Die Pfahlgründung des Burj Khalifa
Der Burj Khalifa ist ein äußerst beeindruckendes Hochhaus und steht in Dubai (Vereinigte Arabische Emirate). Seit 2008 ist es mit fast 830 m das höchste Bauwerk der Welt und ist für diesen Superlativ bekannt. In diesem Artikel soll es jedoch nicht um die enorme Höhe des Gebäudes gehen, sondern um das, was sich darunter befindet, nämlich die Pfahlgründung des Burj Khalifa.
Die Geologie im Bereich des Burj Khalifa
Wie ein Bauwerk gegründet werden kann, hängt neben dem Bauwerk selbst ganz maßgeblich vom Baugrund und den Grundwasserverhältnissen ab.
Dubai liegt direkt am Meer und die Grundwasserhöhe entspricht hier etwa dem Meeresspiegel. Im Business Bay District, der Gegend in der der Burj Khalifa errichtet wurde, befindet sich das Grundwasser etwa 3 m bis 4 m unter der Geländeoberfläche. Durch die Nähe zum Meer weist das Wasser einen hohen Salzgehalt auf.
Der Baugrund besteht zunächst aus mitteldicht gelagerten Sanden, teilweise treten auch Kiese auf. Diese Schicht reicht bis etwa 15 m unter Gelände.
Darauf folgt der sogenannte Dubai Sandstone mit einer Dicke von 15 m bis 40 m. Unterlagert wird der Dubai Sandstone schließlich vom Dubai Siltstone. Die beiden Schichten werden lokal auch als Weak Sandstone und Weak Siltstone bezeichnet, was auf ihre vermeintlich geringe Festigkeit schließen lässt.
Auswertungen von Pfahlprobebelastungen haben jedoch ergeben, dass dieses Bild nicht ganz zutreffend ist. So können im Bereich des Festgesteins durchaus hohe Lasten bei geringen Setzungen abgeleitet werden.
Die Gründung
Der Burj Khalifa hat ein Gewicht von etwa 500.000 Tonnen, die über den Baugrund schadlos abzutragen sind. Bei den oben beschriebenen Baugrundverhältnissen lässt sich dies nur mit einer Tiefgründung bewerkstelligen.
Der Grundriss des Hochhauses ist durch drei Flügel gekennzeichnet. Das Bauwerk wurde hier auf einer 7.000 m² großen Bodenplatte aus Beton errichtet, die 3,7 m dick ist.
Unterhalb der Fundamentplatte befinden sich konventionelle Großbohrpfähle, die im Kontraktorverfahren hergestellt wurden. Beim Kontraktorverfahren wird der Frischbeton über eine Rohrleitung nach unten geführt und dann fortschreitend aufgefüllt. So wird eine Entmischung des Betons im Grundwasser vermieden.
Beim Design der Pfahlgründung für den Burj Khalifa wurde auf zwei verschiedene Pfähle gesetzt. Zum einen 200 Bohrpfähle mit einem Durchmesser von 1,5 m und einer Tiefe von 50 m und zum anderen 650 Pfähle mit einem Durchmesser von 0,9 m und einer Tiefe von 36 m. Damit kommt rein rechnerisch auf ein Pfahl auf eine Fläche von etwa 2,9 m auf 2,9 m.
Einen Eindruck der Gründungsstruktur kann über die nachfolgende Abbildung gewonnen werden:
Als Pfahlbeton wurde ein selbstverdichtender Beton mit einer recht hohen Druckfestigkeit von 60 MN/m² gewählt. Überschlägig wurde alleine für das Volumen aller Pfähle über 32.500 m³ Beton benötigt, etwaiger Mehrverbrauch durch Klüfte nicht berücksichtigt. Für die Fundamentplatte wurde ein selbstverdichtender Beton mit einer Druckfestigkeit von 50 MN/m² gewählt. Hier wurden insgesamt 12.500 m³ eingebaut. Für die Gründung wurden also insgesamt etwa 45.000 m³ Beton benötigt.
Die Gesamtsetzungen des Burj Khalifa betrugen nur etwa 5 cm. Damit war die Gründung in jedem Fall ausreichend dimensioniert.
