamische Pfahlprobebelastungen werden zudem durchgeführt.
- DIN EN 14490: Die Norm regelt die Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau für Bodenvernagelung. Da für Böschungssicherungen und Bodenvernagelungen oftmals Mikropfähle verwendet werden, kann diese Norm entsprechend Relevanz für die Gründungsarbeiten haben.
