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Schneckenbohrtechnik von JACBO für den
Neubau der BP Hauptverwaltung.

Dort wo Böden, über eine sehr dichte bzw. sehr feste Lagerung hinaus, Festigkeiten der Bodenklassen BK6 und BK7 aufweisen, wurden bislang die Grenzen der Schneckenbohrpfähle erreicht. Durch Versuche und Konstruktion am Computer konnte JACBO Endlosschnecken entwickeln, die auch in Felsböden das Herstellen von Schneckenbohrpfählen ermöglichen.

Mit Bohrversuchen in Beton wurde das Verfahren so optimiert, dass JACBO-Schneckenbohrpfähle in festartige Böden mit gleicher Wirtschaftlichkeit wie Bohrpfahlgründungen in Sand, Kies, Lehm und Ton hergestellt werden können.

Von dieser Entwicklung profitiert die Deutsche BP Aktiengesellschaft, die in Bochum den Neubau für ihre Hauptverwaltung errichtet. Auf einem eingeschossigen Unterbau mit Tiefgarage werden vier 7-geschossige Bürotürme (BT 2-5) errichtet. Ein vorhandenes Bürogebäude (BT B) wird umgebaut und an den Neubau angeschlossen. Das Bodengutachten ergab einen stark unterschiedlichen Gründungshorizont für den Neubau. Im Bereich der Bauteile BT 1 und BT 2 wurde auf der Aushubebene der Baugrube tragfähiger Mergelfels angetroffen. Hier konnten die Gebäudeteile flachgegründet werden. Im Übergangsbereich von BT 2 nach BT 3 tauchte der Mergelstein bis zu 15 m unter Baugrubenniveau ab. Hieraus ergaben sich erforderliche Bohrpfahllängen bis zu 19,50 m mit 4,00 m Einbindung in den festen Mergelstein.

Ingesamt wurden 174 Schneckenbohrpfähle mit Pfahldurchmessern 62 cm und 72 cm für die Bauteile BT 2 - BT 5 hergestellt. Die maximale Pfahlbelastung ist 2250 kN. Die Bauzeit für die Herstellung der Pfähle betrug 11 Arbeitstage.

Aufgrund der sehr guten Bohrergebnisse im Mergelstein wurde JACBO gebeten, im Bereich der Bauteile BT 1 und BT 2 zu versuchen in den ab Baugrubensohle anstehenden Mergelstein 11 Brunnen zur Versickerung von Regenwasser zu bohren. Versuchsweise sollten Bohrtiefen von 6,00 bis 11,00 m erzielt werden. JACBO ging das „Risiko“ ein – Ergebnis: Alle Brunnen konnten erfolgreich bis zur Endtiefe abgebohrt werden.

Der Nachweis der Tragfähigkeit der Pfähle musste durch Probebelastungen erbracht werden. Hierzu wurden sechs Pfähle mit einer Gebrauchslast von 1230 kN bis 2269 kN ausgewählt, die auf 2-fache Sicherheit getestet werden sollten.

Die Probebelastung der Bohrpfähle erfolgte nach der STATNAMIC-Methode und wurden von der Profound BV – Ingenieurgesellschaft für Geotechnik – aus Waddinxveen, Niederlande, durchgeführt.

Der Name STATNAMIC ist eine Wortschöpfung aus den englischen Wörtern STATic (für statische Pfahlprüfung) und dyNAMIC (für dynamische Pfahlprüfung). Prinzip ist das Aufbringen einer Reaktionskraft auf den Pfahlkopf durch kontrolliertes Zünden eines langsam abbrennenden Explosionsstoffes. Der Detonationsdruck drückt den Pfahl gleichmäßig in den Boden.

Gemessen wird die dabei auf den Pfahl einwirkende Kraft (Kraftmessdose K) und die dabei entstehenden Pfahlkopfverschiebungen (Lasersystem J, K, L). Die Datenerfassung erfolgt mittels Datenleitung in einem angeschlossenen Computer. (weitergehende Beschreibung siehe Literaturhinweise)

Vorteil einer statnamischen Probebelastung ist der Zeit- und Kostenvorteil gegenüber einer statischen Probelastung und die höhere Genauigkeit (Einsatz von Kraftmessdosen) gegenüber dynamischen Probebelastungen. Nebeneffekt der statnamischen Probebelastung ist, dass im Vergleich zu einer dynamischen Probebelastung geringere Stoßwellen auf in unmittelbarer Umgebung stehenden Gebäude und die darin befindlichen Anlagen ausgeübt werden.

Nach anfänglichen Vorsichtsmaßnahmen bei der ersten Beprobung, wurden die Computer- und Messsystem im unmittelbar benachbarten Altbau nicht mehr abgeschaltet und konnten weiter betrieben werden.

Ergebnis der sechs Probebelastungen war: Die geforderte Sicherheit von 2-facher Gebrauchslast wurde bei allen Pfählen nachgewiesen und sogar weitgehend überschritten. Bei keinem der getesteten Pfähle wurde die Grenztragfähigkeit erreicht.

Die gemessenen Setzungen betrugen:

Pfähle Durchmesser 62 cm:

• Gebrauchlast 1230 kN, 1230 kN, 1322 kN
• Gebrauchslast s=1,9/ 2,1/ 2,9 mm
• Prüflast s=8,0/ 12,6/ 17,0 mm

Pfähle Durchmesser 72 cm:

• Gebrauchslast 1935 kN, 1994 kN, 2269 kN
• Gebrauchslast s= 1,5/ 3,8/ 4,0 mm
• Prüflast s=10,6/ 10,7/ 12,8 mm

Durch Extrapolation mittels hyperbolischer Approximation der Lastsetzungskurven der Test wurden auf der sehr sicheren Seite liegend Grenzlasten für D=62 cm mit dem 3,1-/ 3,3-/ 4,0-fachen der Gebrauchslast ermittelt, für D=72cm mit 2,4-/ 2,8-/ 3,0-fachem Wert.

Herstellzeit für die Pfahlgründung waren 11, für die Brunnen einschließlich Einbau der Drainagesysteme 2 Arbeitstage. Die Probebelastungen wurden in 2 Tagen durchgeführt.

Fazit: Durch konsequente Weiterentwicklung der Bohrwerkzeuge und des Antriebs ist es mit dem JACBO-System möglich, auch in felsartigen Böden Schneckenbohrpfähle wirtschaftlich herzustellen. Probebelastungen haben die Tragfähigkeit dieser Pfähle bestätigt. Seine Grenzen findet das Verfahren in sehr festen Felsböden, die nach bisherigen Erfahrungen auch mit verrohrten Bohrpfahlsystemen nur mit sehr hohem Aufwand erbohrt werden können.

Weitergehende Literaturhinweise:

• Statnamische Probebelastungen: Middendorp, P. 1993
• Experiences with Statnamic load testing of foundation piles in Europe; Kusakabe,
  O., Kuwabara, F., Matsumoto, T. 1998
• Statnamic Loading Test, Proceedings 2nd international statnamic seminar Tokyo;
  Middendorp, P. 1999
• Statnamische Pfahlbelastungsprüfungen, Pfahlsymposium 1999, Braunschweig
• Schneckenbohrpfähle: Werksprospekte JACBO Pfahlgründungen GmbH