Duktile Rammpfähle

Verbesserung der Bodentragfähigkeit im Spezialtiefbau

Reicht die Tragfähigkeit des Baugrundes für das geplante Bauwerk nicht aus, ist eine Tiefgründung notwendig. Wurden beispielsweise in früheren Zeiten Eichenpfähle in Moorgrund gerammt, kommen heutzutage im Spezialtiefbau sogenannte Duktilpfähle aus Gusseisen zum Einsatz. Diese werden in handlichen Stücken von bis zu sechs Metern mit leichten Geräten in den Grund gerammt und zur notwendigen Länge zusammengesteckt.

Bei weichen Böden gut einsetzbar

Bauland ist in vielen Gemeinden ein knappes Gut. Neue Baugebiete werden von Kommunen daher auch in Gebieten ausgewiesen, die über wenig tragfähigen Boden verfügen, sich in Hanglage befinden oder durch nah an der Oberfläche befindliches Grundwasser beeinträchtigt sind. Ein geologisches Gutachten informiert die künftigen Bauherren, wie sie ihr geplantes Bauwerk sicher gründen können, soll es nicht das Schicksal des Turmes von Pisa erleiden: Hier gaben Sand und Lehm im Baugrund nach. Reicht die Standfestigkeit des Bodens nicht aus, empfiehlt ein Gutachter die richtige Gründung. Duktile Rammpfähle sind dabei eine Möglichkeit.

Aufbau Duktiler Rammpfähle

Duktile Rammpfähle werden aus duktilem Gusseisen gefertigt und werden zumeist mit Schaftdurchmessern zwischen 98 mm und 170 mm und verschiedenen Wandstärken verwendet. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit werden sie häufig auch mit einem aufgeweiteten Pfahlfuß von 220 mm bis 370 mm Durchmesser mantelverpresst hergestellt. Der Rohstoff duktiles Gusseisen ist ein Werkstoff, der sich mittels des verwendeten Grafits vom Grauguss unterscheidet, zäh und plastisch verformbar ist. Darauf weist "Duktil" hin, das seinen Ursprung im lateinischen Wort von verformen "ducere" und führen "ductus" nicht verleugnen kann. Dem Gusseisen wird bei der Schmelze Magnesium zugesetzt, damit die Duktilpfähle die hohe Schlagenergie aufnehmen können. Die Rohre selbst haben eine Länge von bis zu sechs Metern. Da sie an jedem Ende mit einer Muffe versehen sind, können die einzelnen Rohre bis zur gewünschten Länge aneinander gekoppelt werden. Duktile Rammpfähle sind Fertigpfähle und für Gebrauchslasten zwischen 300 kN bis über 2000 kN ausgelegt.

Einsatz von Rammpfählen

Ein Hydraulikbagger mit Schlaghammer rammt die Pfähle in den Boden. Das erste Rohr wird dabei am unteren Ende mit einem Rammschuh versehen, damit kein Erdreich in das Rohr eindringt. Während die Pfähle in den Boden eingebaut werden, wird ein Rohr nach dem anderen aufgesetzt, so lange bis die erforderliche Tiefe erreicht ist. Dann wird das letzte Rohr über dem Gelände auf der vorgeschriebenen Höhe abgetrennt. Eine andere Variante zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Rammpfähle ist das Auffüllen der Rohre mit Beton. Nach der Rammung wird der Pfahl entweder mit Beton verfüllt (Aufstandpfahl) oder der Beton wird während des Rammvorgangs durch den Pfahl geleitet, tritt unten aus und ummantelt damit den Pfahl von außen mit Beton (verpresster Mantelreibungspfahl).

Vorteile Duktiler Rammpfähle

  • Variable Länge
  • Kurze Einbauzeit
  • Einbringung mit einem Abstand von 40 cm zur bestehenden Bebauung
  • Rammung unter engen Verhältnissen
  • Wechsel zwischen unterschiedlichen Pfahltypen bei der Tiefgründung jederzeit möglich
  • Nutzung kürzerer Rohre bei geringer Arbeitshöhe (Verbindung dann durch Muffen)
  • Kein Verschnitt (abgetrennte Pfahlstücke können wiederverwendet werden)

Nachteile Duktiler Rammpfähle

  • Schwerere Erreichbarkeit tragfähiger Untergründe wie Fels oder Mergel bei festen Zwischenschichten
  • Erschwerter Einbau bei geringen Pfahlabständen durch verdrängten Boden
  • Lärmbelästigung durch das Rammen (Pfahlschüsse mit einem Schnellschlaghammer)

Einsatz Duktiler Rammpfähle

Duktile Rammpfähle werden in vielen Bereichen verwendet. Hierzu zählen unter anderem der Bau von Straßen und Wegen, die Befestigung von Hängen, Fundamente von Häusern, Hallen, Industriebauten, Wasser- und Kanalleitungen und Brücken sowie die Verwendung als Energiepfahl.

Duktiler Rammpfahl als Energiepfahl

Je höher die Kosten für Heizenergie steigen, desto eher wird nach möglichen Alternativen gesucht. Duktile Rammpfähle bieten neben ihrem Einsatz für die Tiefgründung die Möglichkeit, Erdwärme zur Energiegewinnung zu nutzen. Da Duktilpfähle aus Eisen bestehen, leiten sie Wärme ganz hervorragend. In der Schweiz werden Energiepfähle bereits seit Jahrzehnten eingesetzt. Ist eine Tiefgründung notwendig, kann eine Prüfung gleichzeitiger geothermischer Nutzung sinnvoll sein. Lässt sich mit einer erdgekoppelten Wärmepumpe eine entsprechende Heizanlage betreiben, können fossile Energieträger gespart werden. Dabei funktionieren die Duktilen Rammpfähle wie Erdwärmesonden. Wichtig dabei ist, dass die Pfähle durch die geothermische Aktivierung nicht in ihrer Tragfähigkeit beeinträchtigt werden. Von der Statik hängt es ab, wie viele Duktile Rammpfähle zum Einsatz kommen. Vorteilhaft ist, dass sie selbst in einer Trinkwasserschutzzone eingebaut werden dürfen.

Kosten für die Tiefgründung

Je nach Beschaffenheit des Bodens und geplantem Bauvorhaben hängen die Kosten für Duktilpfähle natürlich von der notwendigen Anzahl und Länge ab. Müssen viele Pfähle gesetzt werden, spielen Duktile Rammpfähle ihre Stärke aus: Sie lassen sich schnell und effektiv in den Boden einbringen. Dafür braucht es lediglich einen Hydraulikbagger und einen Schnellschlaghammer. Im Gegensatz zu anderen Methoden fallen Kosten für Aushub und Entsorgung von Erdreich weg.

Diese Faktoren beeinflussen die Kosten:

  • Aufbau und Art des Bodens: Hiervon hängt die Anzahl und die notwendige Tiefe der Duktilpfähle ab.
  • Konkrete statische Gegebenheiten des geplanten Bauwerks
  • Rechnerisch ermittelte Anzahl der Pfähle, die zur sicheren Gründung notwendig sind.
  • Länge und Durchmesser der verwendeten Pfähle
  • Einrichtung der Baustelle, Bereitstellung von Hydraulikbagger und anderen Arbeitsgeräten
  • Preise der jeweiligen Region

Müssen Bauvorhaben auf wenig tragfähigem Boden, mit hohen Lasten oder unter engsten Platzverhältnissen errichtet werden, wäre ohne Pfahlgründung durch den Spezialtiefbau die Errichtung des Bauwerkes kaum möglich. Duktile Rammpfähle sind dabei ein flexibles Gründungselement, das selbst in Baulücken oder engen Verhältnissen zum Einsatz kommen kann. Da die einzelnen Pfähle durch eine Muffe miteinander verbunden werden, können sie nur auf Druck belastet werden. In weichem Erdreich ist die Stabilität gegen seitliches Ausweichen des Pfahles zu untersuchen.