Verpresspfahl

Die Herstellung eines Verpresspfahls beginnt mit der Positionierung des Bohrvorschubs, wobei häufig kompakte Maschinen eingesetzt werden, die in begrenzten Räumen manövrieren können. Ein Hohlbohrgestänge wird drehend in den Boden eingebracht. Während dieser Abwärtsbewegung wird über das Innere des Gestänges direkt eine Mischung aus Zement und Wasser unter hohem Druck zum Bohrkopf geführt. Der Flüssigkeitsdruck stützt das Bohrloch. Dies verhindert, dass der umgebende Boden nach innen strömt.

Der Prozess variiert je nach Baugrund. In weichen Schichten wird der Boden oft verdrängt, während in festeren Schichten eine Vermischung zwischen Verpressmörtel und Bodenmaterial auftritt. Sobald der Bohrer die berechnete Tiefe erreicht hat, beginnt das schrittweise Zurückziehen der Bohrgestänge. Hierbei bleibt die Injektion von Verpressmörtel kontinuierlich in Gang. Dies füllt den Hohlraum, den der Bohrer hinterlässt, vollständig aus. Es entsteht eine flüssige Säule im Boden. Durch den Druck, mit dem die Mischung eingebracht wird, setzt sich der Verpressmörtel in den Poren und Unregelmäßigkeiten der Bohrwand ab.

In den noch nassen Mörtel wird die notwendige Verstärkung eingebracht. Man lässt einen Stahlkern, oft ein dickwandiges Rohr oder einen massiven Stab mit Gewinde, in das Bohrloch absinken. Dies geschieht meist durch das Eigengewicht des Stahls, obwohl ein leichter mechanischer Druck erforderlich sein kann, um den Kern auf die richtige Tiefe zu bringen. Nach Fertigstellung härtet die Säule zu einem robusten Gründungselement aus, das seine Tragfähigkeit aus der Kombination von Mantelreibung und Spitzenwiderstand bezieht.

• Massive profilierte Stäbe: Oft als GEWI-Stäbe bezeichnet. Sie sind hervorragend geeignet, Zug- und Druckkräfte aufzunehmen, und werden häufig zur Verankerung von Kellerböden gegen aufsteigenden Wasserdruck eingesetzt.
• Stahlrohrprofile: Diese werden gewählt, wenn der Pfahl auch Biegemomente aufnehmen muss. Das dickwandige Rohr bietet eine viel höhere Steifigkeit als ein massiver Stab.

Der Grachtengürtel sackt ab. Ein schweres Rammgerät würde die umliegenden Denkmäler sofort beschädigen, daher wählt der Konstrukteur ein erschütterungsarmes System, bei dem kleine Bohrmaschinen durch die Haustür hereingefahren werden. Man bohrt durch den bestehenden Kellerboden. Es entsteht eine neue Gründung. Das Haus steht wieder stabil, ohne dass die Nachbarn darunter leiden.

Wasserdruck ist ein mächtiger Feind. Eine neue Tiefgarage unter dem Grundwasserspiegel droht wie ein Korken nach oben zu treiben. Man setzt Verpresspfähle als Zuganker ein. Ein massiver Stahlstab mit Gewinde bildet den Kern. Die unregelmäßige Form des ausgehärteten Zementkörpers klemmt sich unverrückbar in den tiefen Sandschichten fest. Die Grube bleibt liegen.

Stille ist bei einer Krankenhauserweiterung essenziell. Neben dem Operationssaal wird ein neuer Flügel gebaut. Vibrationen von Rammarbeiten sind absolut verboten. Der Bohrer dreht sich langsam in den Boden. Kein Dröhnen zu hören. Nur das leise Brummen des Hydraulikmotors erfüllt die Baustelle, während der Boden für den neuen Pfahl zur Seite gedrückt wird. Der Prozess ist beherrscht und sauber.

Unter einem niedrigen Viadukt ist die Arbeitshöhe minimal. Kein vorgefertigter Pfahl passt hier. Der Gründungstechniker koppelt kurze Abschnitte des Bohrgestänges aneinander. Stück für Stück geht der Bohrer in die Tiefe. Der Verpressmörtel wird unter hohem Druck injiziert, während die Stangen langsam nach oben kommen. So wird unter dem Beton der Straße dennoch ein vollwertiger neuer Stützpunkt geschaffen.

Die geotechnische Bemessung stützt sich auf den Eurocode 7. Das ist die Grundlage. Für die tatsächliche Ausführung von Verpresspfählen betrachten wir speziell die DIN EN 14199. Diese europäische Norm für Mikropfähle legt die Toleranzen, die Materialanforderungen und die Qualitätskontrolle während des Bohrvorgangs fest. Es geht um Präzision in der Tiefe. Der Installationsdruck der Zementmischung muss genau überwacht werden, um die berechnete Mantelreibung zu gewährleisten. Berechnungen der Tragfähigkeit folgen in Deutschland oft den Richtlinien der DIN 1054. Keine Schätzungen, sondern harte Zahlen basierend auf Sondierungen und Bodenparametern. Das Gesetz schreibt einfach vor, dass die konstruktive Sicherheit unter allen vorhersehbaren Belastungen gewährleistet sein muss; ein Fundament unter den Regelungen der Musterbauordnung (MBO).

Stille ist relativ. Obwohl der Verpresspfahl erschütterungsarm ist, erzeugen die Bohrmaschine und die Betonpumpe erhebliche Dezibel. Lokale Lärmschutzregeln und das Bundes-Immissionsschutzgesetz setzen strikte Grenzen für die Lärmproduktion, besonders bei innerstädtischen Projekten, wo dieses System floriert. Man muss oft eine Ausnahmegenehmigung für Lärmbelästigung beantragen. Und dann ist da noch die Bodenqualität. Das Einleiten von Spülwasser oder überschüssigem Verpressmörtel unterliegt den Regeln zur Vermeidung von Bodenverunreinigungen. Zementwasser ist basisch. Das darf nicht ungefiltert in die Kanalisation oder den öffentlichen Raum gelangen. Abfallströme müssen gemäß den geltenden Umweltklassifizierungen beherrscht und entsorgt werden. Der Prozess muss sauber bleiben. Auch unter der Erdoberfläche.

Die Wurzeln des Verpresspfahls liegen in den 1950er Jahren. Italien kämpfte mit absackenden historischen Denkmälern. Der italienische Ingenieur Fernando Lizzi entwickelte dort die 'pali radice', wörtlich die Wurzelpfahl. Es war eine Notlösung. Man suchte einen Weg, Gründungen zu verstärken, ohne schwere Vibrationen, die die empfindlichen Mauern weiter erschüttern würden. Kleine Durchmesser waren die Norm. Man bohrte einfach durch die bestehende Struktur in den Boden. Es war reine Instandsetzungsarbeit.

Die Technik blieb nicht auf die Restaurierung beschränkt. In den 1970er und 1980er Jahren schwappte die Methode nach Nordeuropa. Der deutsche Boden stellte jedoch andere Anforderungen. Weiche Torf- und Tonschichten verlangten nach mehr als nur einem dünnen Wurzelpfahl. Der Mikropfahl entwickelte sich schnell weiter. Die Einführung kompakter, hydraulischer Bohrmotoren veränderte das Spielfeld vollständig. Die Leistung nahm zu. Maschinen wurden kleiner, aber stärker. In den 1990er Jahren folgte der endgültige Durchbruch des selbstbohrenden Ankerstabs. Bohren und Injizieren in einem Arbeitsgang. Effizienz wurde der neue Standard für Arbeiten in engen Innenstädten.

Die Regulierung folgte der Praxis auf dem Fuß. Wo man früher auf Erfahrung und empirische Werte vertraute, erzwang die Einführung der Eurocodes eine rigorose Professionalisierung. Die DIN EN 14199 formalisierte die Ausführung. Der Verpresspfahl wandelte sich hierdurch von einem spezialisierten 'Flickwerk' für die Gründungsinstandsetzung zu einem vollwertigen konstruktiven Element für schwere Neubauten an logistisch anspruchsvollen Standorten. Keine Vibrationen. Minimale Belästigung. Der Prozess ist erwachsen geworden.