Sicher gründen auf weichen und organischen Böden mit Fertigteilrammpfählen

Hohe Tragfähigkeit und geringe Verformungen sowie schnelle Herstellung machen Fertigteilrammpfähle zu einem Pfahlsystem im Spezialtiefbau, das bei Pfahlgründungen auf sehr weichen und organischen Böden oft die wirtschaftlichste und zugleich technisch beste Lösung darstellt. Es handelt sich hierbei um schlanke Pfähle mit hoher Tragfähigkeit für die rasche Herstellung von Pfahlgründungen. Fertigteilrammpfähle sind insbesondere für die Gründung von Offshore-Bauwerken, Windenergieanlagen sowie Brückenbauwerken ein anerkanntes und bewährtes Pfahlsystem im Spezialtiefbau.

Sicher gründen auf Böden mit Fertigteilrammpfählen

Anwendung von Fertigteilrammpfählen

Pfahlgründungen für Windenergieanlagen können sehr herausfordernd sein. An den windreichsten Standorten in Küstennähe ist oft besonders weicher und nachgiebiger Baugrund anzutreffen. Organische Böden sind als Baugrund eine maßgebliche Gefahr, wenn das Fundament eine hohe dynamische und gegebenenfalls exzentrische Last abzutragen hat. Überdies treten bei organischen Böden in der Regel Setzungen auf.

Fertigteilrammpfähle weisen eine hohe Tragfähigkeit und gleichzeitig geringe Verformungen auf. Die Rammpfähle können Druck-, Zug und Horizontallasten abtragen und sind unmittelbar nach der Herstellung im Zuge der Fundamentkonstruktion belastbar. Die Eigenschaften der aus Stahlbeton bestehenden Rammpfähle finden in folgenden Bereichen Anwendung:

  • Pfahlgründungen von Bauwerken auf extrem weichen und organischen Böden
  • Gründungen von Windenergieanlagen
  • Gründungen von Offshore-Bauwerken
  • Gründungen von Brückenbauwerken

Um entsprechend hohe Tragwerkslasten in den Untergrund ableiten zu können, kommen vorfabrizierte Stahlbetonrammpfähle mit Einzellängen zwischen 1,5 m bis 14 m zum Einsatz. Abhängig von der Pfahllast kommen verschiedene quadratische Querschnitte von 24 x 24 cm bis 40 x 40 cm bzw. runde Querschnitte DN35 oder DN45 im Spezialtiefbau zum Einsatz.

Vorteile des Pfahlsystems

Fertigteilrammpfähle sind wegen der in Folge angeführten Vorteile für Pfahlgründungen im Spezialtiefbau auf organischen und weichen Böden gut geeignet:

  • Rammpfähle vereinen hohe Tragfähigkeit und geringe Verformungen mit einem schlanken Pfahlsystem.
  • Die Stahlbetonrammpfähle können Druck-, Zug- und Horizontallasten abtragen.
  • Der Pfahlquerschnitt ist durchgehend über die gesamte Pfahllänge gegeben.
  • Da die Pfähle gerammt werden, fällt kein Bohrgut an. Das ist speziell bei kontaminierten Böden von großem Vorteil.
  • Das System kann bei der Herstellung flexibel an die lokalen Baugrundverhältnisse angepasst werden.
  • Bei Fertigteilrammpfählen treten insbesondere im Fall von weichen, breiigen Böden keine Einschnürungen und kein Mehrverbrauch an Beton auf.
  • Da verschiedene Pfahlquerschnitte verfügbar sind, ist jederzeit eine optimale Anpassung an die abzutragenden Pfahllasten möglich.
  • Eine Leerrammung ist möglich. Damit kann die Strecke von der Ansatzebene bis zur Unterkante des Bauteils, in welches der Pfahlkopf eingebunden ist, vom bestehenden Gelände aus gerammt werden. Es ist im Vorfeld kein Aushub erforderlich.
  • Stahlbetonrammpfähle können unmittelbar nach der Herstellung belastet werden. Daher ist es möglich, sofort mit der Fundamentkonstruktion zu beginnen.
  • In der Regel sind eine hohe Produktionsleistung und damit kurze Bauzeiten gegeben.

Kehrseite der Pfähle

Die Kehrseite der Stahlbetonrammpfähle ist, dass sie ein relativ hohes Gewicht haben und nicht so handlich wie ein vor Ort betoniertes Pfahlsystem sind. Beim Rammen treten beträchtlicher Lärm sowie Erschütterungen auf. Die Stahlbetonrammpfähle weisen im Vergleich zu anderen Pfahlsystemen eine höhere Empfindlichkeit gegen Biegung auf. Beim Rammen kann es zu Zerstörungen im Kopfbereich des Pfahls kommen.

Funktionsweise und Verfahrensablauf

Fertigteilrammpfähle sind Stahlbetonpfähle, die im Werk vorproduziert werden. Vor Ort auf der Baustelle rammt ein hydraulischer Hammer die Pfähle mithilfe von Schlagenergie in den Untergrund. Bedingt durch das verwendete Material und die Geometrie ermöglichen Rammpfähle die Abtragung hoher Lasten in den Untergrund und weisen dabei geringe Verformungen auf.

Man unterscheidet zwischen Stahlbetonpfählen mit Vollquerschnitt und weniger häufig eingesetzten Schleuderbetonpfählen, die innen hohl sind und nur einen bewehrten Außenring aus Beton zur Lastabtragung aufweisen. Aufgrund ihrer Form- und Querschnittsbeständigkeit sind Fertigteilrammpfähle besonders für weiche oder breiige, stark wasserhaltige oder kontaminierte Bodenschichten geeignet. Erfolgt eine Herstellung in festen Böden, dann ist bei Schleuderbetonpfählen eine Stahlspitze erforderlich. Bei einem Stahlbetonpfahl mit Vollquerschnitt ist dies wegen der hohen Betonfestigkeit nicht notwendig.

Der für den Rammvorgang genutzte hydraulische Hammer ist an einem Trägergerät installiert. Während des Rammvorgangs ist es möglich, die Schlagenergie des Hammers stufenlos zu regeln. Damit ist unter Berücksichtigung des Pfahls und seiner Bodenumgebung zu jedem Zeitpunkt ein kontrolliertes Einrammen gewährleistet. Falls größere Pfahllängen benötigt werden, koppelt man einzelne Pfahlsegmente am Ende miteinander. Dies ermöglicht eine hinsichtlich Pfahllänge sehr flexible Herstellung der Pfähle. In Skandinavien wurden so bereits Pfahllängen von über 80 m realisiert. Pfahlsegmente, die an der Geländeoberfläche überstehen, kappt man nach Herstellung auf das geplante Niveau.

Fertigteilrammpfähle sind in sehr unterschiedlichen Baugrundverhältnissen flexibel einsetzbar. Man stellt Pfähle lotrecht und geneigt her, damit Druck-, Zug- und Horizontallasten abgetragen werden können. Die Abtragung von Lasten erfolgt bei Stahlbetonfertigpfählen wie bei allen Pfahlarten über Mantelreibung und Spitzenwiderstand. Mit der Fundamentkonstruktion kann unmittelbar nach Herstellung der Pfähle begonnen werden.

Durch Verwendung eines Hydraulikhammers moderner Bauart wird die Geräuschbelastung auf ein Minimum reduziert.

Qualitätssicherung durch Pfahlprobebelastungen

Die Tragfähigkeit der Pfähle ist gut kontrollierbar, indem man die Schläge je Meter Eindringtiefe zählt. Man definiert darüber das Absetzkriterium der Pfähle. Statische und dynamische Pfahlprobebelastungen sowie Integritätsprüfungen werden zur Überprüfung der Pfahltragfähigkeit genutzt.

Fazit

Fertigteilrammpfähle sind für Pfahlgründungen auf organischem und sehr weichem Boden, wie er in Küstennähe oft anzutreffen ist, bestens geeignet. Die schnelle Herstellung und dadurch bedingte kurze Bauzeiten sind ein wichtiger wirtschaftlicher Vorteil im Spezialtiefbau. Damit stellen Fertigteilrammpfähle in der Regel die wirtschaftlichste und technisch beste Lösung für die Gründung in Küstennähe dar.