Spezielle Mikropfahlsysteme, wie etwa der TITAN-Mikropfahl, sind im Spezialtiefbau für dauerhafte Anwendungen von 100 und mehr Jahren konzipiert und werden für diesen Zweck entsprechend mit Korrosionsschutz ausgestattet.
Eine Reihe von Ausführungsvarianten steht je nach Anforderung zur Verfügung, unter anderem:
- Mikropfähle mit einfachem (SKS) oder doppeltem (DKS) Korrosionsschutz
- Varianten mit Stahl-Knickschutzrohr oder mit PE-Rohr zum Zweck der Kraftentkopplung
- Ausführungen für permanenten oder temporären Einsatz
Vorteile von Mikropfählen
Mikropfähle sind ein vielfach bewehrtes System für Pfahlgründungen, die Vorteile sprechen für sich:
- Geeignet für Druck-, Zug- und Wechselbeanspruchungen
- Herstellung in sehr beengten Raumverhältnissen möglich
- Die Längenanpassung erfolgt sehr flexibel.
- Das Pfahlsystem stellt oft eine wirtschaftliche Alternative zu Bohrpfählen dar und kann problemlos mit anderen Verfahren kombiniert werden. Damit stellen Mikropfähle eine kostengünstige Option im Vergleich zu Einzelverfahren dar.
- Mikropfähle, auch als Kleinbohrpfähle bezeichnet, bewirken keine Grundwasserabsenkung und sind weitgehend unabhängig vom Baugrund.
- Da kein Bohrgut anfällt, gibt es auch keine zusätzlichen Entsorgungskosten.
- Der Mikropfahl verursacht keine laufenden Kosten für Überwachungsprüfungen. Dieser Umstand ist für den Bauherrn im Spezialtiefbau günstig, da dadurch Kosten und Zeit eingespart werden können.
- Der hergestellte Korrosionsschutz weist eine hohe Ausführungssicherheit auf und ist dauerhaft.
Herstellungsverfahren des Pfahlsystems
Mikropfähle, auch als Kleinbohrverpresspfähle bezeichnet, sind Pfähle mit einem zentralen Bewehrungsstab oder Rohr und weisen einen Durchmesser bis zu maximal 305 mm auf. Die Verpresspfähle lassen sich als Druck- oder Zugelement verwenden. Letzteres, um beispielsweise Auftriebskräfte abzutragen. Auch für Wechsellasten sind Mikropfähle geeignet. Die Last wird über das Stahlelement und den Zement des Kleinbohrverpresspfahls mittels Mantelreibung und Spitzendruck in den Boden abgetragen. Die Wahl des Pfahldurchmessers erfolgt auf Basis der statischen Vorgaben. Übliche Herstellverfahren sind Bohren, Pressen, Rammen oder Vibrieren.
In der Regel stellt man Mikropfähle durch den Einbau des Stahltraggliedes in ein Bohrloch her. Beim Stahltragglied handelt es sich um eine spezielle Form einer Bewehrung. Meist nutzt man ein spezifisches Bohrverfahren und verpresst anschließend den Pfahl mit Zement. Dabei werden die Elemente nicht vorgespannt. Damit ein freistehender Ringraum für das spätere Verpressen sichergestellt ist, muss das Bohrloch gegen Einfallen stabilisiert werden. Dies ist mithilfe einer Zementsuspension möglich, die das Bohrloch stabilisiert. Das unter Druck verpresste Wasser-Zement-Gemisch ermöglicht den Einbau des Stahltraggliedes und verbindet dieses mit dem Boden in Form des Verpresskörpers.
Im Detail erfolgt die Herstellung in einem einzigen Arbeitsgang, der zwei Arbeitsschritte beinhaltet.
Direktbohren im ersten Schritt 1: An der Bohrkrone wird durch das Stahltragglied eine Zementsuspension durch die seitlichen Spülbohrungen injiziert. Die Suspension hat sowohl die Funktion einer Spül- als auch einer Stützflüssigkeit. Der Zement und das Korngerüst des Bodens verbinden sich formschlüssig miteinander.
Dynamisch verpressen im zweiten Schritt: Eine steife Zementsuspension verdrängt die Stützflüssigkeit aus dem ersten Herstellungsschritt. Dadurch bildet sich der Verpresskörper aus, der zu einem sehr stabilen Scherverbund mit dem Boden führt. Im Herstellprozess ist dafür Sorge getragen, dass der zumindest erforderliche Verpressdruck immer erreicht wird. Dieser liegt beispielsweise beim TITAN-Mikropfahl bei etwa 5 bar.
Das Stahltragglied besteht aus Feinkornbaustahl, einem zähen und duktilen Stahl. Feinkornbaustahl erfüllt alle an Betonstahl gestellten Anforderungen und weist kein schlagartiges Versagen auf. Das Stahltragglied hat beispielsweise beim TITAN-Mikropfahl drei wesentliche Funktionen: Es dient als verlorene Bohrstange, als Injektionsrohr und als Bewehrungsstab.
Da das Stahltragglied die Funktion eines Injektionsrohres übernimmt, ist keine zusätzliche Verrohrung erforderlich, um das Bohrloch vollständig mit der Zementsuspension zu füllen. Das Injektionsrohr weist eine hohe Biege- und Knicktragfähigkeit auf und erhöht die Flexibilität des Pfahlsystems.
Der Verpresskörper erfüllt zum einen die Aufgabe, die Kräfte vom Stahltragglied in den Boden oder Fels zu übertragen. Zum anderen schützt der Verpresskörper als Ummantelung den Stahl vor Korrosion. Um die äußere Tragfähigkeit zu erhöhen, ist ein mehrmaliges Verpressen möglich. Kräfte bis zu etwa 1.000 kN können pro Pfahl aufgenommen werden.
Mikropfähle und Kleinbohrverpresspfähle weisen im Vergleich zu anderen Pfahlsystemen eine geringe Anzahl von Bauteilen auf. Damit ist effektives Arbeiten gewährleistet und das Pfahlsystem ist hochgradig an die vorliegenden Platz- und Bodenverhältnisse anpassbar. Das Kürzen und Koppeln der Pfahlelemente ist problemlos möglich.
Qualitätssicherung im Spezialtiefbau
Auf Basis umfangreicher Erfahrungen im Bereich von Belastungsversuchen in verschiedenen Gesteinsformationen erfolgt im Spezialtiefbau eine entsprechende Qualitätssicherung, die auf den jeweiligen Baugrund zugeschnitten ist. Die von der Norm DIN EN 14199 vorgeschriebenen Belastungsversuche in Kombination mit der Umsetzung der Herstellervorgaben vervollständigen die Maßnahmen im Bereich der Qualitätssicherung.
Gerätetechnik
Der Einbau von kleinen Stahltraggliedgrößen mit 30 bis 40 mm Durchmesser erfolgt mit handlichen Luftdruck-Bohrhämmern. Die Herstellung mittlerer Größen mit 30 bis 52 mm erfolgt mit Anbaulafetten, die hydraulisch angetrieben werden. Für Stahltraggliedgrößen bis 130 mm finden Ankerbohrgeräte Verwendung.
Fazit
Mikropfähle sind sehr vielfältig im Einsatz. Für alle Anwendungen kommt ein einheitliches Verfahren zum Einsatz, daher ist kein aufwändiger oder zusätzlicher Maschinenpark notwendig. Die Herstellung ist sehr flexibel und auch unter anspruchsvollen Randbedingungen problemlos möglich. Egal, ob das System als Kurzzeitanker oder Daueranker bei Tiefgründungen eingesetzt wird und ob es Druck-, Zug- oder Wechselbelastungen abträgt: Mikropfähle sind bewehrte universelle Alleskönner und stellen bei vielen Herausforderungen im Spezialtiefbau die technisch und wirtschaftlich beste Lösung dar. Mikropfähle mit Korrosionsschutz setzt man für dauerhafte Anwendungen von 100 und mehr Jahren ein.
