Pfahlbemessung nach SIA 267 – Erfahrungen aus der ... - Gruner AG

Pfahlbemessung nach SIA 267 – Erfahrungen aus der Praxis 

Laurent Pitteloud 

1 Einführung 

Ein Blick in die Vergangenheit zeigt uns eindrücklich, welche grossen baulichen Leistungen auch ohne 

Normen erbracht wurden. Bekannt ist aber auch, dass einige dieser Bauten grosse Schäden erlitten oder gar 

einstürzten, wie diverse Beispiele, auch aus unserer Region zeigen (Bild 1). Natürlich wäre es falsch, diese 

Situation auf die damals fehlenden Normen zurückzuführen. 

Im heutigen Kontext - trotz einer ungeheuren Entwicklung im Bereich Technik, Norm und Forschung - 

verbleiben im Bauwesen wie zur Zeit der grossen Baumeister der Antike und des Mittelalters spannende 

Herausforderungen, jedoch auch nicht vernachlässigbare Risiken. In der Geotechnik ist diese Risikosituation 

noch verschärft, weil der Baugrund als Hauptbaustoff dieses Baudisziplins, naturbedingt nur stichprobenartig 

erfasst bzw. getestet wird und darüber hinaus durch eine grosse Heterogenität, eine ausgeprägte 

Anisotropie und ein komplexes Tragverhalten gekennzeichnet ist. 

Bei Pfählen ist die Ausgangslage erwartungsgemäss ähnlich. Pfähle sollen dort eingesetzt werden, wo 

andere Fundationsarten, wie z. B. Flachfundationen, nicht zum Erfolg führen würden. Wie wirksam Pfähle 

sind, hängt in erster Linie mit dem umgebenden Baugrund und seinen Eigenschaften zusammen. Diese 

richtig einzuschätzen und daraus die Pfahltragfähigkeit so gut wie nötig zu prognostizieren, sind die 

Kernaufgaben der Planung und Bemessung von Pfählen. 

oben: eingestürzte Brücke (1744) 

unten: Brücke nach Fertigstellung (1741) 

Bild 1 Die 1741 fertig gestellte Birsbrücke (unten) in der Nähe von Basel wurde aus Kostengründen 

ungenügend fundiert und brach bereits 1744 während eines Hochwassers zusammen (oben) [1]. 

Pfähle werden dort eingesetzt, wo aufgrund der Baugrundsituation und der Anforderungen des Bauwerks 

(hohe Lasten, Reduktion der Setzungen, ...) eine andere Fundationsart nicht sinnvoll ist. Pfähle sind 

ausserdem der Inbegriff von Robustheit und bewältigen hohe Traglasten bei geringen Setzungen. Eine 

fachgerechte Bemessung und Ausführung von Pfählen ist natürlich zwingend, um diese Eigenschaften zu 

erreichen. 

Die Bemessung von Pfählen hat 3 Fragen zu beantworten: 

- innerer Tragwiderstand 

- äusserer Tragwiderstand 

- Verformungsverhalten 

Die Bemessung der Pfähle bezüglich des inneren Tragwiderstands mit der Ausnahme von knickgefährdeten 

Mikropfählen im weichen Untergrund und zyklisch beanspruchten Pfählen ist i.d.R. unproblematisch.

Die Bestimmung des äusseren Tragwiderstands sowie die Aufteilung in Mantelreibung und Spitzendruck 

stellen nach wie vor eine Herausforderung für den Bauingenieur dar. Informationen über den Baugrund, 

regionale Erfahrungen und das angestrebte Pfahlherstellverfahren stellen die nötigen Grundlagen, um den 

äusseren Tragwiderstand zu ermitteln. 

Die Bestimmung des Verformungsverhaltens von Pfahlfundationen ist eng verbunden mit der Ermittlung des 

äusseren Pfahltragwiderstands. Einfache Formeln zur Pfahlsetzungsberechnung liegen zwar vor, jedoch 

sind für eine zuversichtliche Prognose des Last-Setzungsverhaltens von Pfählen umfangreichere 

Untersuchungen erforderlich. 

In den nächsten Abschnitten werden einige Hinweise zur Bemessung von Pfählen nach SIA 267 

zusammengetragen. Das Hauptaugenmerk wird auf die Bestimmung des äusseren Tragwiderstands und die 

Abschätzung des Verformungsverhaltens gerichtet, da unsere Praxis immer wieder zeigt, dass bei diesem 

Schritt sowohl die grössten Chancen wie auch die grössten Risiken bestehen. 

2 Bestimmung des äusseren Pfahltragwiderstands 

2.1 Statischer Pfahlversuch 

Im statischen Pfahlversuch wird die Versuchslast ruhend, in ca. 7 Stufen bis zu einem vordefinierten Wert 

P pv auf dem Pfahl aufgebracht. Bei Grossbohrpfählen - je nach Baugrundtypen und Pfahlabmessungen – 

werden im Pfahlversuch Lasten von z.B. 10 bis 30 MN aufgebracht. Das Einbringen von solchen hohen 

Lasten führt zu aufwendigen Konstruktionen (Bild 2). 

Der statische Pfahlversuch ist der kostenintensivste Weg, um die Pfahltragfähigkeit zu ermitteln. Aus diesem 

Grund kommt diese Versuchsart in der Schweiz wenig zum Einsatz. Eine Ausnahme bildet die Prüfung der 

Mikropfähle, da infolge der geringen Pfahllasten nur geringe Aufwendungen anfallen. Den hohen Kosten 

steht natürlich ein hoher Gegenwert entgegen: aussagekräftige und eindeutige Ergebnisse zum Trag- und 

Verformungsverhalten der geprüften Pfähle. Falls die Ergebnisse besser ausfallen als prognostiziert, ergibt 

sich die Möglichkeit, die Fundation zu optimieren. Sind die Versuchsergebnisse schlechter als prognostiziert, 

kann die Fehleinschätzung der Prognose korrigiert werden, was zwar zu höheren Pfahlkosten führt, jedoch 

eine sichere Fundation gewährleistet. 

Statische Pfahlversuche lohnen sich schon allein durch die Erhöhung des Faktors η in der 

Formel zur Ermittlung des äusseren Tragwiderstands eines Pfahls R a,d (SIA 267 9.5.2.2.1): 

Bild 2 Ausführung von statischen Pfahlbelastungsversuchen in Basel (links: klassische Methode mit 

Ankern als Widerlager für die Nordtangente, rechts: Osterberg-Methode für Roche Bau 1)

Statische Pfahlversuche werden finanziell interessant, wenn die Pfahlversuchskosten geringer sind als die 

Kostenminderung infolge Kürzung der Pfähle durch Heraufsetzen von η von 0,9 . Bei 

Annahme von Pfahlversuchskosten von 0,2 Mio. CHF (2 Versuche an Grossbohrpfählen) ergibt sich ein 

notwendiges Volumen von ca. 2 Mio. CHF an Pfahlarbeiten, um Pfahlversuche finanziell zu rechtfertigen. 

Natürlich erhofft man sich bei jedem statischen Pfahlversuch, dass die Versuchsergebnisse besser als die 

Prognose ausfallen, so dass weitere Einsparungen und Optimierungen möglich sind. 

2.1.1 Hinweis zur Bruchlastbestimmung mit der Kriechmass-Regelung 

Unsere Erfahrung hat gezeigt, dass die Norm SIA 267 gute Hinweise zur Durchführung und Auswertung von 

statischen Pfahlversuchen enthält. Wir mussten aber auch feststellen, dass der folgende Ansatz zur 

Festlegung der Tragfähigkeit (SIA 267 9.4.4.1.3) bei Grossbohrpfählen widersprüchlich ist: 

Kriterium 1: 

Kriterium 2: 

Die Bruchlast entspricht der Kraft, die eine Setzung von einem Zehntel des 

Pfahldurchmessers verursacht. 

Die Bruchlast wird als jene Kraft definiert, bei der das Kriechmass im Zeit- 

Verschiebungsdiagramm den Wert k=2mm erreicht 

Bei einem Bohrpfahl von einem Durchmesser von 1,2 m entspricht das erste Kriterium einer Verformung von 

12 cm für das Erreichen der Bruchlast. Beim zweiten Kriterium wird die Last normgemäss 90 Minuten auf der 

letzten Laststufe gehalten. Die Verschiebungszunahme zwischen der 10. und der 90. Minute bei einem 

Kriechmass von k=2 mm entspricht ca. 2 mm. Dieses Beispiel für einen 1,2 m dicken Bohrpfahl zeigt aus 

unserer Sicht, dass der Kriechmass-Ansatz zu restriktiv und nicht kompatibel mit dem Kriterium 1 ist. Auch 

im internationalen Vergleich scheint diese Regelung überzogen. In Deutschland wird eine Analyse gemäss 

Kriterium 1 und 2 empfohlen, jedoch ohne dabei einen Grenzwert für das Kriechmass zu nennen. In 

Grossbritannien wird eine Kriechmass-Analyse nicht durchgeführt. In den USA schliesslich werden Pfähle 

ohne Beobachtungszeit statisch getestet, wodurch eine Kriechmass-Auswertung von vorneherein nicht 

vorgenommen wird. 

Angesichts dieser Erkenntnisse, empfehlen wir, die Bruchlast primär gemäss dem Setzungskriterium 

(Kriterium 1) festzulegen. Die Auswertung des Kriechmasses kann als ergänzende Analyse 

Unregelmässigkeiten aufzeigen. Ausgenommen von dieser Empfehlung sind Mikropfähle, bei denen 

standardmässig und in Analogie zu Versuchsankern das Kriechmass-Kriterium (Kriterium 2) angesetzt wird 

und vernünftige Ergebnisse liefert. 

2.1.2 Hinweis zur Wahl der Laststufen 

Die Wahl der Laststeigerung zwischen den Laststufen darf nicht zu klein gewählt werden. Beträgt die 

Laststeigerung nur 5 bis 7% von P pv ist unter Umständen eine Versteifung des Verformungsverhaltens 

festzustellen. Daraus resultieren bei gleichbleibenden Beobachtungszeiten für höhere Laststufen teilweise 

geringere Kriechmasse und daraus möglicherweise eine Unterschätzung des Kriechmasses, was eine 

Interpretation erschwert. Dieses Phänomen ist bei grösserer Laststeigerung nicht festgestellt worden. 

Werden die Beobachtungszeiten jedoch gegenüber der vorausgehenden Stufe verlängert, kann bei zu 

kleinen Laststufen ein starker Anstieg des Kriechmasses festgestellt werden. Dann stellt sich die Frage, ob 

das Kriechmass realistisch ist und möglicherweise nicht überschätzt wird. 

2.1.3 Lokales Ausschalten der Mantelreibung 

Werden Pfahlversuche vorgängig zur eigentlichen Herstellung der Bauwerkspfähle durchgeführt, werden die 

Versuchspfähle oft von einem höheren Bohrplanum aus hergestellt als von der Endaushubsohle. Da nur die 

Tragfähigkeit der Pfähle unterhalb der Aushubsohle für den Lastabtrag des Bauwerks von Bedeutung ist, 

muss eine Übertragung der Mantelreibung auf dem Pfahlschaftsbereich zwischen Bohrplanum und 

Endaushubsohle möglichst ausgeschaltet werden. Hierzu liegen je nach Pfahltyp diverse Möglichkeiten vor. 

Für verrohrt hergestellte Mikropfähle haben wir gute Erfahrungen mit am Mikropfahl angebrachten 

Spülschläuchen (Bild 3), die 2m oberhalb der Verankerungsstrecke enden. Nach Herstellung der 

Verankerungsstrecke wird vor dem Ziehen der Verrohrung der Bereich der freien "Ankerlänge" von der 

verbleibenden Zementsuspension frei gespült, bis das austretende Wasser klar wird. Ein weiteres Hüllrohr ist 

dabei nicht zwingend erforderlich, jedoch auch nicht nachteilig.

Bild 3 Versuchsmikropfahl (links: Mikropfahl mit Injektionsschläuchen (blau) und Freispülschläuchen 

(gelb) rechts: Detail Verankerungsstrecke mit Injektionsschläuchen) 

Bild 4 Spülvorgang bei Mikropfählen zur Sicherstellung einer freien Länge (links: Beginn 

Spülvorgang, austretendes Wasser trüb und zementhaltig, rechts: Wasser klar nach 5-10 Minuten 

spülen) 

Schlechte Erfahrungen wurden vermehrt mit Selbstbohrmikropfählen eines bestimmten Fabrikats gemacht. 

Dabei sollte die freie Länge durch ein HDPE-Kunststoff-Hüllrohr sichergestellt werden. Die vereinbarte freie 

Länge von 13 m konnte zunächst in nur wenigen Fällen erreicht werden. Nach einer Kernbohrung der 

obersten 2 bis 3 m und die Aufbringung von hohen Zuglasten (1030 kN, d.h. 67% R i,k 0,2 ) in 50 bis 100 

Lastzyklen auf jeden Mikropfahl konnte in zwei Drittel der Fälle der untere Grenzwert der freien Länge 

(0.9 l fr ) erreicht werden. In den restlichen Fällen wurden im Minimum 50 %, jedoch in der Regel über 80% 

des unteren Grenzwerts erreicht. Nach unserer Einschätzung liegt u.a. das schlechte Ergebnis der freien 

Länge bei Selbstbohrmikropfählen daran, dass die freie Länge vom Zement nicht freigespült werden kann 

und dass die Verbindungsmuffen nicht durch das HDPE-Hüllrohr umhüllt sind und dadurch hohe Druckkräfte 

über die Stirnseite der Muffen abgeben können. 

Für Bohrpfähle sind am Bewehrungskorb befestigte Doppelstahlhülsen mit dazwischen eingebrachten 

Schmiermitteln ein effektives, wenn auch aufwendiges Mittel, um die Mantelreibung lokal auszuschalten. 

Eine interessante Alternative bietet eine einzige Stahlhülse, welche mit einer mehreren zentimeterstarken 

Polsterschicht umgewickelt ist.

Bild 5 Ausbildung Hülse für einen Bohrpfahl (links: Stahlrohr mit 3 cm starker 

Luftpolsterfolienschicht – Mitte: Gummilippe am Fuss Stahlrohr – rechts: Betonieren Hülsenpfahl) 

Die Wirksamkeit dieser Lösung konnte in 2011 bei 4 Pfählen im Zuge des Projektes Roche Bau 1 erfolgreich 

nachgewiesen werden. Bei dieser Lösung wurde um den Bewehrungskorb ein Stahlrohr mit einer aussen 

liegenden, 3 cm starken Luftpolsterfolienschicht montiert. Die Eignung der gewählten Luftpolsterfolie – 

insbesondere deren Druckfestigkeit – konnte in speziell entwickelten Versuchen nachgewiesen werden. 

Danach bietet die gewählte Luftpolsterfolie auf Druckbeanspruchung genügend Halt, auf Schub dagegen 

verformt sich die Folie nahezu kraftlos. Am Fuss des Stahlrohrs wurde eine Gummilippe vorgesehen, um ein 

Aufsteigen von Beton im Ringraum zwischen Stahlrohr und Bohrrohr zu verhindern. Vorgängig zur 

Pfahlherstellung wurde im Schutz des Bohrrohrs (d = 1.20 m) der Boden ausgehoben und nachfolgend mit 

Feinsand verfüllt. Anschliessend wurde der Pfahl mit d = 0.75 m hergestellt. Nach Fertigstellung des Pfahls 

mit d = 0.75 m wurde das Bohrrohr d = 1.20 m gezogen. Eine seitliche Halterung des Pfahlkopfes - jedoch 

ohne Behinderung der vertikalen Bewegung - konnte durch eine Verdickung der Luftpolsterschicht und die 

Verfüllung eines ringförmigen Grabens mit Zementsuspension um den Pfahl erreicht werden. 

Für die Ausbildung von Versuchspfählen nach der Osterberg-Methode (Versuchspresse ist im Pfahl 

integriert, sowohl der untere wie auch der obere Pfahlschaftbereich bilden gleichzeitig den Versuchspfahl 

und den Reaktionspfahl; es entfallen aufwendige Reaktionseinrichtungen mittels Anker oder Pfählen gemäss 

Bild 2) wurde beim Projekt Roche Bau 1 beschlossen, die Versuchspfahlstrecke in 20 bis 30 m unterhalb 

der Geländeoberfläche anzuordnen, dort wo zu einem späteren Zeitpunkt die Bauwerkspfähle zu liegen 

kommen sollten. Der Bereich zwischen Bohrplanum (-2 m) und Pfahloberkante (-20 m) wurde mit Sand 

aufgefüllt, um ein Übertragen der Mantelreibung zu verhindern. Dieses Ziel wurde erreicht. Unerwartet war 

der Einfluss des verfüllten Sands auf den bis zum Bohrplanum reichenden Bewehrungskorb. Nach Freilegen 

des Bewehrungskorbs wurde festgestellt, dass der Korb um seine eigene Achse stark verdreht war. 

Bild 6 Verdrehter Pfahlkorb infolge Sandverfüllung bei Herstellung des Osterberg-Versuchspfahls

Die Folge war, dass ein Teil der Instrumentierung des Versuchspfahls nicht voll funktionsfähig war. Der 

Versuch konnte dennoch erfolgreich abgeschlossen werden. Ursache für die Verdrehung ist die 

Verdichtungswirkung des oszillierenden Bohrrohrs auf den lose eingebrachten Sand. Durch die Verdichtung 

wurde eine starke Verzahnung im Sand erreicht, so dass sich hohe Schubspannungen zwischen der 

Innenseite des Bohrrohrs und dem Bewehrungskorb entwickeln konnten. Um dieses Problem zu beheben, 

muss die Sandverfüllung nach Ziehen des Bohrrohrs erfolgen, und zwar so vorsichtig, dass die Messkabel 

nicht beschädigt werden. Kostenintensiv wäre eine Lösung mit Pfahlbetonage bis zum Bohrplanum in 

Kombination mit einer Stahlhülse. 

2.2 Dynamischer Pfahlversuch 

Bei dynamischen Pfahlversuchen wird ein Rammgewicht von üblicherweise 8 bis 16 Tonnen mit einer 

Fallhöhe von 0,5 m bis 1,5 m auf den Pfahlkopf fallen gelassen. Durch die Auswertung der 

Druckwellenfortplanzung im Pfahl und der Eindringung des Pfahls lässt sich nach dem CAPWAP-Verfahren 

die Tragfähigkeit des Pfahls abschätzen. Insbesondere wegen der kostengünstigen und flexiblen 

Anwendung bieten dynamische Pfahlversuche eine interessante Alternative zu statischen Pfahlversuchen. 

Dynamische Pfahlversuche haben sich in der Schweiz stark etabliert, stehen jedoch immer etwas in der 

Kritik, da die Auswertung der Ergebnisse nicht direkt nachvollziehbar ist. 

Zur Anwendung von dynamischen Pfahlversuchen einige Hinweise: 

- das für dynamische Pfahlversuche übliche Bruchkriterium von einer 3 mm Eindringung lässt sich bei 

üblichen Bauwerkspfahlabmessungen selten nachweisen, wodurch eine Interpretation der daraus 

schlecht ausfallenden Ergebnisse schwierig ist. Wir empfehlen die vorgängige Herstellung von 

Versuchspfählen, deren Abmessungen so gewählt sind, dass zum einem ein Bruch sicher erreicht 

werden kann (angenommene Bruchlast entspricht ca. 1-2% des Fallgewichts) und zum anderen der 

Versuchspfahl für die Bauwerkspfähle so repräsentativ wie möglich ist. 

- Die Ermittlung der Gesamttraglast mit dem CAPWAP-Verfahren ist allgemein vertrauenswürdig. 

Voraussetzung hierfür ist natürlich eine fachgerechte Ausführung und Auswertung des Versuchs 

sowie eine Mindestpfahleindringung von 3 mm. Eine Aufteilung der Gesamtlast zwischen 

Pfahlmantelwiderstand und Pfahlspitzenwiderstand ist nur dann realitätsnah, wenn die Dauer der 

Wellenausbreitung den Wert 2L/c (mit L: Pfahllänge und c: Kompressionswellengeschwindigkeit im 

Pfahlbeton) nicht überschreitet (siehe nächstes Bild). 

Bild 7 Kriterium für eine realitätsnahe Aufteilung von Mantelreibung und Spitzendruck bei 

dynamischen Pfahlversuchen 

- Die oft angegebene Last-Setzungs-Kurve ist mit grosser Vorsicht zu betrachten und nur zu 

Vergleichszwecken anzuwenden. 

- Bei Ortbetonpfählen ist grosse Sorgfalt bei der Ausführung des Pfahlaufsatzes angebracht. Ist die 

Oberfläche nicht absolut horizontal und eben, ist die Spannungsübertragung durch den Aufschlag 

des Rammgewichts nicht gleichmässig. Die gewonnenen Ergebnisse und die CAPWAP- 

Interpretation sind fragwürdig.

- Bei Rammpfählen in feinkörnigen gesättigten Böden ist genügend Zeit zwischen Pfahleinbringung 

und Pfahlversuch vorzusehen. In dieser Zeit kann sich der durch den Rammvorgang verursachte 

Porenwasserüberdruck abbauen und im Baugrund entstehen Randbedingungen wie sie bei den 

Bauwerkspfählen im Endzustand zu erwarten sind. Wird nicht lange genug gewartet, entstehen in 

der Regel zu geringen Pfahlwiderstände wie nachfolgendes Beispiel aus Therwil belegt (Bild 8). 

Bild 8 Einfluss Wartezeit auf Traglast von Rammpfählen in Schwemmlehm bzw. 

Cyrenenmergel 

- Der Vergleich zwischen den Ergebnissen aus statischen und dynamischen Pfahlversuchen 

(Bild 9) für das Projekt Roche Bau 1 in der Basler Molasse zeigt den wesentlichen Unterschied 

zwischen beiden Methoden: während statische Versuche eine detaillierte Last-Verformungs-Kurve 

liefern, ergeben dynamische Versuche im Wesentlichen nur absolute Bruchwerte, jedoch ohne 

vertrauenswürdigen Zusammenhang zu den dabei zu erwartenden Verformungen. Bezüglich 

Mantelreibung ergeben sich – wie oft festgestellt – zu niedrige Werte bei den dynamischen 

Versuchen. Bezüglich Spitzendruck ergibt sich ein vergleichbares Bild: der Spitzendruck auf Bruch 

wird bei ca. 5000 bis 7000 kPa im statischen Versuch gegenüber 4000 bis 5300 kPa beim 

dynamischen Versuch erreicht. 

Natürlich ist es fragwürdig, ob der im statischen Versuch ermittelte Bruchwert ohne weiteres 

angewandt werden kann, da implizit Verformungen im Bruch von bis zu 12 cm mit einhergehen. Es 

muss noch ein weiteres Kriterium eingeführt werden, um die im Gebrauchszustand zu erwartenden 

Setzungen einzugrenzen. Da für das Projekt Roche Bau 1 eine kombinierte Pfahl-Plattenfundation 

(KPP) gewählt wurde, bei der Pfähle als Setzungsbremse bis zum Bruch im Gebrauchszustand 

geführt werden, musste der angesetzte Spitzendruck entsprechend reduziert werden, da Setzungen 

von 12 cm grundsätzlich nicht mit der direkt angrenzenden Nachbarbebauung sowie mit dem 

eigentlichen Hochhaus-Tragwerk akzeptabel waren. 

* Bruch nicht erreicht, maximales Kriechmass k=0,2 mm, maximale Verschiebung 2 mm 

Bild 9 Vergleich Traglast aus statischen und dynamischen Versuchen in der Basler Molasse

2.3 Mantelreibung und Spitzendruck aus Erfahrung 

Üblicherweise liegen bei Projektbeginn keine Ergebnisse von Pfahlversuchen vor. Pfahltraglasten müssen 

demnach abgeschätzt werden. 

Oft werden im Baugrundbericht erste Angaben zu den zu erwarteten Traglasten angegeben. Wenn dies 

nicht der Fall ist, muss auf Erfahrungen aus der Region oder/und mit ähnlichem Baugrund zurückgegriffen 

werden. Dabei ist Fachkenntnis erforderlich, um solche Werte richtig zu interpretieren und zu übertragen. 

Liegen keine solchen Erfahrungen vor, geben ausländische Normen Auskunft über Pfahltraglasten, welche 

meist auf der sicheren Seite liegen. Die französische Norm DTU 13.2 [2] ermöglicht z.B. ausgehend von 

Pressiometer- und Penetrometerergebnissen, Bodentyp und Herstellverfahren eine Pfahltraglast zu 

ermitteln. Ebenso geben die 2012 neu erschienen Empfehlungen „EA Pfähle“ [3] in Anlehnung an den 

EC 7-1 (2009) und die deutschen Norm DIN 1054 (2010) im Kapitel 5 Erfahrungswerte zu Mantelreibung und 

Spitzendruck. Diese werden für bindige, nichtbindige und felsige Böden in Abhängigkeit des 

Spitzenwiderstands von Drucksonden, von der undränierten Scherfestigkeit bzw. der einaxialen 

Druckfestigkeit angegeben. 

2.4 Mantelreibung und Spitzendruck aus Berechnung 

Es liegen zum Beispiel in [4] Angaben zur Berechnung der Traglast von Pfählen ausgehend von den 

Bodeneigenschaften (Raumgewicht, Scherfestigkeit) vor. Wir nutzen grundsätzlich solche Berechnungen 

nicht, da es sich gezeigt hat, dass sie meist nicht zutreffend sind. Z.B. wird aus unserer Sicht der 

Spitzendruck oft deutlich überbewertet. Wir können an dieser Stelle die Anwendung dieser Methode ohne 

eine Überprüfung mit Erfahrungswerten nicht empfehlen. 

3 Bemessung 

3.1 SIA 267 

Die Ermittlung der äusseren Tragfähigkeit erfolgt nach der bereits genannten Formel (SIA 267 9.5.2.2.1): 

Die Festlegung des äusseren Pfahltragwiderstands auf Bruchniveau R a,k wurde im Kapitel 2 behandelt. Die 

Festlegung der weiteren Parameter η und γ M,a sind in der Norm SIA 267 meist eindeutig definiert. Allein 

bei der Anwendung von dynamischen Pfahlversuchen ist der Parameter η nicht definiert. Wir empfehlen 

zur Bestimmung des Parameters η für dynamische Pfahlversuche, diese mit Erfahrungswerten gleich zu 

setzen, d.h. gemäss SIA 267 9.5.2.2.5 mit 

anzunehmen. 

η ≤ 0,9 (dynamische Pfahlversuche) 

Oft stellt sich die Frage, was der Unterschied zwischen Mikropfählen auf Zug (Kapitel 9 in SIA 267) und 

Verankerungen mit ungespannten Ankern (Kapitel 11 in SIA 267) sei. Der wesentliche Unterschied ist, dass 

bei ungespannten Ankern in den meisten Fällen 3 Ausziehversuche durchgeführt werden. Darüber hinaus 

werden an mindestens 5% der ungespannten Anker, jedoch mindestens 3 Zugproben durchgeführt. Durch 

diese intensivere Kontrolle vor und während der Herstellung wird das Sicherheitsniveau bei ungespannten 

Ankern gegenüber Mikropfählen in der SIA 267 niedriger angesetzt: 

Mikropfähle auf Zug mit η = 1,0 (Voraussetzung: Ausziehversuche) 

und γ M,a = 1,6 (SIA 267 9.5.2.2.1 - 9.5.2.2.5)

Ungespannte Anker mit γ M = 1,35 (SIA 267 11.5.2.2). 

3.2 Vergleich SIA 267 mit früheren Normen 

Ein Blick in die Vergangenheit zeigt, dass die heute gültige Norm SIA 267 weniger konservativ ist als beide 

Vorgängernormen SIA V192 aus dem Jahr 1996 und SIA 192 (1975). Werden alle 3 Normen verglichen, 

ergibt sich folgendes Bild: 

SIA 267 

(2003) 

SIA V192 

(1996) 

SIA 192 

(1975) 

Nachweis E d ≤ R d S da ≤ R da / γ mod S ≤ R M */SF M + R S */SF S 

Einwirkung E d = γ G,Q E k S d = γ G,Q E k S 

Widerstand R d = η a R a,k / γ M,a R d = R a /(γ mod γ Rat ξ) R M /SF M + R S /SF S 

Globale Sicherheit γ G,Q γ M,a / η a γ G,Q γ mod γ Rat ξ (R M +R S )/(R M /SF M +R S /SF S ) 

Art Bestimmung 

äusserer Tragwiderstand 

R a,k 

Statischer Pfahlversuch 

Dynamischer Pfahlversuch 

Annahme γ G,Q γ G,Q 2 R M = ⅔(R M + R S ) 

γ M,a 3 γ mod 0 (stat.) R S = ⅓(R M + R S ) 

η a 1,0 (stat.) γ mod 1 (dyn.) SF M = SF S = 2,0 (stat.) 

η a 0,9 (dyn.) γ Rat 5 SF M = 3,0 SF S = 2,0 (dyn.) 

ξ 25 / 

1.1** 

Ermittelte globale 

Sicherheit 

1,82 (stat.) 

2,02 (dyn.) 

2,25 (stat.) 

2,18 (dyn.) 

2,00 (stat.) 

2,57 (dyn.) 

*R M: Pfahltraglast aus Mantelreibung, R S: Pfahltraglast aus Spitzendruck 

** Annahme: 2 statische Pfahlversuche ξ 25 bzw. 4 dynamische Pfahlversuche ξ 1.1, Minimalwert für Ermittlung 

Traglast bestimmend 

Bild 10 Vergleich Pfahltraglast bei Anwendung diverser Normengenerationen 

4 Ausführungskontrolle 

4.1 Bohrpfähle 

4.1.1 Integritätsprüfung mit Ultraschallmessungen 

Integritätsprüfungen mit Ultraschallmessungen werden von uns nur in Ausnahmefällen gefordert und 

durchgeführt. Falls Ultraschallmessungen in einem Projekt beschlossen werden, dann sollten diese 

möglichst frühzeitig durchgeführt werden. Werden Bohrpfähle mit Leerbohrungen hergestellt, sollte der 

Bewehrungskorb samt Messrohren bis zum Bohrplanum verlängert werden, so dass eine 

Ultraschallmessung bereits ab dem Bohrplanum möglich ist. Der Bereich der Leerbohrung muss dabei nicht 

betoniert werden, sondern nur mit nicht bindigem Aushubmaterial verfüllt werden, um ein stabiles 

Bohrplanum sicherzustellen. Hier hat sich gezeigt, dass ein Verfüllen mit Sand vor dem Ziehen der 

Verrohrung nicht zielführend ist. Durch die Oszillation des Bohrrohrs wird eine so hohe Verdichtung

Bild 11 Bohrpfahl mit 4 Ultraschallmessrohren, nach Ziehen Verrohrung und vor Verfüllung mit 

Aushubmaterial (Pfahl mit Leerbohrung) 

des verfüllten Sandes erreicht, dass sich der Bewehrungskorb mit dem Bohrrohr verdreht (Bild 6). Daraus 

ergibt sich eine Beschädigung der Messrohre, so dass diese durch die Messsonde nicht mehr befahrbar 

sind. Die Verfüllung muss daher nach dem Ziehen des Bohrrohrs stattfinden (Bild 11). Alternativ kann das 

Bohrrohr mit Material von einheitlicher Körnung, das sich nicht verdichten lässt, verfüllt werden. Diese 

Lösung würde jedoch die Zufuhr von Zusatzmaterial auf die Baustelle bedeuten. 

Die hier geschilderten Mehraufwendungen für das Bestücken der Leerbohrung mit einem Korb und 

Messrohren sind aus unserer Sicht gerechtfertigt, um frühzeitig Erkenntnisse über die Pfahlintegrität zu 

erhalten und gegebenenfalls noch Zeit zu haben, um Zusatzmassnahmen zu ergreifen. 

Bei der Ausführung ist insbesondere auf einen gleichmässigen Abstand zwischen den Messrohren über die 

komplette Pfahllänge zu achten. Variiert der Abstand zwischen den Messrohren, ist die Aussage der 

Integritätsprüfung stark relativiert. Vor dem Betonieren sind die Messrohre mit Wasser zu füllen, um die 

Bildung eines Luftspaltes zwischen Beton und Rohr im Zuge des Hydratationsprozesses zu unterbinden. Im 

Bild 12 ist das Ergebnis einer Ultraschallprüfung eines Pfahles angegeben. Im Bereich B fällt eine 

Geschwindigkeitsreduktion auf, die auf eine fragwürdige Betonqualität hinweisen könnte. Nähere 

Untersuchungen im Zuge der späteren Freilegung des Pfahlkopfs zeigten eine einwandfreie Betonqualität 

auf (Bild 13). Daraus lässt sich schliessen, dass in diesem Bereich eine schlechte Anbindung der Messrohre 

an dem Beton vorlag. 

Leerbohrung 

ca. 10 m 

B: "defekte" Stelle 

Betonierte 

Pfahllänge 

ca. 24 m 

Bild 12 Ergebnis aus Integritätsprüfung mittels Ultraschallverfahren (Quelle: Bilfinger Berger 2011)

Bild 13 Pfahlkopfbereich im Bereich der vermeintlich fehlerhaften Stelle B vom Bild 12 

4.1.2 Integritätsprüfung nach Reflexionsmethode (low strain test / Hammerschlagmethode) 

Die Integritätsprüfung nach der Reflexionsmethode wird zur Prüfung von Pfählen von uns selten eingesetzt. 

Die Methode kann naturbedingt erst zu einem sehr späten Zeitpunkt angewandt werden, wodurch eine 

Reaktion kaum noch möglich ist, ohne den kompletten Bauablauf zu stören. 

Die Ergebnisse sind nicht immer so eindeutig, wie sich ein Ingenieur dies wünschen würde. In einer Molasse 

von guter Festigkeit ist eine Reflexion der Stosswelle auf dem Pfahlfuss wenig feststellbar. Auch bei harten 

Einschlüssen in einem eher weicheren Untergrund – Beispiel Kalksteinbänke im Frankfurter Ton – ergeben 

sich Reflexionswellen auf diese Einschlüsse, wodurch eine Feststellung von Einschnürungen schwierig ist. 

Insgesamt ist die Reflexionsmethode eine günstige, einfache Methode, die sehr grobe Fehler aufdecken 

kann, jedoch viel Sachverstand bei der Interpretation der Ergebnisse verlangt. 

4.1.3 Vorgehensweise bei Bohrpfählen in Karstgebieten 

Der Einsatz von Bohrpfählen mit kurzer Einbindetiefe im Kalkstein hat sich zum Lastabtrag von hohen 

Lasten bewährt. Es werden im Kalkstein sehr hohe Spitzendrücke von über 10 MPa erreicht. Da im Kalkstein 

nicht selten mit Hohlräumen (Karst) zu rechnen ist, sind diese hohen Tragfähigkeitswerte mit Vorsicht 

anzuwenden. Die Mächtigkeit, Grösse und Tiefe von Karst-Ausbildungen sind mit üblichen Mitteln kaum 

feststellbar. Würde ein Karst direkt unter der Pfahlspitze liegen, wäre der Pfahl nicht in der Lage, einen 

Bruchteil der vorgesehenen Last zu übernehmen. 

Das Risiko eines Tragfähigkeitsverlustes von Pfählen in Karstgebieten konnten wir mit folgender Lösung bei 

einem aktuellen Projekt minimieren. Am Armierungskorb wird ein Stahlrohr von Durchmesser 130 mm 

befestigt. Dieses steht möglichst zentrisch im Korb, jedoch so, dass das Kontraktorrohr vorbeigeführt werden

kann. Das Stahlrohr erhält am Fuss und am Kopf eine druckfeste Abdeckung, die das Eindringen von Beton 

verhindert. Nach Herstellung des Bohrpfahls wird durch das Leerrohr die Pfahlspitze mit einem 

Mikropfahlgerät durchbohrt. Über eine Tiefe von ca. 3 Pfahldurchmessern unterhalb der Pfahlspitze wird der 

Fels zunächst gebohrt und anschliessend mit einem Packer in vordefinierten Höhenabschnitten injiziert. Die 

Begutachtung des Bohrguts ermöglicht die Feststellung von Hohlräumen, die gezielt injiziert werden können. 

Weiter kann die Analyse des Bohrguts dazu führen, dass die Bohrung vertieft wird oder z.B. dass die Bohrund 

Injektionsarbeiten bei den Nachbarpfählen reduziert bzw. intensiviert werden. 

Die dargestellte Lösung ist kostenaufwendig und erfordert eine enge Begleitung der Bohrarbeiten durch eine 

sachkundige Bauleitung sowie eine gewisse Flexibilität des Bauunternehmers. Sie stellt aus unserer Sicht 

eine sichere Methode dar, um die hohe Traglast von Bohrpfählen in Kalkstein auszuschöpfen und den 

negativen Einfluss von Hohlräumen unterhalb der Pfahlspitze auszuschliessen. 

5 Schlussfolgerung 

Pfahlfundationen sind kostenintensive Fundationstypen, die für grosse Lasten und hohe Anforderungen gut 

geeignet sind. Durch intensive Vorerkundung und vorgängige Pfahlversuche lassen sich Pfahlfundationen 

grundsätzlich optimieren. Erreicht das Projekt eine gewisse Grösse, sind vorgängige statische Pfahlversuche 

zu empfehlen, um sowohl Gesamtkosten als auch Bauzeit zu reduzieren bei gleichzeitiger Erhöhung des 

Sicherheitsniveaus. 

6 Literatur 

[1] Historische Verkehrswege im Kanton Basel-Stadt, Publikation zum Inventar historischer Verkehrswege 

der Schweiz IVS, herausgegeben vom Bundesamt für Strassen (ASTRA) www.ivs.admin.ch, Bern 2004 

[2] DTU 13.2, fondations profondes pour le bâtiment, association française de normalisation (afnor), 1992 

[3] Empfehlungen des Arbeitskreises „Pfähle“, EA Pfähle, 2. Auflage, Deutsche Gesellschaft für Geotechnik 

e.V., 2012 

[4] Bodenmechanik und Grundbau, Das Verhalten von Böden und Fels und die wichtigsten grundbaulichen 

Konzepte, 9. Auflage, Lang H.-J., Huder J., Amman P., Puzrin A. M., 2011 

Autor: 

Laurent Pitteloud 

Dipl. Bauing ETH/SIA 

Gruner AG 

Gellertstrasse 55 

4020 Basel

Pfahlbemessung nach SIA 267 – Erfahrungen aus der ... - Gruner AG

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