Schraubfundamente statt Beton: Innovative Lösungen für PV-Projekte bei hohem Grundwasserspiegel in Bayern

Schraubfundamente Grundwasser: Bauphysikalische Ausgangslage

Deutschland weist in Küstenregionen, ehemaligen Moorgebieten und Flussniederungen Grundwasserspiegel von oft weniger als 1,5 m unter Geländeoberkante auf. In solchen Böden erhöht die Kapillarwirkung den Porenwasserdruck, wodurch traditionelle Betongründungen aufwendige Wasserhaltungen sowie abdichtende Schalungen erfordern. Die Folge sind verlängerte Bauzeiten, höherer CO₂-Ausstoß durch Betonproduktion und Risiken für benachbarte Leitungsstränge. Eine Variante, die auf Verdrängung statt Aushub setzt, reduziert diese Effekte signifikant: Schraubfundamente lassen sich drehmomentüberwacht in den wassergesättigten Boden einbringen, bis die geforderte Einbindetiefe erreicht ist. Da das System ohne Erhärtungsphase sofort Lasten aufnimmt, verkürzt sich der kritische Zeitraum, in dem frei­liegende Gräben durch steigendes Grundwasser beschädigt werden könnten. Für Auftraggeber mit straffen Terminplänen ist diese Eigenschaft häufig projektentscheidend.

Fundament ohne Beton für tragfähige PV- und Agri-Flächen

Ein Fundament ohne Beton ersetzt die statische Wirkung eines Fundamentblocks durch die Mantelreibung der Stahlpfähle und das Tragverhalten der Helixgewinde im Untergrund. Unter Berücksichtigung von DIN EN 1993-3-5 lässt sich für jeden Schraubpfahl ein charakteristischer axialer Widerstand ableiten, der bis zu 2,8 t erreicht. Da der Stahl thermisch oder feuerverzinkt ausgeliefert wird, ist die Dauerhaftigkeitsklasse nach DIN EN ISO 14713-1 auch bei schwach saurem Grundwasser gewährleistet. In Kombination mit einer modularen Stahlunterkonstruktion entsteht so eine Infrastruktur, die sich rückbau- und wiederverwendbar planen lässt. Die Projektstatik profitiert zusätzlich vom geringen Eigen­gewicht: Im Vergleich zu einer Köcherfundamentreihe entfallen durchschnittlich 18 m³ Aushub pro 100 m Anlagenlänge, was wiederum Transport- und Deponiekosten senkt.

Hydrogeologische Kenndaten und statische Bemessung

Vor dem Einbringen der Pfähle empfiehlt sich ein Rammsondierungsprofil gemäß DIN EN ISO 22476, um die Lagerungsdichte und Dränagefähigkeit zu erfassen. Werte von qc > 5 MN/m² erlauben den Einsatz kurzer Schraubfundamente, während in weichen Torf­horizonten längere Typen mit erhöhtem Steigungswinkel vorzusehen sind. Der Einbauwinkel bleibt dabei stets senkrecht, um laterale Verschiebungen infolge unterschiedlicher Sättigungsgrade zu vermeiden. Mittels Drehmomentmessung während des Einbringens wird die tatsächliche Tragfähigkeit unmittelbar protokolliert; Abweichungen können sofort durch Tieferdrehen oder Austausch in ein stärkeres Profil korrigiert werden. Dieses iterative Verfahren minimiert Nachrechnungen und stellt sicher, dass selbst nach Starkregenereignissen keine Setzungen auftreten.

PV Carport Lösung im industriellen und kommunalen Kontext

Die Nachfrage nach großflächigen Überdachungen, die Photovoltaikmodule und Ladeinfrastruktur integrieren, steigt bei Logistikzentren, Einzelhandelsketten und öffentlichen Parkplätzen kontinuierlich. Eine PV Carport Lösung mit Schraubpfahlgründung reduziert die Zeitspanne vom Abschluss der Ausschreibung bis zur Inbetriebnahme, weil weder Betonaushärtung noch aufwendige Frostschürzen erforderlich sind. Darüber hinaus bleibt die Versiegelung der Parkoberfläche gering, was bei wasserrechtlichen Genehmigungen und Regenrückhalteberechnungen positiv bewertet wird. Betreiber erhalten dadurch ein Asset, das sich an veränderte Flächenbedarfe anpassen lässt: Pfähle können gezogen und andernorts wiederverwendet werden, ohne dass Altbeton entsorgt werden muss.

• Kürzere Baufeldbesetzung: bis zu 40 % Zeitersparnis im Vergleich zu Beton.
• Geringere Geräusch- und Staubemissionen – relevant für bewohnte Randlagen.
• Sofortige Tragfähigkeit ermöglicht parallele Montage von Modulen, Wechselrichtern und Ladepunkten.
• Rückbau ohne Spreng- oder Fräsarbeiten, was die ESG-Bilanz verbessert.

Korrosionsschutz und Lebenszyklusbetrachtung

Für Standorte mit chloridhaltigem Spritzwasser – etwa an Flughäfen oder Autobahnrasthöfen – kommen Schraubfundamente in höheren Zinkschichtdicken zum Einsatz. Ergänzend kann eine Duplexbeschichtung den Wartungsintervall auf über 30 Jahre ausdehnen. In der Lebenszykluskalkulation zeigt sich, dass die Investition in verstärkten Korrosionsschutz durch geringere Austauschkosten nach 20 Jahren kompensiert wird. Zudem behält der Stahlpfahl am Projektende einen Sekundärrohstoffwert, der im Rücknahmeangebot berücksichtigt werden kann.

Montageabläufe und Qualitätsüberwachung

Nach Abschluss der Baugrunderkundung folgt die vorgespannte Rammsonde als Referenz für die spätere Einbringung der Schraubfundamente. Jede Maschine ist mit einem Drehmomentsensor gekoppelt, der die Daten in ein BIM-fähiges Protokoll überträgt. Auf dieser Basis lassen sich Abweichungen zwischen geplanter und realer Einbindetiefe in Echtzeit identifizieren. Für Projekte, bei denen das Grundwasser saisonal schwankt, wird der Eindrehvorgang in Intervallen dokumentiert, um den Porenwasserdruck als variablen Parameter in die Bauüberwachung einzubeziehen. Eine zusätzliche Vibrationsmessung stellt sicher, dass benachbarte Leitungsstränge weder verdichtet noch gelockert werden.

Statistische Lastfälle und Bemessungsreserven

Die für ein Fundament ohne Beton entscheidenden Bemessungsgrößen sind Windsog, Schneelast und dynamische Lasten aus Beschleunigungsvorgängen von Fahrzeugen. In der Regel wird für Carportanlagen nach DIN EN 1991-1-4 ein Referenzwind von 0,3 kN/m² angesetzt; Küstenstandorte erfordern bis zu 0,8 kN/m². Schraubpfähle mit größerem Helixdurchmesser erhöhen die Mantelreibung und nutzen das Prinzip des Pfahlkegels, um horizontale Kräfte abzuleiten. Im Fall eines plötzlichen Lastanstiegs – etwa durch PV-Modulverschiebung bei Wartung – bleiben 15 % Reserve, bevor die berechnete Grenzverformung erreicht ist. Da jedes Element einzeln aufnehmbar bleibt, kann ein Austausch ohne Demontage des Tragsystems erfolgen.

Genehmigungs- und Vergabeprozesse

Bei öffentlichen Auftraggebern ist die frühe Abstimmung mit der unteren Wasserbehörde entscheidend, sobald das Bauvorhaben in einem Bereich mit hohem Grundwasserstand liegt. Da schraubfundamente grundwasser verdrängen statt auszutragen, entfällt in vielen Ländern die Pflicht zur dauerhaften Grundwasserabsenkung. Für Vergaben nach VOB /A reicht die integrierte Typenstatik in Kombination mit der Montageanleitung des Herstellers. Kommunale Bauämter akzeptieren zunehmend die digitale Übergabe der Prüfstatik, wodurch die Bearbeitungsfrist von durchschnittlich sechs auf vier Wochen sinkt.

Wirtschaftlichkeitskennzahlen im Lebenszyklus

Im direkten Kostenvergleich ergibt sich eine Reduzierung der Bauwerkskosten um bis zu 18 % gegenüber einer klassischen Köcherlösung. Die Einsparung resultiert aus kürzeren Baustellenzeiten, geringerem Aushub und dem Wegfall der Entsorgung mineralischer Abfälle. Für Betreiber mit Stromverkaufsverträgen (PPA) verkürzt die pv carport lösung die Spanne bis zum Netzanschluss und damit den Zeitraum ohne Erlöse. Auf 25 Jahre betrachtet entsteht ein Kapitalwertvorteil von bis zu 65 €/kWp, wenn die Wiederverwendbarkeit der Pfähle mit eingepreist wird.

Fazit
Schraubfundamente verlagern die Tragwirkung vom Betonblock in den Baugrund und minimieren Eingriffe in den Wasserkreislauf. Die Kombination aus kontrollierter Drehmomentmontage, dokumentierter Qualitätssicherung und modularer Stahlkonstruktion schafft eine nachhaltige, wirtschaftliche Grundlage für PV-Carports und Agrarflächen. Entscheidern wird empfohlen, frühzeitig eine hydrogeologische Vorerkundung einzuplanen, die Typenstatik in das Vergabepaket aufzunehmen und den Rückbauwert vertraglich zu sichern, um das volle Potenzial der Technik auszuschöpfen.

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