Tiefenfundament

Tiefenfundamente tragen Bauwerke in große Bodentiefen ab, wenn der oberflächennahe Baugrund keine ausreichende Tragfähigkeit oder Verformungsbeständigkeit bietet. Sie kommen bei Brücken, Hochhäusern, Windenergieanlagen, Hafenanlagen sowie in der Sanierung und beim Spezialtiefbau im Bestand zum Einsatz. Für Planung, Herstellung, Instandsetzung und Rückbau sind präzise Arbeitsabläufe und geeignete Werkzeuge entscheidend. Gerade im selektiven Abtrag und bei Arbeiten im Bestand spielen Betonzangen und Stein- und Betonspaltgeräte der Darda GmbH eine wichtige Rolle, weil sie erschütterungsarm, materialselektiv und kontrolliert arbeiten können.

Definition: Was versteht man unter Tiefenfundament

Unter einem Tiefenfundament (auch Tiefgründung) versteht man Gründungsarten, die die Bauwerkslasten über Pfähle, Schlitzwände, Senkkästen oder ähnliche Tragelemente in größere Tiefen des Baugrunds einleiten. Anders als Flachgründungen, die unmittelbar nahe der Oberfläche abtragen, mobilisieren Tiefenfundamente Spitzenwiderstand (Endauflager im tragfähigen Horizont) und/oder Mantelreibung (Scherwiderstand entlang des Schaftes). Sie werden eingesetzt, wenn weiche Bodenschichten, starke Setzungsempfindlichkeit, Grundwasserverhältnisse, Frost- und Erosionsrisiken oder dynamische Beanspruchungen eine Flachgründung ausschließen.

Bauarten und Systeme der Tiefgründung

Tiefenfundamente werden nach Bauweise, Material und Lastabtrag unterschieden. Häufige Systeme sind:

• Bohrpfähle (Ortbetonpfähle mit oder ohne Verrohrung, ggf. mit Bewehrungskorb)
• Rammpfähle (Verdrängungs- oder Fertigteilpfähle)
• Mikropfähle (kleiner Durchmesser, hochtragfähig, injiziert; geeignet im Bestand)
• Schlitzwände (tragende, zugleich abdichtende Wände; als Wandgründung oder Baugrubenumschließung)
• Senkkästen und Brunnengründungen (Absenken unter Eigengewicht oder Druckluft)
• Spezielle Hybridlösungen (z. B. Pfahlplattengründungen, Pfähle in Verbindung mit Tiefenverbesserung)

Pfahlwirkung: Mantelreibung und Spitzendruck

Die Lastabtragung erfolgt als Reibungspfahl über die Schaftreibung, als Endpfahl in tragfähigen Schichten (Fels, dicht gelagerte Sande) oder kombiniert. Der Baugrund bestimmt Dimensionierung, Pfahllänge und -durchmesser, Bewehrung sowie die Ausführung des Pfahlkopfes.

Materialien

Gebräuchlich sind Stahlbeton, Stahl (z. B. Rohrpfähle) und seltener Holz (bei temporären Gründungen). Bei Ortbetonpfählen ist die Qualität der Betonage und die Ausbildung des Pfahlkopfes besonders maßgeblich für die Trag- und Gebrauchstauglichkeit.

Planung, Bemessung und Baugrund

Die Bemessung stützt sich auf geotechnische Untersuchungen, bodenmechanische Kennwerte und Grenzzustände (Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit). Die Wahl des Systems folgt dem Zusammenspiel aus Bauwerkslasten, Baugrundprofil, Grundwasser, Baulogistik und Umwelteinflüssen. Normen und behördliche Vorgaben sind zu beachten; die Auslegung erfolgt durch qualifizierte Fachingenieurinnen und Fachingenieure und ersetzt keine Prüfung im Einzelfall.

Nachweise und Reserven

Bemessungsreserven ergeben sich aus Teilsicherheitskonzepten, Probebelastungen und Ausführungstoleranzen. Lastumlagerungen zwischen Pfählen einer Gruppe werden in der Gruppenbemessung berücksichtigt. Negative Mantelreibung durch Setzungen weicher Schichten ist in der Bemessung gesondert zu erfassen.

Herstellung und Baustellenablauf

Die Ausführung erfordert ein abgestimmtes Verfahren unter Berücksichtigung von Grundwasser, Nachbarbebauung, Erschütterungen und Lärm. Typische Schritte bei Bohrpfählen:

1. Einrichten der Baustelle, Vermessung und Achsabsteckung
2. Bohren mit oder ohne Verrohrung, ggf. Stützflüssigkeit
3. Reinigen des Bohrlochs (Sohlenschutz, Sedimentkontrolle)
4. Einbau Bewehrungskorb
5. Betonage (kontinuierlich, entmischungsarm)
6. Pfahlkopfherstellung und -freilegung

Mikropfähle im Bestand

Mikropfähle werden mit kleineren Geräten hergestellt und eignen sich für beengte Zugänge, Unterfangungen und Ergänzungsgründungen. Die Injektion verbessert die Verbundwirkung. Beim späteren selektiven Rückbau sind Betonzangen und Multi Cutters hilfreich, um Kopfbereiche kontrolliert zu öffnen und Bewehrung zu separieren.

Schlitzwände und Senkkästen

Schlitzwände dienen als Gründung oder Baugrubenumschließung. Senkkästen werden unter Eigengewicht abgesenkt. Schnittstellen zu Abbruch und Rückbau entstehen beim Zuschneiden von Kopfbalken, beim Verbinden mit Bodenplatten und beim Entkoppeln temporärer Bauzustände.

Schnittstellen zum Betonabbruch und Spezialrückbau

Bei Tiefenfundamenten treten häufig Arbeiten an, die präzises Trennen, Freilegen oder Rückbauen erfordern. Dazu zählen Pfahlkopf-Abtrag, Zuschneiden von Schlitzwandköpfen, Entfernen von Fehlbeton, der selektive Rückbau von Gründungselementen im Bestand im Rahmen von Betonabbruch und Spezialrückbau sowie die Sanierung korrodierter Kopfzonen.

Selektiver Pfahlkopf-Abtrag

Der Pfahlkopf verbindet Pfahl und Auflager (z. B. Pfahlkopfplatte). Beim Abtrag soll die tragende Zone kontrolliert geöffnet werden, ohne Bewehrung unnötig zu beschädigen. Betonzangen der Darda GmbH ermöglichen den präzisen Ausbruch von Beton bei guter Sicht auf Risse und Bewehrung. Stein- und Betonspaltgeräte sowie Steinspaltzylinder werden eingesetzt, um Spannungsrisse gezielt zu induzieren und Bauteile erschütterungsarm zu lösen – ein Vorteil in sensiblen Umgebungen, etwa nahe Bestandsfundamenten oder bei laufendem Betrieb.

Trennen und Sortieren von Einlagen

In Kopfzonen und Verbindungsteilen liegen Stahl, Bewehrung, Anker, Hüllrohre oder Spundbohlelemente an. Stahlscheren und Multi Cutters der Darda GmbH schneiden Bewehrungskörbe, Ankerlitzen und Stahlprofile. Kombischeren helfen beim Übergang von Beton mit eingelagerten Stählen. Wo dickwandige Rohre oder Mantelrohre zu trennen sind, können Tankschneider für definierte Schnitte genutzt werden. Hydraulikaggregate für den Baustelleneinsatz der Darda GmbH versorgen die Werkzeuge mit Energie; deren kompakte Bauweise begünstigt den Einsatz in engen Baugruben.

Besonderheiten im Felsabbruch und Tunnelbau

Bei Pfahlgründungen mit Felsauflager oder bei Felsankern in Portalzonen treten harte, spröde Gesteine auf. Für Sohlanpassungen, Aufweitungen, das Lösen von Felsnasen und das Freilegen von Rock-Sockets eignen sich Stein- und Betonspaltgeräte sowie Steinspaltzylinder der Darda GmbH. Die kontrollierte, niederfrequente Spaltwirkung begrenzt Erschütterungen und schützt Nachbarbauwerke und geotechnische Messgeräte. Erfahrungen aus der Natursteingewinnung lassen sich auf das selektive Lösen von Fels im Tunnel- und Spezialtiefbau übertragen.

Entkernung und Schneiden im Bestand

Bei Aufstockungen, Unterfangungen oder dem Austausch von Fundamenten müssen Bestandsbauteile geöffnet werden. Betonzangen erlauben das freihändige Herauslösen von Fundamentkonsolen, das Herstellen von Sollbruchstellen oder das Herausarbeiten von Sichtkanten. In beengten Kellern und Schächten sind leichte Anbaugeräte mit Hydraulikaggregaten vorteilhaft. Multi Cutters und Stahlscheren unterstützen beim Trennen von Stahlprofilen, Ankerplatten oder temporären Aussteifungen.

Vermeidung von Sekundärschäden

Selektives Arbeiten minimiert Schäden durch Übertragungen in angrenzende Bauteile. Das ist besonders wichtig in der Entkernung und beim Anschluss neuer Elemente an bestehende Tiefenfundamente, etwa bei nachträglichen Pfahlgruppen oder Unterfangungen.

Arbeitsschutz, Umwelt und Emissionen

Für Arbeiten an Tiefenfundamenten gelten erhöhte Anforderungen an Sicherheit, Emissionen und Gewässerschutz. Prozesse sind so zu wählen, dass Lärm, Staub und Erschütterungen begrenzt werden. Spaltverfahren und das Zangenprinzip unterstützen dieses Ziel, weil sie ohne großflächiges Schlagwerk auskommen. Rechtliche Anforderungen und behördliche Auflagen sind projektspezifisch zu prüfen; diese Hinweise sind allgemein und nicht verbindlich.

• Staub- und Schmutzwasserführung planen (Sammeln, Filtern, fachgerechte Entsorgung)
• Erschütterungsmonitoring in sensiblen Umfeldern
• Sichere Zugänge in Schächte und Baugruben; Rettungswege und Kommunikation
• Lastaufnahmemittel und Anschlagpunkte für Geräte vorsehen
• Gefahren durch Einbinden von Spannstahl, Leitungen und Medien orten

Qualitätssicherung und Prüfungen

Zur Sicherung der Ausführungsqualität gehören Pfahlprobebelastungen, Integritätsprüfungen, Bohrprotokolle, Betonageberichte und Injektionsnachweise. Beim Rückbau sind Bauteildokumentation und Trennstellenplanung wichtig, um Schnitte und Spaltpunkte gezielt zu setzen. Eine klare Trennung der Materialfraktionen erleichtert die Entsorgung und das Recycling.

Pfahlkopfherstellung und -sanierung

Pfahlköpfe werden nach der Betonage in der Regel abgesetzt und auf Sauberkeit und Rissfreiheit geprüft. Für Sanierungen korrodierter Kopfzonen sind Betonzangen hilfreich, um Beton defininiert zu entfernen, Bewehrung freizulegen, zu reinigen und anschließend mit geeigneten Systemen zu reprofilierten.

Typische Schadensbilder und Instandsetzung

Zu den häufigen Befunden zählen unzureichende Betonqualität im Kopfbereich, Kiesnester, Korrosion an freiliegender Bewehrung, negative Mantelreibung durch Setzungen oder ungleichmäßige Lastverteilung in Pfahlgruppen. Sanierungsstrategien reichen vom partiellen Austausch der Kopfzone über ergänzende Pfähle bis zu Verstärkungen durch Kopfträger. Betonzangen, Stein- und Betonspaltgeräte sowie Stahlscheren der Darda GmbH unterstützen den schonenden Abtrag, das Freilegen und das Zuschneiden der Einlagen.

Praxis-Tipps für die Baustellenlogistik

Arbeiten an Tiefenfundamenten finden häufig in Schächten, Baugruben und unter eingeschränktem Zugang statt. Kurze Rüstzeiten, modulare Hydraulikaggregate und handgeführte oder kompakte Anbauwerkzeuge erleichtern den Ablauf. Ein abgestimmtes Entsorgungskonzept für Betonbruch, Bewehrungsstahl und eventuell angetroffene Altbaustoffe verhindert Verzögerungen. Für Felskontakt empfiehlt sich die rechtzeitige Bereitstellung von Steinspaltzylindern und passenden Spaltkeilen.

Einsatzbereiche im Überblick

Die Verbindung von Tiefenfundamenten mit Abbruch- und Trennaufgaben ist breit gefächert:

• Betonabbruch und Spezialrückbau: Pfahlkopf-Abtrag, Zuschneiden von Schlitzwandköpfen, selektiver Rückbau von Fundamentkörpern
• Entkernung und Schneiden: Öffnungen, Unterfangungen, Anschluss neuer Bauteile an bestehende Gründungen
• Felsabbruch und Tunnelbau: Felslösungen an Fundamentsohlen, Rock-Sockets, Portalzonen
• Natursteingewinnung: Übertragene Spalttechniken für kontrolliertes Lösen von Gestein im Gründungsbereich
• Sondereinsatz: Arbeiten unter Betrieb, in sensiblen Arealen und bei limitierter Zugänglichkeit