Der duktile Rammpfahl ist im Spezialtiefbau eine feste Größe. Ein Duktilpfahl besteht aus Gusseisen und lässt sich schnell und mit wenig Aufwand einsetzen. Der Duktilpfahl wird in Fertigteilelementen an die Baustelle geliefert. Er lässt sich schneller und mit weniger Erschütterungen und Lärm im Boden verankern als Pfähle aus Stahl oder Beton. Sowohl technisch als auch wirtschaftlich ist er damit eine attraktive Alternative zu anderen Technologien im Grundbau.

Pfähle im Grundbau

Sie dienen allgemein der Ableitung des Gewichts eines Hochbaus oder anderer Objekte. Bodenschichten besitzen verschiedene Tragfähigkeiten und die in dieser Hinsicht beste Schicht – also tragbarste – befindet sich oft nicht an der Oberfläche. Das liegt auch nahe, denn festere Bodenteile sind schwerer als weniger feste und haben daher die Tendenz abzusinken.

Bauobjekte sollen aber an der Oberfläche platziert werden und zwar ohne das Abtragen der zu wenig tragfähigen Schichten. Dieses Problem gehört zu dem Bereich Spezialtiefbau, für das schon seit der Antike Lösungen gefunden wurden. Dazu gehören Pfähle aus Holz aus der Zeit des römischen Reichs, die heute noch ihre Funktion erfüllen können. Ein weniger altes, aber umso eindrucksvolleres Beispiel für die Verwendung von Pfahlgründungen ist die Stadt Venedig. In diesem Fall zeigt sich aber auch, dass Holzpfähle nur in den für sie geeigneten Bedingungen ihre Funktion gut erfüllen können. Nicht nur schwankende Wasserspiegel, sondern schon zu viel im Wasser gelöster Luftsauerstoff kann Holzpfählen zusetzen.

Es drängt sich die Frage auf, auf welche anderen Baumaterialien Pfahlgründungsfirmen zurückgreifen können.

Verschiedene Typen von Pfählen

Neben dem ersten und traditionellen Material Holz werden heute im Spezialtiefbau Pfähle aus Stahl, Stahlbeton und eben auch aus Gusseisen verwendet. Stahlrohrpfähle werden hohl in den Boden gerammt und in einem zweiten Arbeitsschritt mit Betonmörtel aufgefüllt. Stahlbetonpfähle können in massiver Form bei Pfahlgründungen zum Einsatz kommen. Es gibt sie aber auch in hohler Form und damit sind sie ähnlich wie ein duktiler Rammpfahl. Der wesentliche Unterschied ist das Material, aus dem der Pfahl hergestellt wird.

Der Duktilpfahl in seiner Herstellung

Ein duktiler Rammpfahl wird aus duktilem Gusseisen hergestellt. Der Begriff duktil bedeutet „biegsam verformbar“ im Gegensatz zu Sprödigkeit. Unter mechanischer Belastung bricht duktiles Material also nicht so schnell. Zu den duktilsten Materialien gehört Gold, dessen Eigenschaften das Hämmern zu Blattgold erlauben. Am anderen Ende der Skala befindet sich Glas, das auf geringe mechanische Belastung hin bricht und zerspringt.

Hergestellt wird ein duktiler Rammpfahl im Verfahren des Schleudergusses, welches allgemein zur Produktion von rotationssymmetrischen Bauteilen verwendet wird. Andere Anwendungen sind Rohrleitungen, die wie ein Duktilpfahl aus flüssigem Eisen in eine rotierende Form gegossen werden. Diese Herstellungsmethode gibt es schon längere Zeit, sie wurde aber in den letzten Jahren erheblich verfeinert. Heute ist es möglich, im Schleudergussverfahren die Wandstärken der gegossenen Bauteile individuell anzupassen.

Der fertige Duktilpfahl wird einem standardisierten Verfahren zur Qualitätsprüfung unterzogen. Zu den überprüften Kriterien gehören das Gusseisen als Material an sich, seine chemische Zusammensetzung, die Abmessungen, das Gewicht und natürlich die mechanische Belastbarkeit für einen solchen Duktilpfahl. Die Ergebnisse dieser nach einer ISO-Norm durchgeführten Prüfungen werden in einem Prüfzertifikat festgehalten.

Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen wird ein Duktilpfahl in wenigen standardisierten Längen hergestellt. Das bedeutet aber keineswegs eine Einschränkung der Länge, in dem ein duktiler Rammpfahl eingesetzt werden kann. Ein solcher Pfahl kann durch Verbund mehrerer Elemente zu einer praktisch unbegrenzten Länge erweitert werden. Die Anlieferung an die Baustelle erfolgt aber als Fertigteil, was erhebliche Vorteile mit sich bringt.

Verschiedene Ausführungen für Duktilpfähle

Man unterscheidet im Wesentlichen zwei Typen. Beim ersten Typ schließt die Fußplatte des Pfahls ihn nach unten ab und besitzt denselben Querschnitt wie der Duktilpfahl selbst. Ein solcher duktiler Rammpfahl wird nach dem Einrammen mit Betonmörtel aufgefüllt. Das von ihm getragene Gewicht wird hauptsächlich auf festeren Untergrund abgeleitet, es handelt sich also um einen Spitzendruckpfahl. Der zweite Typ, der mantelverpresste Duktilpfahl, wird hingegen von einer Fußplatte abgeschlossen, deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt des Pfahls. Unten nahe der Spitze des Pfahls tritt beim Einrammen Betonmörtel aus, der einen Mantel um den Pfahl bildet und sich so verfestigt. Ein solcher Duktilpfahl trägt sein Gewicht hauptsächlich durch die Reibung des Pfahls mit dem ihn umgebenden Boden. Er erfüllt also die Funktion eines Mantelreibungspfahls.

Der duktile Rammpfahl im Einsatz

Ein Pfahl dieser Technologie wird üblicherweise mit einem schnellschlagenden Hydraulikhammer in den Boden getrieben. Die Länge ist weitgehend frei wählbar, denn die Elemente werden mit einer kraftschließenden Kupplung verbunden.

Wie auch bei anderen Technologien für Pfähle im Spezialtiefbau liefert ein duktiler Rammpfahl mit seiner Eindringungsrate Informationen über die Tragfähigkeit des Bodens. Da die Kraft des Hydraulikhammers weitgehend konstant ist, ergibt sich eine Eindringrate umgekehrt proportional zur Festigkeit des Bodens. Diese Information kann systematisch aufgenommen und verarbeitet werden. In einfachen Fällen wird es ausreichen, mit dem Aufsetzen weiterer Elemente dann aufzuhören, wenn die Eindringrate hinreichend gering ist.

Ist ein duktiler Rammpfahl in gewünschter Länge eingerammt, wird er mit einer Kopfplatte abgeschlossen. Diese erfüllt den Zweck der Lastverteilung.

Anwendungen für einen Duktilpfahl im Spezialtiefbau

Diese Technologie kann auf kleinen, mittleren und auf sehr großen Baustellen gleichermaßen eingesetzt werden. Neben der Erhöhung der Festigkeit des Bodens für Hochbauten kann ein duktiler Rammpfahl auch für Brückenwiderlager, Dämme, die Gründung von Rohrleitungen oder für eine Silofundierung eingesetzt werden.

Im Spezialtiefbau kann auch eine Verbesserung der Festigkeit des Bodens erforderlich sein, ohne dass ein Hochbau beabsichtigt ist. Beispiele dafür sind Hang- und Böschungssicherungen. Für diese Zwecke kann ein duktiler Rammpfahl auch schräg eingerammt werden.

Vorteile duktiler Rammpfähle

Ein Duktilpfahl erfordert nur eine geringere Bauzeit als alternative Technologien. Das Gusseisen ist zu 100% wiederverwertbar. Für das Einrammen genügt ein Hydraulikbagger, es sind also keine Großgeräte erforderlich. Es entsteht kein Aushubmaterial, was weniger Baustellenverkehr und geringeren Einsatz an Personal und Material bedeutet. Die durch den Pfahl entstehende Bodenverdichtung erhöht die Reibung mit dem Boden und daher die Tragfähigkeit.

Einsetzbar sind Duktilpfähle im Grundbau auch in engen Verhältnissen. Nachdem der Hydraulikhammer wenig Erschütterungen auslöst, können solche Pfähle auch in unmittelbarer Nähe denkmalgeschützter oder sogar einsturzgefährdeter Gebäude eingesetzt werden. Der Hydraulikhammer verursacht so geringe Stoßwellen, dass weniger von einem Einrammen als von einem Einvibrieren gesprochen werden kann.

Aus der Geschwindigkeit der Pfahlbewegungen können Informationen abgeleitet werden, die für jeden Pfahl ein individuelles Anpassen der Pfahllänge ermöglicht.