Pfahlgründungen

Die Pfahlgründung ist eine Variante der Tiefgründung. Mit ihr können die Lasten von Tragwerken in tiefere, tragfähige Bodenschichten abgetragen werden. Bei der Pfahlgründung werden Pfähle meist in den Baugrund gebohrt oder gerammt, bis eine ausreichend tragfähige Boden- oder Gesteinsschicht erreicht ist. Die Lasten des Tragwerkes werden dann zum einen durch die Reibung des Pfahls mit dem Baugrund (Mantelreibung) und zum anderen über den Spitzendruck der Pfähle abgetragen. In Ausnahmefällen wird bei großen Tiefen auch allein durch die Mantelreibung der Pfähle eine ausreichende Tragfähigkeit erzielt, ohne eine tragfähige Schicht zu erreichen. Auf den Pfählen wird dann eine mittragende Bodenplatte des Fundaments errichtet (kombinierte Pfahl-Platten-Gründung). Bis Ende des 19. Jahrhunderts (und heute noch bei kleineren Bauten, wie Bootsschuppen) wurden angespitzte Holzpfähle oder Baumstämme in den Boden getrieben. Holzpfähle sind äußerst stabil und haltbar, wenn sie dauernd im Wasser stehen. Holzpfähle in Wasserwechselzonen, also z.B. an Standorten mit wechselnden Grundwasserständen, verrotten. Als größte Pfahlgründung gilt Venedig, wo die ganze Stadt im Laufe von Jahrhunderten auf Hunderttausenden Baumstämmen gegründet wurde. Aber auch die alten Lagerhäuser der Speicherstadt in Hamburg stehen auf Holzpfählen.

Heute werden teilweise (aber wegen mangelnder Festigkeit nicht in Deutschland) Stampfbetonsäulen, also Säulen aus reinem Beton, verwendet. Weltweit werden heute hauptsächlich Fertigbeton-Rammpfähle aus Stahlbeton oder Spannbeton mit quadratischem Querschnitt verwendet. Die Pfähle werden für ein weites Einsatzspektrum von einfachen Hallen bis Windkraftanlagen eingesetzt. Fertigbeton-Rammpfähle haben zwei Nachteile. Treffen sie auf Felsbrocken können sie brechen. Außerdem sind die Erschütterungen durch das Rammen in Innenstädten oft nicht hinnehmbar.

Bei Untergründen mit Fels oder härteren Bodenschichten werden wegen der Bruchgefahr daher Stahlpfähle verwendet, die sich sehr gut rammen lassen. Rammpfähle finden sich im Offshore-Bereich oder beim Hafenbau, wo Erschütterungen die Umgebung nicht stören. Dort, wo Erschütterungen vermieden werden müssen, werden die Pfähle auch in den Boden gepreßt (nur möglich bei sehr weichen Untergründen), eingespült, geschraubt oder in vorgebohrte Löcher gestellt. Wenn ein Stahlrohr die Erde zur Seite verdrängt spricht man von Vollverdrängungspfählen. Wenn das Stahlrohr nicht gerammt, sondern eingedreht und gedrückt wird spricht man von Vollverdrängungs-Bohrpfählen. Wird der Beton vor Ort angemischt spricht man von Ortbetonpfählen. Auf Ortbetonpfählen steht z.B. der Kaispeicher A in Hamburg.Beim Großbohrpfahl wird die Erde nicht verdrängt, sondern ein unten offenes Stahlrohr in die Erde gebohrt. Die Erde wird dann entfernt und es wird eine innenliegende Stahlbewehrung eingebracht und mit Ortbeton verfüllt. Das Stahlrohr wird wieder herausgezogen. Diese Art Ortbetonpfahl wird für die statisch anspruchvollsten Gründungen wie Hochhäuser verwendet. Bei dem Pressbetonbohrpfahl oder Mörtelverpresspfahl werden nach der Herstellung, um zusätzlichen Halt zu erzeugen, die Zwischenräume mit Mörtel oder Bentonit verpresst.

Ein Beispiel für einen modernen Großbau auf Pfahlgründung ist der in den 1960er Jahren errichtete 108 mal 85 Meter große Kaiserspeicher A im Hamburg, der im weichen Elbschlick steht und auf exakt 1111 Stahlbetonpfählen gegründet ist. Da das berechnete Gewicht des Speichers, der zeitweise komplett mit Kakaosäcken gefüllt werden sollte, sehr groß war, wurden die Pfähle auf eine Tragkraft von je 160 Tonnen ausgelegt und 50 cm dick ausgeführt. Die Stahlbetonpfähle leiten das Gewicht durch Bodenschichten aus Klei und Torf in stabilere Sandschichten ab.