DPA-Pfahl

Die Installation beginnt mit dem exakten Aufstellen des Bohrmotors über dem zuvor abgesteckten Messpunkt. Ein dickwandiges Stahlhilfsrohr bildet dabei das zentrale Instrument. An der Unterseite dieses Rohrs wird eine lose Bohrspitze aus Gusseisen oder Stahl platziert, die den Schacht während der Abwärtsbewegung vollständig abschließt. Die Maschine übt eine Kombination aus vertikalem Druck und hohem Drehmoment aus. Das Rohr schraubt sich in den Boden. Der Boden weicht. Durch die spezifische Formgebung des Bohrkopfs werden die umliegenden Bodenschichten seitlich verdrängt und verdichtet, was die Dichte des Bodens rund um den künftigen Pfahlschaft erhöht.

Sobald die erforderliche Tiefe erreicht ist, erfolgt häufig eine Kontrolle des Hohlrohrs auf Wasser oder Bodenreste. Anschließend wird die Bewehrung eingebracht. Je nach Projektspezifikation und Pfahllänge wird der Bewehrungskorb direkt in das leere Rohr gehängt oder nach dem Betonieren in den flüssigen Beton gedrückt. Das Betonieren erfolgt durch Füllen des Rohrs mit Beton, häufig über eine Betonpumpe, die direkt am Bohrkopf angeschlossen ist.

Beim kontrollierten Herausziehen des Hilfsrohrs verbleibt die verlorene Bohrspitze als Fuß am Grund des Bohrlochs. Das Rohr wird meist langsam und teilweise oszillierend oder rotierend zurückgezogen. Der hydrostatische Druck der Betonsäule sorgt dafür, dass der vom Rohr hinterlassene Raum sofort verfüllt wird, wodurch ein durchgehender Betonpfahl im verdichteten Boden entsteht. Dieser Prozess gewährleistet eine optimale Verbindung zwischen Pfahlwand und umgebenden Bodenschichten.

Variationen der Bodenverdichtung

Nicht jeder DPA-Pfahl wird auf exakt dieselbe Weise hergestellt, da die Bodenbeschaffenheit das Maß der Verdrängung bestimmt. In der Praxis wird häufig zwischen dem Standard-DPA-Pfahl und den schwereren Double Displacement (DDB)-Varianten unterschieden. Bei der Standardausführung wird der Boden hauptsächlich durch die konische Form des Bohrkopfs zur Seite gedrängt. Der DDB-Pfahl geht einen Schritt weiter, indem er einen Bohrkörper verwendet, der den Boden sowohl während der Abwärts- als auch der Aufwärtsbewegung zusätzlich verdichtet. Maximale Verdichtung. Das ist das Wesentliche. Für den Tragwerksplaner bedeutet dies, dass der Pfahlfaktor in den Berechnungen günstiger ausfällt als bei nicht verdrängenden Systemen.

Verwechslungen entstehen häufig beim Vergleich mit dem regulären Mörtelschraubpfahl, auch CFA-Pfahl genannt. Der grundlegende Unterschied? Bodentransport. Während der Mörtelschraubpfahl mit einer durchgehenden Schnecke den Boden zur Geländeoberfläche transportiert, gelangt beim DPA-Pfahl kein Sandkorn nach oben. Das System ist vollständig verdrängend. Kein Bohrschlamm, keine Entsorgungskosten. Dies macht den DPA-Pfahl besonders geeignet für Standorte mit belastetem Boden, bei denen der Untergrund nicht aufgewühlt oder an die Oberfläche gebracht werden soll.

Im Vergleich zum Fundex-Pfahl, der ebenfalls verdrängend und vibrationsfrei arbeitet, ist der DPA-Pfahl aufgrund der spezifischen Schraubbewegung und des leichteren Geräteeinsatzes oft schneller zu installieren. Der Fundex-Pfahl wird jedoch häufiger gewählt, wenn extrem hohe Pfahllasten und sehr große Längen erforderlich sind. Der DPA-Pfahl bildet dabei den goldenen Mittelweg zwischen Geschwindigkeit, Kosteneffizienz und dem Erhalt der Bodenintegrität. Eine spezialisierte Wahl. Oft bestimmt durch die Sondierungen und die Nähe zu Nachbarbebauungen.

Die Ausführung des Pfahls kennt verschiedene Formen, die von der Zugbelastung und den Momentkräften abhängen. In den meisten Fällen genügt eine Kopfbewehrung, die nach dem Betonieren in den flüssigen Beton gedrückt wird. Einfach und effektiv. Bei Infrastrukturprojekten oder Bürogebäuden mit hoher Windbelastung kann jedoch ein vollständiger Bewehrungskorb erforderlich sein. Dieser Korb wird dann vor dem Betonieren in das leere Hilfsrohr eingehängt. Der Beton selbst variiert in der Regel in der Festigkeitsklasse, wobei C25/30 der Standard ist, aber bei spezifischen Umgebungsbedingungen kann die Betonzusammensetzung angepasst werden, um die Dauerhaftigkeit des Pfahls in aggressivem Grundwasser zu gewährleisten.

Im Amsterdamer Grachtengürtel müssen neue Gründungspfähle in den Boden, unmittelbar neben einem empfindlichen Baudenkmal. Vibrationen sind hier ein absolutes Tabu. Eine traditionelle Ramme würde Risse in den Fassaden verursachen, doch das DPA-Verfahren schraubt sich nahezu geräuschlos in die Tiefe. Die vibrationsfreie Installation bewahrt die Umgebung vor Schäden. Keine Unruhe in der Nachbarschaft.

Denken Sie auch an die Umnutzung eines alten Hafengeländes. Der Boden ist stark mit Schwermetallen und Öl belastet. Beim Bohren gewöhnlicher Pfähle würde giftiger Bohrschlamm nach oben gelangen, was zu enormen Sanierungskosten und komplexen Entsorgungsverfahren führt. Mit dem DPA-Pfahl bleibt der Boden unten. Der Bohrkopf verdrängt die Erde lediglich seitlich. Einsparung bei den Entsorgungskosten? Gigantisch. Kein Sandkorn auf der Geländeoberfläche.

Entlang einer stark befahrenen Bahnstrecke wird ein neues Bahnsteiggebäude errichtet. Der Platz ist begrenzt. Da kein Boden anfällt, bleibt die Baustelle sauber und übersichtlich. Es müssen keine Lkw hin- und herfahren, um Bohrrückstände zu entfernen. Die Maschine presst, der Boden weicht, der Beton folgt. In weichen Tonschichten sorgt die Verdrängung zudem für eine kompakte Hülle rund um den Pfahl, was der Stabilität der Konstruktion unmittelbar zugutekommt. Effizienz auf einem Quadratmeter.

Die Berechnung der Tragfähigkeit eines DPA-Pfahls erfolgt strikt nach dem geltenden Eurocode 7. Tragfähigkeit ist kein Zufall. Der Tragwerksplaner verwendet bei der Berechnung spezifische Pfahlklassenfaktoren für Spitzenwiderstand und Mantelreibung, die für verdrängende Schraubpfähle kennzeichnend sind. Da der Boden verdichtet und nicht entfernt wird, fallen die Rechenwerte häufig günstiger aus als bei nicht verdrängenden Systemen. Dies erfordert eine genaue Interpretation der Sondierdaten. Die Sicherheitsphilosophie des Eurocodes zwingt dabei zur Anwendung der richtigen Teilfaktoren sowohl für die Belastung als auch für die Materialeigenschaften von Beton und Stahl.

DIN EN 12699 und Bauordnungsrecht

Für die technische Realisierung des DPA-Pfahls ist die europäische Ausführungsnorm DIN EN 12699 (Verdrängungspfähle) das maßgebliche Dokument. Darin sind die Anforderungen an Materialqualität, Installationsverfahren und zulässige Abweichungen bei der Positionierung des Pfahls formuliert. Im Rahmen der Landesbauordnungen (MBO/LBO) ist diese Technik häufig die Lösung, um Grenzwerte für Lärmbelästigung und Erschütterungen einzuhalten. Die einschlägigen Richtlinien für Erschütterungsmessungen dienen dabei oft als Referenzrahmen, um Schäden an Nachbarbebauungen zu vermeiden. Im Zuge der Regelungen zur Bauqualitätssicherung ist eine lückenlose Dokumentation erforderlich. Aufzeichnungen des Bohrmoments, der Betonmenge und der Ziehgeschwindigkeit sind unverzichtbare Nachweise für die Konformität der erbrachten Leistung.

Das Rammen war jahrzehntelang der unbestrittene Standard in der Gründungstechnik. Bis die städtische Verdichtung und strengere Umweltanforderungen den Bausektor zur Innovation zwangen. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entstand ein wachsender Bedarf an Systemen, die die Tragfähigkeit eines traditionellen Fertigteil-Betonpfahls mit der belästigungsfreien Installation eines Bohrpfahls verbanden. Die Technik hinter dem DPA-Pfahl hat ihren Ursprung in der Entwicklung verdrängender Schraubpfähle in den 70er und 80er Jahren. Ingenieure suchten nach einer Methode, die Bodenstruktur während des Bohrprozesses selbst mechanisch zu verbessern, anstatt Boden zu entfernen und damit die Stabilität der Umgebung zu riskieren.

Die frühen Vorläufer hatten oft mit einem Mangel an Motorleistung zu kämpfen. Der mechanische Widerstand beim seitlichen Verdrängen von Bodenschichten erfordert schließlich ein enormes Drehmoment. Mit dem Aufkommen leistungsstarker hydraulischer Bohrmaschinen in den 90er Jahren wurde es erst wirklich möglich, Rohre mit großem Durchmesser vibrationsfrei in den Boden zu schrauben. Der Begriff „Drilling Push Aside“ wurde nach und nach zum internationalen Standard für diesen spezifischen Prozess. Er markierte einen Wandel in der Regelung: von der reinen Betrachtung des Spitzenwiderstands hin zur Bewertung der verbesserten Mantelreibung durch Verdichtung. Heute ist die DPA-Technik vollständig in die Eurocode-Normung integriert, unterstützt durch fortschrittliche computergestützte Aufzeichnungen, die jede Umdrehung und den exakten Betoneintrag überwachen.