Wann müssen Tiefgründungen eingesetzt werden?
Eine Tiefgründung ist immer dann vonnöten, wenn der Baugrund nicht die geeignete Qualität für ein Bauvorhaben aufweist und dies mittels anderer Verfahren nicht zu beheben ist. Dies ist etwa der Fall, wenn die Tragfähig direkt unter dem Bauwerk nicht gegeben ist oder große Setzungen zu befürchten sind. Auch ein ungleichmäßiger Baugrund und daraus resultierende unregelmäßige Setzungen führen zu massiven Problemen, denn diese wirken sich maßgeblich auf die Statik der Struktur aus. So können etwa Bodenplatten, Träger oder Wände reißen, wenn sie ungleichmäßig absinken.
Auch bei der Konstruktion von Baugruben ist es nicht selten nötig, eine Tiefgründung in Form eines Baugrubenverbaus zu errichten. Dies ist überwiegend in Baugebieten der Fall, die sehr wenig Platz bieten und sich Baugrube, Baugraben oder ein sonstiger Erdaushub nicht mit den erforderlichen Abböschungen absichern lässt. Ebenso sind spezielle Tiefgründungen notwendig, wenn der Aushub unter Grundwasser steht. Durch den Verbau wird ein Eindringen des Bodenwassers in die Baugrube verhindert und bestehendes Wasser im Inneren kann abgepumpt werden, um ein sicheres Arbeiten zu gewährleisten.
Welche Arten von Tiefgründungen gibt es?
Bei einer Tiefgründung handelt es sich immer um eine Konstruktion bzw. ein Verfahren, dass sich senkrechter, robuster und in der Regel wasserundurchlässiger Bauelemente bedient. Hauptziel ist es, die durch das Bauwerk entstehenden Lasten tiefer in stabilere Erdschichten abzuleiten, so dass der obere, weniger tragfähige Baugrund entlastet wird und keine Setzungen oder Einbrüche zu befürchten sind. Das Bauverfahren kann dabei auf drei verschiedene Arten realisiert werden:
Pfahlgründungen – ob in den Boden gerüttelt, gebohrt oder gerammt – setzen sich aus verschiedenen Pfahlelementen zusammen, die entweder vereinzelt zur Ableitung der Lasten genutzt werden oder die zu bebauende Fläche in Gänze umschließen. Bei einer Punktbelastung können auch einzelne Pfähle zum Einsatz kommen, etwa bei Offshore-Bauwerken. Je nach zu erwartender Last, Sicherheitsanforderungen und weiteren Kriterien können hier verschiedene Materialien verwendet werden. Temporäre Pfahlgründungen in Baugruben werden gelegentlich mit Holz errichtet. Eine stabile, langanhaltende Konstruktion erfordert Beton, Stahl, Stahlbeton oder Stahlfaserbeton. Die Pfähle werden dabei so tief in den Baugrund eingebracht, bis sie festen Boden erreichen, und leiten schließlich die Bauwerkslasten von oben in diese ab. Pfahlgründungen sind die älteste Art von Tiefgründungen und werden auch heute noch bevorzugt genutzt.
Eine andere Art der Tiefgründung stellen so genannte Senkkästen dar, die früher ebenfalls recht häufig Verwendung fanden, heute hingegen meist nur bei Bauten im oder unter (Grund-)Wasser eingesetzt werden. Offene Senkkästen werden hierbei auf dem Baugrund platziert, anschließend erfolgt der Aushub im Inneren. Durch sein Eigengewicht senkt sich der Kasten schließlich und schafft so eine stabile, lastableitende Tiefgründung. Ist der Kasten in seiner finalen Position bzw. Tiefe, wird er in der Regel noch mit Unterwasserbeton abgedichtet. Eine Sonderform des Senkkastens stellen Caissons dar. Hierbei handelt es sich um Druckluftsenkkästen, die sich einer druckdichten Decke bedienen und durch Lufteinpressung weiteren Wassereindrang in die so geschaffene Arbeits- bzw. Aushubkammer verhindern. Caissons sind sehr effektiv, das Verfahren ist jedoch recht aufwendig. Zudem muss die Arbeitermannschaft, die den Aushub im Arbeitsbereich realisiert, Zeiten für den Druckausgleich beim Eintreten und Verlassen der Kammer einhalten.
Eine letzte Form der Tiefgründung stellen Brunnengründungen dar. Hierbei werden mehrere Betonringe in den Baugrund bis zur tragenden Bodenschicht versenkt, so dass mehrere große, monolithische Tragkörper entstehen. Ähnlich wie bei Setzkästen erfolgt der Einbau durch den Aushub in der Mitte der Ringe, die dann aufgrund ihres eigenen Gewichts nach unten sacken. Nach Errichtung der Tiefgründung werden die Hohlräume um die Ringe sowie deren Innenraum in der Regel noch mit Betonvarianten oder Sand- und Kiesgemischen verfüllt, um dem Brunnenkörper noch mehr Stabilität zu geben. Der größte Vorteil von Brunnengründungen ist es, dass sie aufgrund ihrer großen Aufstandsfläche eine ähnliche Tragfähigkeit wie eine Flachgründung bieten können und Bauwerkslasten sehr gut verteilen.
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