Großbohrpfähle und GroßlochbohrungenAnwendungen

Implenia Spezialtiefbau GmbH

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Großbohrpfähle und Großlochbohrungen

Ortbetonbohrpfähle mit Durchmessern von 0,3 m bis 3,0 m werdenals Großbohrpfähle bezeichnet. Für ihre Herstellung werden imBoden Hohlräume mit Hilfe von Bohrwerkzeugen erzeugt. DerAushub erfolgt in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit ohneoder im Schutze einer Verrohrung. Anschließend werden dieBohrlöcher mit Beton verfüllt; je nach statischer Erfordernis wird vordem Betonieren ein Bewehrungskorb eingebaut.

Großbohrpfähle haben einen weiten Anwendungsbereich:

Sie werden eingesetzt

• als Gründungselement zum Abtragen vertikaler Bauwerkslasten• als Gründungselement für Stützwände• als Bohrpfahlwände als temporärer Verbau• als Bohrpfahlwände als Bestandteil des endgültigen Bauwerks• zur Auftriebssicherung und zur Aufnahme von Zuglasten• zur Böschungssicherung und• als Energiepfähle

Großlochbohrungen werden angewendet

• für die Herstellung von Großbohrpfählen• für die Herstellung von Trägerverbau• für die Herstellung von Brunnen• zur Hindernisbeseitigung in Spundwand- oder Schlitzwandtrassen• für unterirdischen Bauwerksabbruch unter Grundwasser• für Bodenaustausch zur Baugrundverbesserung und• für Bodenaustausch zur Kontaminationsbeseitigung

Bohrpfahlwand TiefgarageGoetheplatz, Frankfurt

Hindernisbohrungen Europakai,Hamburg

Großbohrpfähle als Gründungselement zum Abtragenvertikaler Bauwerkslasten

Bei einem für eine Flachgründung nicht ausreichend tragfähigenBaugrund werden Großbohrpfähle als Gründungselementeeingesetzt, die in der Lage sind, hohe Bauwerkslasten in tieferetragfähige Bodenschichten einzuleiten. Die Lasteinleitung in denBoden erfolgt dabei über Spitzenpressung unter der Pfahlsohle undüber Mantelreibung entlang der Mantelfläche. Die Zentrierung undEinleitung der Bauwerkslasten in die Pfähle erfolgt in der Regelüber Pfahlköpfe, Pfahlkopfbalken, Pfahlkopfroste oder über einedurchgehende Betonplatte.

Maßnahmen zur Reduzierung von Setzungen bzw. zurErhöhung der Pfahltragkraft

Bei Pfahlgründungen neben setzungsempfindlicherNachbarbebauung müssen Anliegesetzungen durch dieVerformung der Pfähle minimiert werden. Gleiches gilt, wenn dieSetzungsdifferenz von Nachbarfundamenten beschränkt ist.

Andererseits können mit den Maßnahmen zur TragkrafterhöhungPfahldurchmesser und / oder Pfahllänge reduziert werden.

a) Vergrößerung des Pfahldurchmessers und/ oderVergrößerung der Pfahllänge

Mit der Vergrößerung des Pfahldurchmessers reduziert sich dieSpitzenpressung quadratisch und die Mantelreibung erhöht sichlinear zur Vergrößerung. Die Setzungen können reduziert werden.

Freigegrabene Großbohrpfählemit Mantelverpressung

Pfahlfußaufschneider "SystemHartfuss" 1050 - 2500

b) Mantelverpressung

Bei der Mantelverpressung wird die Mantelreibung durchnachträgliche gezielte Injektionen im Pfahlschaftbereich erhöht.Hierfür wird beispielsweise für jede Verpreßstelle ein dünnesKunststoffröhrchen mit Ventil am Bewehrungskorb befestigt. Wennder Pfahlbeton zu erhärten beginnt, wird die Betondeckung derVentile mit Wasser und hohem Druck aufgesprengt undanschließend mit Zementleim verpreßt. Beim Aufsprengen wird dieBetondeckung des Bewehrungskorbes bereichsweise gegen denBoden verschoben. Der Zwischenraum wird durch Zementstein"verheilt", so daß für den Stahl keine Korrosionsgefahr besteht,

c) Fußverpressung

Bei einer Fußverpressung wird ein Druckkisssen, eine Druckblaseoder eine Druckdose am unteren Ende des Bewehrungskorbesnach Herstellung der Pfähle durch einen Verpressschlauch mitZementleim injiziert. Dieses führt zur Ausdehnung derFussverpresseinrichtung und somit zu einer Vorbelastung desBodens unter dem Pfahlfuss (Vorwegnahme der Setzung) vor demAufbringen der Bauwerkslast.

d) "nachträgliche" Mantelverpressung

Zur Sanierung nicht ausreichend tragfähiger Bohrpfähle gibt es dieMöglichkeit, rund um den Pfahl Injektionsbohrungen abzuteufenund zu injizieren. Dieses entspricht einer Pfahlquerschnitts-vergrößerung und steigert die Tragfähigkeit.

e) Pfahlfusserweiterung

Bei überwiegend auf Spitzendruck tragenden Pfählen bietet sicheine Pfahlfusserweiterung zur Tragkrafterhöhung an.

Neubau Silo 3, RüdersdorferZement, Pfähle d=180 cm,Mantelinjektion

Bewehrungskorb mitNachverpressschläuchen

Druckkissen für Fussverpressung

Bewehrungskorb mitMantelinjektionsschläuchen

Primärstützen bei der Deckelbauweise

Die Deckelbauweise wurde zuerst beim U-Bahn-Bau eingesetzt.Dort wurden die Deckel (Betonplatten) genutzt, um denStraßenverkehr im Baustellenbereich aufrecht zu erhalten undunter dem Deckel auszuheben und weiterbauen zu können.Außerdem wurden die Deckel zur Aussteifung der Baugrubenverwendet. In den letzten Jahren wurde die Deckelbauweisevermehrt zur Aussteifung großer Baugruben eingesetzt. Die Bauzeitbei Hochbaubaustellen kann durch diese Technik verkürzt werden,da hier nach Herstellung des Deckels ein gleichzeitiges Bauennach oben und unten möglich ist.

Vor der Herstellung der Deckel müssen die Auflager hergestelltwerden. Die Deckel liegen üblicherweise am Baugrubenrand aufder Verbauwand und innerhalb der Baugrube auf Primärstützenauf. Zur Herstellung der Primärstützen werden Bohrungen bis aufSolltiefe abgebohrt und bis zur geplanten endgültigen Baugruben-sohle betoniert. In die Bohrung werden lage- und höhengerechtTragelemente aus Stahlprofilen oder Betonfertigteilen eingebaut.Der Restringraum innerhalb der Bohrung wird mit geeignetemMaterial verfüllt.

Einbau einer PrimärstützeFrankfurtHochVier, Frankfurt

Primärstützen TiefgarageGoetheplatz, Frankfurt

Primärstützen FrankfurtHochVier,Frankfurt

Großbohrpfähle als Gründungselement für Stützwände

Baugruben für die Herstellung der Fundamente flach gegründeterStützwände sind teilweise sehr aufwändig. Häufig steht auchwegen angrenzender Bauwerke nicht genügend Platz für dieHerstellung der Flachfundamente zur Verfügung.

Hier bieten sich als Lösung eingespannte Großbohrpfähle zurGründung für Stützwände an.

Bohrpfahlwände

Bohrpfahlwände werden als überschnittene, tangierende oderaufgelöste Bohrpfahlwand ausgeführt.

Bei der überschnittenen Bohrpfahlwand ist jeder zweite, dritte odervierte Pfahl als tragender Sekundärpfahl bewehrt, die dazwischen-liegenden angeschnittenen Primärpfähle sind ohne Bewehrung.

Bei der tangierenden und aufgelösten Bohrpfahlwand sind allePfähle tragend und somit bewehrt. Die Zwischenräume bei deraufgelösten Pfählwand werden üblicherweise durch Spritzbeton-ausfachungen, die dräniert werden können, geschlossen.

Bohrpfahlwände als temporärer Verbau

Bohrpfahlwände werden als temporärer Verbau für die Erstellungvon Baugruben eingesetzt.

Wegen der, im Vergleich zu Bohlträger- oder Spundwandverbau,großen Steifigkeit der Pfähle spricht man von einem verformungs-armen Verbau. Bohrpfahlwände werden dort gewählt, wo imEinflußbereich der Verbaumßnahme Gebäude oder sonstigesetzungsempfindliche Bauteile zu sichern sind.

Bohrpfahlwandarten

Verbau Domberg Freising,Freising

Verbau mit aufgelösterBohrpfahlwand, Coburg

Überschnittene Bohrpfahlwände werden für "wasserdichte"Baugruben neben ihrer Funktion als Verbauwand auch alsDichtwand genutzt. Dafür müssen sie bis zur künstlichenDichtsohle reichen oder in einen natürlichen Stauer einbinden.

Dichtwände aus überschnittenen Großbohrpfählen hat ImpleniaSpezialtiefbau GmbH auch als Sickerwasserbarrieren bei mitSchwermetallen und Spurenelementen kontaminiertemSickerwasser ausgeführt. Als Dichtungsmaterial wurde eine vonImplenia Spezialtiefbau GmbH zur Anwendungsreife entwickeltezementfreie feststoffreiche Dichtungsmasse eingesetzt.

Die oberen 1 bis 2 m von Bohrpfahlwänden werden häufig alsSteckträgerverbau ausgebildet. Bei der Pfahlherstellung wirddiese Tiefe als Leerbohrung ausgeführt und in den bewehrtenPfähle werden im Kopfbereich Stahlträger eingebaut, die bis zurGeländeoberkante reichen. Beim Aushub wird zwischen dievertikalen Träger ein horizontaler Verzug aus Holz oder Spritzbetoneingebracht. Dieser Verbau läßt sich für spätere Aktivitäten wieSpartenverlegungen leichter zurückbauen.

Bohrpfahlwände, die als Brillenwand zu einem späteren Zeitpunktvon einer Tunnelbohrmaschine (TBM) durchfahren werden,erhalten im Durchfahrungsbereich eine Glasfaserbewehrung.Diese Art der Bewehrung ist so spröde und so leicht zudurchtrennen, dass an der TBM keine Schäden zu erwarten sind.

Bewehrungskorb mitGlasfaserbewehrung fürBrillenwand

Verbau mit tangierenderBohrpfahlwand

Verbau mit überschnittenerBohrpfahlwand undSteckträgerverbau

In vielen Fällen muß bei "wasserdichten" Baugruben nachFertigstellung des Bauwerks unterhalb der Bauwerkssohle wiedereine Grundwasserkommunikation stattfinden. Im Zuge desU-Bahn Bauloses 25 in Essen wurde hierfür von ImpleniaSpezialtiefbau GmbH als Ersatz von Lückenvereisungen die"Essener Dichtlamelle" entwickelt und erfolgreich eingesetzt. Injedem 10. Pfahl wurde unterhalb der Aushubsohle der Pfahl alsDichtlamelle ausgeführt. Diese war während der Bauphase dichtund wurde nach Fertigstellung des Bauwerks durch ein darüberbefindliches einbetoniertes Rohr wieder geöffnet.

Bohrpfahlwände als Bestandteil des endgültigen Bauwerks

Bohrpfahlwände werden nicht nur als temporäre Verbauwändeeingesetzt, sondern auch als Bestandteil eines endgültigenBauwerks oder als endgültiges Bauwerk selbst.

Im U-Bahn Bau oder bei Tiefgaragen wird auf der Innenseite derBohrpfahlwand zumeist eine wasserdichte Betoninnenschalevorgesetzt. Während für den Bauzustand die Pfahlwand Erd- undWasserdruckkräfte abtragen muß, hat sie im Endzustand nur denErddruck aufzunehmen - den Wasserdruck trägt die Innenschale.

In München ist die überschnittene Bohrpfahlwand bei mehrerenU-Bahnhöfen als Bestandteil des endgültigen Bauwerks sichtbaresTragglied.

Essener Dichtlamelle

überschnittene Bohrpfahlwand alsBestandteil des endgültigenBauwerks, U-Bahn, München

aufgelöste Bohrpfahlwand alsBestandteil des endgültigenBauwerks, BöschungssicherungBeuersberger Straße,Wolfratshausen

Großbohrpfähle zur Auftriebssicherung und zur Aufnahme vonZuglasten

Großbohrpfähle werden häufig als Gründungselement bei Wechsel-lasten (Druck und Zug) eingesetzt. Diese Wechsellasten tretensystembedingt bei auskragenden Hallen- oder Stadiondächern auf.Bei der Pfahlgründung von Hochbauten können Zugkräfte ausAuftrieb während der Bauphase auftreten, wenn die Wasserhaltungfür die Baugrube abgeschaltet und die Baugrube geflutet wurde unddas Gebäudegewicht wegen des Fertigstellungsgrades noch nichtausreicht. Im Endzustand tragen diese Pfähle dann als Druck-pfähle.

Großbohrpfähle zur Böschungssicherung

Großbohrpfähle werden in verschiedenen Varianten zurBöschungssicherung eingesetzt.

Zur Erhöhung der Standsicherheit dienen aktive Elemente wie:

• Bohrpfahlwände als Stützwände• Bohrpfahlwände als Stützscheiben• Bohrpfähle zur Verdübelung

Eine weitere Möglichkeit der Sicherung von Böschungen undHängen gegen Rutschungen besteht in der Herstellung vonTiefdränschlitzen. Hierbei werden senkrecht zur Hauptfalllinie derBöschung Großlochbohrungen überschnitten, tangierend oderaufgelöst hergestellt, auf der Sohle ein Sohldränrohr zur Vorflutverlegt und die Bohrungen mit Filtermaterial verfüllt.

Sicherung von Hängen undBöschungen gegen Rutschungendurch Tiefdränschlitze

Herstellung Zugpfahl,Hennes-Weisweiler-Stadion,Mönchengladbach

Großbohrpfähle alsGründungselement fürStützwände zur Hangsicherung,Stützwand Horrem

Großbohrpfähle als Energiepfähle

Die regenerative Energienutzung rückt bei Neubauten zunehmendin den Vordergrund. Die oberflächennahe Erdwärme als Teil derGeothermie wird zur Klimatisierung von Gebäuden genutzt. DerUntergrund eignet sich als Speicher für Wärme und Kälte, dieseswird je nach Tages- und Jahreszeit unterschiedlich benötigt.

Durch die Nutzung statisch notwendiger Bauteile (keinezusätzlichen erforderlich) wie Ortbetonpfähle der Gründung oderdes Verbaus als Energiepfähle können die Investitionskosten fürdie Energienutzung gering gehalten werden.

In die Ortbetonpfähle werden, am Bewehrungskorb befestigt,Wärmetauscherrohre eingebaut. In diesen Rohren fließt einWärmeträger zum Temperaturausgleich zwischen dem Erdspeicherund den Innenräumen.

Implenia Spezialtiefbau GmbH hat in den letzten Jahren bei denPfahlgründungen der Frankfurter Hochhäuser "Main Tower","Gallileo" und "Mainforum", beim Bauvorhaben FrankfurtHochVier,beim Bauvorhaben Rheinauhafen in Köln sowie beim U-Bahnlos U2/1 in Wien Energiepfähle ausgeführt.

Prinzip eines Energiepfahls

Blick in einen Bewehrungskorb füreinen Energiepfahl

Blick in einen Bewehrungskorb füreinen Energiepfahl

Großlochbohrungen

Großlochbohrungen werden ausgeführt zur Herstellung vonPfählen aller Art, für die Herstellung von Trägerverbau und vonBrunnen für Wasserhaltungen.

Hindernisbohrungen

Zur Beseitigung von Hindernissen in Schlitz- und Spundwand-trassen, die sehr tief oder im Grundwasser liegen, führt BilfingerSpezialtiefbau GmbH Austauschbohrungen durch und überbohrtmit selbstentwickelten Felsbohrschnecken sogar massivenStahlbeton. Anschließend wird die Bohrung verfüllt.

Großlochbohrungen zum unterirdischen Abbruch von Beton-und Stahlbetonbauwerken im Grundwasser

Der Abbruch von Beton- und Stahlbetonbauwerken im Baugrundunter dem Grundwasserspiegel, wenn das Grundwasser nichtabgesenkt werden darf, erfordert normalerweise eine "wasser-dichte" Baugrube mit Dichtwänden und Dichtsohle. ImpleniaSpezialtiefbau GmbH hat das patentierte Verfahren des Abbruchsdurch Überbohren des Bauwerks mit verrohrten Bohrungenentwickelt und beim Bauvorhaben Verkehrsanlagen im ZentralenBereich Berlin - Baufeldfreimachung Los A, B und C ausgeführt.Dort wurden ein U-Bahn-Tunnel, ein Probesenkkasten und einMittelwandfundament aus Stahlbeton mit Randeinfassung ausStahlspundwänden unterirdisch abgebrochen. Nach Fertigstellungder Bohrung wird diese verfüllt und das Einfüllmaterial nach Ziehendes Bohrrohres verdichtet.

BaufeldfreimachungVerkehrsanlagen im ZentralenBereich Berlin

"Bohrgut" bei unterirdischemAbbruch von Beton undStahlbeton im Grundwasser

Hindernisbohrungen d=120 cm ingeplanter Spundwandtrasse,Europakai Hamburg

Austauschbohrungen zur Baugrundverbesserung

Für flächenhaften Bodenaustausch von tieferen nicht tragfähigenBodenschichten, auch im Grundwasser, eignen sich überschnitteneAustauschbohrungen. Man erspart sich den Baugrubenaushub,eine Baugrubensicherung und eine eventuell erforderlicheWasserhaltung. Die Bohrungen werden auf Solltiefe abgebohrt undmit geeignetem Material verfüllt. Nach dem Ziehen der Bohrrohrewird diese Verfüllung verdichtet.

Austauschbohrungen zur Kontaminationsbeseitigung

Analog dazu wird bei der Bodensanierung mittels überschnittenerAustauschbohrungen kontaminierter Boden durch unbelastetenBoden ersetzt. Je nach Kontaminationsgrad muß eineSchwarzweiß-Anlage eingerichtet und zum Schutz des Personalsunter Vollschutz gearbeitet werden.

Austauschbohrungen GaswerkKarlsruhe

Sanierung Gaswerk Freiburg

Lageplan überschnitteneBohrungen für Bodenaustausch