Herausforderung Tiefgründung
Die Pfahlgründung hat sich aus mehreren Gründen den massiven Betonfundamenten als vorteilhafter erwiesen. Sie ist schneller umsetzbar, kann Druck- wie Zugkräfte aufnehmen und hat einen geringeren Einfluss in die Ökologie der Umgebung. Außerdem kann eine Pfahlgründung auch an den Stellen für eine ausreichende Tragfähigkeit sorgen, bei der einfache Streifenfundamente oder Bodenplatten nicht mehr ausreichen. Der Grund ist, dass Pfähle nicht nur durch den vertikalen Kontakt zum darunter liegenden Erdreich an Tragfähigkeit gewinnen. Der wesentlich größere Anteil ihrer hohen Belastbarkeit kommt durch die Seitenreibung. Das seitlich an die Pfähle anliegende Erdreich hält diese durch die Reibkraft in Position. Mit diesem Trick ist es möglich, auch dort Gebäude zu errichten, in denen tragfähiger Felsgrund wirtschaftlich nicht erreichbar ist. Die Voraussetzung dafür ist ein korrektes Verbauen der Pfähle. Dies geschieht durch das Rammgerät.
Das Rammgerät im Detail
Das Rammgerät ist auf dem ersten Blick als Baumaschine erkennbar. Es besteht üblicherweise aus folgenden Komponenten:
- Kettenfahrwerk
- Oberwagen mit Maschinenhaus und Fahrerkabine
- ausfahrbare Stützen
- schwenk- und kippbarer Rammmast
- Aufnahmemechanik für Pfähle
- Rammmechanik.
Das Kettenfahrwerk sorgt für eine präzise Positionierung des Rammgeräts über dem Punkt, an dem der Pfahl ins Erdreich eingerammt werden soll. Die ausfahrbaren Stützen sind am Oberwagen angebracht. Sie können so weit ausgefahren werden, dass das Kettenfahrwerk frei schwebt. Das senkt beim Einrammen des Pfahls die Belastung der Maschine.
Rammmasten von modernen Rammgeräten sind in jeder Richtung schwenkbar. Damit ist sichergestellt, dass ein Pfahl auch schräg in das Erdreich eingerammt werden kann. Dies ist für einen Grundbau wichtig, der wechselnden Belastungen unterliegt, wie es beispielsweise bei Windkraftanlagen der Fall ist.
Das Rammgerät nimmt zunächst den vorbereiteten Betonpfahl auf. Dies geschieht mit einer größtmöglichen Präzision und Umsicht. Einmal im Erdreich eingebaut, ist ein Betonpfahl praktisch unzerstörbar. Oberirdisch sind sie jedoch äußerst zerbrechlich und müssen deshalb mit der entsprechenden Vorsicht behandelt werden. Moderne Rammgeräte stellen sicher, dass die Aufnahme der Betonpfähle beschädigungsfrei geschieht.
Ist der Betonpfahl aufgenommen, der Rammpunkt erreicht und der Rammwinkel eingestellt, beginnt der Rammvorgang. Dazu wird der Betonpfahl mit einem Fallgewicht belastet. Nach dem Schlag wird das Gewicht durch eine Seilwinde hochgezogen und der Vorgang wiederholt sich. Das geschieht so lange, bis der Pfahl zur gewünschten Strecke in das Erdreich eingetrieben ist.
Ergänzung zu Rammgeräten
In den meisten Fällen werden die Pfahlpositionen vorgebohrt. Das erleichtert und beschleunigt das Einrammen der Betonpfähle erheblich. Die wirkenden seismischen Kräfte reduzieren sich ebenfalls und die Lärmentwicklung nimmt ab. In besiedelten Umgebungen ist das sorgfältige Vorbohren aller Rammpositionen deshalb dringend empfohlen. Geringere Erschütterungen des Erdbodens bedeutet hier auch eine Reduktion von Gebäude- und Mobiliarschäden sowie eine Senkung der Lärmbelastung. Bei schräg eingerammten Pfählen sorgt die Vorbohrung außerdem dafür, dass die Rammstrecke linear eingehalten wird. Potenzielle Störungen wie ungünstig liegende Felsbrocken werden beim Vorbohren bereits erkannt und beseitigt. Damit wird vermieden, dass das Einrammen der Betonpfähle gestoppt wird oder der Pfahl versucht, dem Hindernis auszuweichen. Dies geschieht bei diesem Grundbau Verfahren niemals ohne den Bruch des Pfahls.
Einsatz von Rammgeräten
Rammgeräte werden verwendet, um Betonpfähle, Stahlstangen oder Stahlrohre in die Erde zu rammen. Betonpfähle werden im Grundbau benötigt, wenn einfache Streifenfundamente oder Bodenplatten nicht ausreichen, um die Stabilität eines Gebäudes zu gewährleisten. Dies ist bei hohen, schlanken und turmartigen Gebäuden auf Grundböden mit geringer Tragkraft der Fall.
Das Einrammen von Stahlstangen wird vor allem bei der Sicherung von Baugruben benötigt. Die tief horizontal eingerammten Stangen dienen als Befestigungspunkte von Spundwänden. Sie halten die gekanteten Trapezbleche in Position, sodass das umliegende Erdreich nicht in die Baugrube stürzen kann.
Rammrohre können alternativ zu Betonpfählen als Stützelement für Gebäude dienen. Sie werden in den letzten 20 Jahren außerdem für die Installation von Tiefenwärmepumpen eingesetzt. Dabei wird die konstante Temperatur im tiefen Erdreich zum Beheizen von Ein- und Mehrfamilienhäusern genutzt. Die eingesetzten Rammgeräte können zu diesem Zweck vergleichsweise klein gehalten werden. Das senkt die seismische Belastung der umliegenden Gebäude. Moderne Rammgeräte können auch zu diesem Zweck die Rohre schräg in den Boden treiben. Das Ergebnis ist eine sternförmige Anordnung der Wärmetauscher-Leitungen. Das senkt den Aufwand und die Bodenbelastung erheblich. Rammgeräte können damit auf kleinem Raum eine ausreichend große Kontaktfläche zum umliegenden Erdreich herstellen.
Weitere Einsätze für Rammgeräte sind der Tage- und Untertagebau zur Vorbereitung von Sprenglöchern oder Abstützungen.
Baugrößen von Rammgeräten
Rammgeräte sind in der Tiefgründung von vielen Gebäuden unverzichtbar. Sie sind als typische Baumaschine in vielen verschiedenen Baugrößen erhältlich. Die kleinsten Rammgeräte, welche zum Absichern von Baugruben verwendet werden, haben in etwa die Größe eines Minibaggers. Diese Rammgeräte kommen auch beim Herstellen der Tiefbohrungen für Erdwärmetauscher zum Einsatz. Rammgeräte, die zur Herstellung einer anspruchsvollen Tiefgründung verwendet werden, sind wesentlich größer. Sie erreichen Baugrößen, die für Bagger und Raupen im Tief- und Hochbau typisch sind.
Neueste Rammgeräte folgen dem aktuellen Trend der immer besseren Umweltverträglichkeit. Neben hochsauber arbeitenden Dieselmotoren sind deshalb die ersten Rammgeräte mit elektrischem Antrieb verfügbar. Diese sind für Grundbau Vorhaben in urbanen Gebieten interessant. Durch den Einsatz dieser ökologisch nachhaltigen Rammgeräte senken sich die Belastungen durch Lärm und Abgase erheblich.