Helix-Erdpfahl

Produktbeschreibung

Der Helix-Erdpfahl (auch Erdschraube, Erdanker-Stahlpfahl oder Helix-Anker genannt) ist ein werkseitig vorgefertigter Stahlpfahl, der aus einem Metallrohrkörper, aufgeschweißten Helixflügeln und einem oberen Anschlussflansch besteht. Er wird mit Spezialgeräten in den Boden eingedreht und erzielt durch die mechanische Verzahnung der Helixflügel mit dem Baugrund seine Druck- und Zugtragfähigkeit. Anders als Ortbetonpfähle, bei denen zuerst ein Bohrloch hergestellt und anschließend betoniert wird, wird der Helix-Erdpfahl werkseitig geformt und maschinell eingedreht. Daraus ergeben sich deutliche Vorteile bei Bauzeit, Umweltverträglichkeit und Recyclingfähigkeit; zugleich ist er jedoch klar an geologische Randbedingungen gebunden.

I. Produktmerkmale

Standardisierte Konstruktion, Werkstoff überwiegend Kohlenstoffbaustahl
Der Rohrkörper besteht üblicherweise aus Q235B oder Q355B, der Rohrdurchmesser liegt typischerweise bei 48–273 mm, die Pfahllänge kann bis 6000 mm betragen. Durchmesser, Steigung und Anzahl der Helixflügel können an die Mantelreibung des Bodens und die Zuganforderungen angepasst werden. Die Oberfläche ist üblicherweise feuerverzinkt, die Zinkschichtdicke beträgt ≥65 μm, woraus in normaler Umgebung eine Korrosionsschutzdauer von etwa 25 Jahren resultiert.

Einbau durch Eindrehen, keine Nassarbeiten
Es sind weder Aushub, Betonieren und Nachbehandlung noch eine Stützflüssigkeit zur Bohrlochstützung erforderlich. Ein spezielles Pfahlsetzgerät dreht und drückt den Pfahl in den Boden; die konische Pfahlspitze erleichtert das Durchdringen härterer Schichten. Nach dem Einbau kann das Pfahlfundament sofort genutzt werden.

Tragmechanismus basiert auf der Verzahnung von Flügeln und Baugrund
Die Tragfähigkeit entsteht aus dem Zusammenwirken von Mantelreibung am Pfahlschaft und Spitzenwiderstand an den Helixflügeln. Dies unterscheidet sich von der Reibung an der Beton-Boden-Grenzfläche bei Ortbetonpfählen bzw. von der Rammverdichtung bei Fertigpfählen. Die Leistung hängt stark von der Lagerungsdichte des Bodens und der wirksamen Verzahnungsfläche der Flügel ab; bei der Bemessung sind die Flügelparameter entsprechend dem geologischen Bericht abzustimmen.

II. Produktvorteile

Schnelle Bauausführung, keine Wartezeit für die Nachbehandlung
Das Eindrehen eines Helixpfahls mit 6 m Länge dauert etwa 8–12 Minuten; eine Maschine schafft durchschnittlich 35–45 Pfähle pro Tag. Das ist deutlich schneller als die mehrstufigen Arbeitsgänge Bohren, Bewehrungskorb einbauen, Betonieren und Nachbehandeln bei Ortbetonpfählen. Bei Projekten mit engem Terminplan und begrenzten Wetterfenstern ist der Vorteil besonders deutlich.

Keine Nassarbeiten, geringe Störung des Baugeländes
Es entstehen keine Schlämme und es wird kein Nachbehandlungswasser abgeleitet; der Bedarf für An- und Abfahrt von Betonmischern und Betonpumpen wird reduziert. In Wüsten, Wasserflächen, ökologisch sensiblen Gebieten sowie auf Flächen mit dichten bestehenden Anlagen sind Störungen und Reinigungsaufwand geringer.

Rückgewinnbar und wiederverwendbar, wettbewerbsfähige Lebenszykluskosten
Nach Projektende oder bei Nutzungsänderung des Geländes können die Pfähle durch Rückwärtsdrehen gezogen und zurückgewonnen werden; nach Prüfung und Aufbereitung sind sie erneut einsetzbar. Die Materialkosten pro Pfahl können zwar 20%–30% höher liegen als bei Zementpfählen, doch unter Berücksichtigung der Bauleistung, der Personaleinsparung und der Kosten für die Landrekultivierung können die Gesamtbaukosten um 8%–12% gesenkt werden.

Gute Geländeanpassung und Richtungsverstellbarkeit
Der obere Flansch kann mit dem darüberliegenden Tragsystem verbunden werden; in Anwendungen wie der Photovoltaik sind je nach Gelände feine Richtungsanpassungen möglich, sodass wellige Bodenverhältnisse ausgeglichen werden. In Sand- und weichen Böden ist die Verankerungsfähigkeit in der Regel besser als bei üblichen schräg eingebrachten Erdpfählen.

III. Anwendungsbereich

Nach geologischen Bedingungen:
Geeignet für bindige Böden, Schluff und dichte Sande unterhalb mäßig verwitterter Gesteine sowie für Wüstensandschichten, Gobi-Flächen und Kiesformationen. In lockerem Sandboden ist die Verzahnung der Helixflügel mit dem Baugrund gut; bei Wüsten-Photovoltaikprojekten zählt der Helixpfahl häufig zu den bevorzugten Fundamentformen.

Die Grenzen sind jedoch klar:

• Harte Felsbereiche oder flach anstehendes Grundgebirge: Der Pfahlschaft ist relativ schlank und der Eindrehdruck begrenzt; ein direktes Eindringen in das Grundgebirge ist nicht möglich, eine Vorbohrung ist erforderlich. Bei sehr geringer Überdeckung des Grundgebirges können die Flügel keine ausreichende Verzahnung mit dem Boden erreichen, sodass die Lösung grundsätzlich nicht realisierbar ist.

• Schichten mit großen Findlingen, Geröllen oder alten Fundamenthindernissen: Diese sind schwer zu umgehen oder zu durchdringen; Abweichungen oder das Nichterreichen der geplanten Tiefe sind wahrscheinlich.

• Tiefe Weichböden mit hohen Anforderungen an die horizontale Tragfähigkeit: Der Pfahlquerschnitt ist relativ klein, die horizontale Tragfähigkeit kann niedrig sein; eine sorgfältige Nachweisführung oder der Wechsel zu einem anderen Pfahltyp ist erforderlich.

Nach Projekttyp:

• Fundamente für Photovoltaik-Montagesysteme: bodenmontierte Anlagen, Wüstenanlagen, Photovoltaik im Berggelände, Agri- und Fischerei-Photovoltaik usw. – derzeit das größte und am weitesten entwickelte Anwendungsfeld;

• Leichte und mittlere Gebäude und Einrichtungen: Holzvillen, Container- und Fertighäuser, landwirtschaftliche Gewächshäuser, Zäune und Geländer, Werbetafeln, Bushaltestellen usw.;

• Kommunikations- und Elektrizitätseinrichtungen: 5G-Kommunikationstürme, Freileitungsmaste, Hilfsfundamente für Windkraftprojekte usw.;

• Projekte mit Rückgewinnungs- oder Temporäranforderung: temporäre Veranstaltungsorte, Lagerstätten sowie Flächen, deren Nutzung sich ändern kann und bei denen ein rückbaubares und rückgewinnbares Fundament gefordert ist.