Teilverdrängungsbohrpfähle
Tiefgründungen unter erschwerten Bedingungen
Teilverdrängungsbohrpfähle, auch als TVB-Pfähle bezeichnet, sind Bohrpfähle, die im Spezialtiefbau für Tief- bzw. Pfahlgründungen zum Einsatz kommen.
Situationsbedingte Tiefgründung
Ziel einer jeden Gründung ist es, die Bauwerkslasten gleichmäßig verteilt in den Untergrund unter dem geplanten Bauwerk zu leiten. Ist der Untergrund direkt unter dem Bauwerk ausreichend tragfähig, realisiert man in der Regel eine sogenannte Flachgründung. Diese ist in der Regel das kostengünstigste Gründungsverfahren. Sollte der Baugrund jedoch in den oberflächennahen Schichten keine ausreichende Tragfähigkeit aufweisen, muss man in der Regel auf eine Tiefgründung ausweichen, bei der zum Beispiel Teilverdrängungsbohrpfähle eingesetzt werden.
Bei einer solchen, oftmals auch verallgemeinert als Pfahlgründung bezeichneten, Maßnahme treibt man zusätzliche Gründungselemente tiefer in den Untergrund, wo dieser eine ausreichend hohe Tragfähigkeit aufweist. Solche Arbeiten gehören zum Bereich Spezialtiefbau und können nur von entsprechend ausgestatteten und erfahrenen Unternehmen durchgeführt werden. Weitere Möglichkeiten der Tiefgründung stellen die Brunnengründung sowie der Senkkasten dar.
TVB-Pfähle als Sonderform der Tiefgründung
Die kostengünstigste Variante der Pfahlgründung stellt die Tiefgründung mittels sogenannter Rammpfähle dar. Hierbei werden, wie der Name bereits vermuten lässt, die benötigten Pfähle direkt in den Untergrund gerammt. In einigen Fällen ist dies jedoch nicht möglich. Dann kommen andere Formen der Pfahlgründung zum Einsatz.
Dies können zum Beispiel Schraubpfähle oder eben Teilverdrängungsbohrpfähle sein. Letztere verwendet man zumeist bei besonders erschwerten Bedingungen der Tiefgründung.
Gründe für den Einsatz von Teilverdrängungsbohrpfählen
Lässt sich mit Schraubpfählen im Spezialtiefbau die vorgegebene Absetztiefe aufgrund der Baugrundbeschaffenheit nicht erzielen, kommen als Alternative oftmals TVB-Pfähle zum Einsatz.
Auch in solchen Fällen greift man in der Regel auf Teilverdrängungsbohrpfähle zurück, zumal diese schneller herzustellen und zudem wirtschaftlicher sind.
Herstellung von Teilverdrängungsbohrpfählen
Die Herstellung von TVB-Pfählen ist wesentlich aufwendiger als die von Ramm- und Schraubpfählen. Zudem ist hierfür spezielles Equipment notwendig, das in der Regel nur von Unternehmen verwendet wird, deren Geschäftsfeld den Spezialtiefbau umfasst.
Um einen TVB-Pfahl herzustellen, wird eine Bohrschnecke, die einen besonders großen Seelenrohrdurchmesser aufweist, in den Untergrund eingedreht. Zugleich erfolgt durch die Bohrschnecke eine seitliche Bodenverdrängung, während das verdrängte Material nur teilweise nach oben gefördert wird. Die Bohrung erfolgt bis auf eine vorab zu bestimmende planmäßige Tiefe für den Pfahl. Die Bohrschnecke ist wasserdicht verschlossen. Hierfür wird eine sogenannte verlorene Fußplatte verwendet. Nachdem die geplante Bohrtiefe erreicht ist, erfolgt der Einbau eines Bewehrungskorbes in das Seelenrohr.
Anschließend pumpt man den Beton ein, der bis über die Geländeoberkante reichen muss. Danach erfolgt das Ziehen der Bohrschnecke, wobei sich die Fußplatte löst. Unter kontinuierlichen Pumpen und Ziehen füllt sich der entstehende Hohlraum sofort mit Beton.
Betrachtungen zur Wirtschaftlichkeit
Verglichen mit anderen Pfahlsystemen für die Tiefgründungen, die der DIN EN 1536 entsprechen, zeichnen sich Teilverdrängungsbohrpfähle durch ihre Wirtschaftlichkeit aus. Zudem ergeben sich durch die Verwendung von TVB-Pfählen für Pfahlgründungen erheblich kürzere Bauzeiten im Vergleich mit anderen Pfahlsystemen.
Weiterhin weist ein Teilverdrängungsbohrpfahl durch seine Verdrängungswirkung eine wesentlich höhere Tragfähigkeit auf als ein herkömmlicher Bohrpfahl. Dadurch ist er für den Einsatz bei sehr hohen Bauwerkslasten optimal geeignet.
Umweltverträglichkeit von TVB-Pfählen im Spezialtiefbau
Ein Teilverdrängungsbohrpfahl lässt sich in der Regel nahezu erschütterungsfrei herstellen. Zudem ist die Herstellung von TVB-Pfählen gegenüber anderen Pfahlgründungsverfahren überaus geräuscharm. Hierdurch weist diese Art der Tiefgründung eine sehr gute Umweltverträglichkeit auf.
Unter anderem eignen sich Teilverdrängungsbohrpfähle daher für eine Tiefgründung in dicht besiedelten Wohngebieten oder in der Nachbarschaft von erschütterungsempfindlichen Gebäuden.
Bemessungsverfahren zur Herstellung
Die notwendigen Dimensionen für zu erstellende TVB-Pfähle werden einerseits nach den Regelungen in der DIN EN 1536 bemessen. Andererseits kommt hierzu die EA-Pfähle (Empfehlungen des Arbeitskreises "Pfähle") zum Ansatz.
Dadurch wird sichergestellt, dass die herzustellenden Pfähle den Anforderungen genügen und für die Verteilung und Ableitung der Bauwerkslasten ausreichend groß dimensioniert sind.
Gängige Dimensionen und mögliche Belastungen
Bei der erschütterungsfreien Herstellung von TVB-Pfählen bewegt man sich in der Regel in einem Durchmesserbereich von etwa 420 mm bis 620 mm. Hierdurch können im Boden, der entsprechend verdrängungsfähig ist, Pfahllasten von bis zu etwa 2500 kN hergestellt werden. Die Länge der einzelnen Pfähle kann dabei 15 Meter oder mehr erreichen.
Nach der Erstellung der Teilverdrängungsbohrpfähle wird auf deren Köpfen in der Regel ein freitragender Fundamentrost aufgelegt, der mit einer freitragenden Bodenplatte versehen wird.
Wesentliche Vorteile von Teilverdrängungsbohrpfählen bei der Tiefgründung
Folgend sind alle wichtigen Vorteile zusammengefasst, die TVB-Pfähle (auch gegenüber anderen Pfählen) bei der Pfahlgründung bieten:
- TVB-Pfähle lassen sich erschütterungsfrei herstellen.
- Durch die teilweise Bodenverdrängung wird eine höhere Tragfähigkeit ermöglicht.
- Die Herstellung erfolgt geräuscharm und generell umweltverträglich.
- Es können kürzere Bauzeiten realisiert werden.
- TVB-Pfähle zeichnen sich durch ihre hohe Wirtschaftlichkeit aus.