Handboek Funderingen – Deel B

Deze tekst is gepubliceerd op 23-04-19

B 5100 Stalen buispalen - geboord

B 5110 MicroTunneling paal (MT-paal)

trefwoorden

mate van grondverdringing:	grondverwijderend
installatiewijze:	boren
trillingen:	trillingsarm
fabricage:	geprefabriceerd
groutinjectie:	facultatief
materiaal:	staal

A. Typering van het systeem
Een stalen buispaal met grote diameter die trillingsvrij wordt aangebracht. De MicroTunneling-paal (MT-paal) is afgeleid van de techniek van horizontaal gestuurd boren. Deze techniek is volledig geschikt gemaakt voor verticaal gestuurd boren. Mogelijkheid tot formeren van een palenwand.

B. Vervaardiging
Omschrijving:

Er wordt een persframe opgebouwd met hydraulische klemmen. Aan de bovenklem zijn vier vijzels gekoppeld. De MT-paal wordt in de statische onderklem vastgehouden op het moment er geen voortgang in het proces is; zie figuur 51-1.
Het eerste segment van de MT-paal, de zogenoemde conus, heeft een afwijkende afmeting en vorm ten opzichte van de volgende buissegmenten. In dit element is de boormotor ingebouwd en bevindt zich de boor- en spoelkamer. Het graafwiel kan vrij ronddraaien onder de conus en is voorzien van snijtanden. De ruimte tussen de boormotor en wand van de conus wordt waterdicht afgesloten met balgen, zijnde opblaasbare rubberbanden.
De paal wordt drukkend en gravend, rotatievrij op diepte gebracht. De voortgang is mede afhankelijk van de slag van de vijzels, normaliter 630 mm. De reactiekracht van het persframe wordt ontleend aan trekankers. Het graafwiel draait bij het inbrengen met een snelheid van 3 tot circa 8 omwentelingen per minuut. Gelijktijdig met het inbrengen van de paal wordt bentoniet als steunvloeistof in de oversnijdingsruimte gepompt. Ook worden wel bentoniet-cementmengsels toegepast. De aanvoer hiervan vindt plaats vanaf de conus via 4 leidingen.
Tijdens het boren dient aan het graaffront een overdruk te heersen zodat het graafproces mechanisch kan plaats vinden en geen grondinstabiliteit ontstaat. Het graafwiel heeft een iets kleinere diameter (circa 20 mm) dan de conus zodat over de hoogte van de conus (circa 800 mm) een goede afdichting wordt gerealiseerd tussen het graaffront en de zogenoemde oversnijding, het traject achter de conus waar de buisdiameter circa 100 mm kleiner is ten opzichte van het graafwiel. Deze afpluggende werking is van belang om instabiliteit van de oversnijdingsruimte te voorkomen zodat geen zogenoemde blow-ins en blow-outs kunnen optreden.
Het hydraulische circuit is erop gebaseerd dat er met water wordt geboord. Een pomp verzorgt de aanvoer van water naar het graaffront. De grond die door het graafwiel naar de spoelkamer wordt getransporteerd, wordt hier vermengd met het proceswater. Het mengsel van water en grond, de slurry, wordt via leidingen naar het maaiveld afgepompt. Afregeling van de verschillende pompen gebeurt computergestuurd.
Door het boren met een oversnijding en de mogelijkheid het graafwiel in alle richtingen excentrisch onder de boormotor te positioneren is het systeem bestuurbaar.
Aanvoer van de nieuwe segmenten vindt plaats met een portaalkraan. Het wegboren en koppelen van de segmenten wordt voortgezet totdat de gewenste diepte is bereikt. De segmentlengte van de stalen buizen is afhankelijk van de beschikbare werkhoogte. De buissegmenten kunnen worden gelast. In verband met tijdwinst kan ook een boutverbinding worden toegepast. Hierbij worden de segmenten aan de onder- en bovenzijde voorzien van inwendige flenzen. De waterdichting wordt gewaarborgd door het aanbrengen van een rubber ring in een sponning in de flenzen.
De buis wordt inwendig gevuld met water of bij langere palen met bentoniet. Vervolgens worden de balgen gelost waarbij er op het paalpuntniveau een rechtstreekse verbinding ontstaat tussen de grond en de binnenzijde van de paal. Hierbij moet een evenwichtssituatie zijn gewaarborgd door middel van de kolom water of bentoniet.
De leidingsecties inclusief de boormotor en graafwiel worden omhoog getrokken, in eerste instantie circa 500 mm. Het graafwiel wordt ingeklapt tot in de conus zodat het mogelijk is om de paal na te drukken, zomogelijk tot voorbij het niveau dat met het graafwiel is bereikt. Dit niveau is bij lange palen niet altijd volledig haalbaar.
De boormotor wordt uit de buis verwijderd.
De oversnijding rondom de paal wordt gevuld met Dämmer, een mengsel van water, kleiachtige kalkmergel en cement. Dit vindt plaats via leidingen vanaf de onderzijde van de paal. Hierbij wordt de aanwezige steunvloeistof omhoog gedrukt en aan de bovenzijde van de paal afgepompt.
De buis wordt gevuld met betonspecie. Na verharding van het beton kan er aan de punt een groutinjectie plaats vinden waarbij het zandpakket rondom de punt wordt opgespannen. Afhankelijk van de toepassing kan de buis ook worden afgevuld met zand.

Figuur B 51-1
Uitvoeringswijze MT-paal; drukframe; bron: Geotechniek

[ link ]

Figuur B 51-2Uitvoering MT-paal; conus; foto Gebroeders Van Leeuwen

C. Inbrenginstallaties

1. Gegevens stelling
De opbouw van het materieel is maatwerk per situatie en afhankelijk van beschikbare ruimte, bodemomstandigheden en afmetingen van de paal; zie onder B. vervaardiging. Door de leverancier nader vast te stellen.

Benodigd hulpmaterieel: onder meer persframe inclusief verankering, boormotor, (portaal)kraan, bentoniet- en dämmercentrale, materieel voor aanvoer boorwater en afvoer van retourvloeistof.

2. Capaciteit inbrengmaterieel
Afhankelijk van de bodemomstandigheden en afmeting palen. Er zijn projecten gerealiseerd met een maximale perscapaciteit van het persframe van 2.500 kN.

3. Trillingsniveaus
Dit systeem kan als nagenoeg trillingsvrij worden aangemerkt.

4. Geluidsniveaus
Het geluidsniveau bedraagt circa 80 à 85 dB(A) op 10 m.

D. Karakteristieke eigenschappen

1. Dwarsafmetingen
De buisdiameter en -dikte wordt per project vastgesteld. De buisdiameter kan al naar gelang het gewenste draagvermogen variëren van Ø 800 mm tot Ø 5.000 mm.

2. Mogelijke paallengten
De paallengte is in principe onbeperkt in verband met het toepassen van paalsegmenten. Lengtes tot 70 à 100 m zijn haalbaar.

3. Gebruikelijke wapening
De wapening wordt voor een deel gevormd door de stalen buis. In het geval dat de buis wordt gevuld met beton kan hierin een wapeningskorf worden aangebracht met stekken ten behoeve van de verbinding van de paal met de bovenliggende constructie.

E. Draagkracht/vervormingsgedrag

1. Grondmechanische draagkracht

Paalklassefactoren conform NEN 6743-1
Dit paalsysteem is niet expliciet beschreven in de klassenindeling van NEN 6743-1. De hierna genoemde paalklassefactoren zijn daarom als indicatie te beschouwen; dit mede gelet op de vooralsnog beperkte ervaringen met dit paalsysteem en niet beschikbaar zijn van resultaten van proefbelastingen. Omdat het een grondverwijderend systeem is, kan worden verondersteld dat de paalklassefactoren van boorpalen als ondergrens kunnen worden aangehouden:
Op basis van de resultaten van proefbelastingen kunnen wellicht grotere waarden voor de paalklassefactoren worden vastgesteld. Vooral nadrukken en na-injectie met grout kunnen de prestaties verbeteren.
Aanvullende bepalingen bij berekening paaldraagkracht: niet van toepassing.
Last-vervormingsgedrag: overeenkomstig type 3 van NEN 6743-1 (figuur A 34-18 en A 34-19). Na-injectie met groutspecie kan het vervormingsgedrag verbeteren.
Belastingsspectrum: de rekenwaarde van de grondmechanische draagkracht is sterk afhankelijk van de bodemomstandigheden en de paalafmetingen. Zeer grote belastingen zijn mogelijk. De maximale belasting bij al gerealiseerde werken bedraagt circa 12.000 kN.

2. Wat wordt als paalpuntniveau aangemerkt?
Niveau van de onderkant buis.

3. Mogelijkheden voor vergroting van de grondmechanische draagkracht
Nadrukken van de buis nadat het graafwiel is ingeklapt. Injectie aan de punt met groutspecie na vullen van de buis met beton.

4. Mogelijkheden voor reductie van de negatieve kleef
Niet van toepassing.

F. Mogelijke toepassingen

1a. Toepasbaarheid bij grote variatie in de bodemgesteldheid
Aanpassing is mogelijk door de variabele paallengte. Controle op de aard en de vastheid van de funderingslagen is tijdens het proces slechts beperkt mogelijk.

1b. Toepasbaarheid bij slappe bodemlagen
De aanwezigheid van erg slappe bodemlagen levert bij dit paaltype geen problemen op.

2. Mogelijke schoorstanden
Grote schoorstanden zijn mogelijk vanwege het gestuurde proces. Hier zijn nog geen praktijkvoorbeelden van bekend.

3. Uitvoering in beperkte ruimte
Dit systeem is goed toepasbaar in beperkte ruimten in verband met het gebruik van paalsegmenten. De minimale werkhoogte bedraagt circa 3,0 m, vast te stellen in overleg hierover met de leverancier.

4. Minimale hart-op-hart-afstand in verband met uitvoering
Voor soletaire palen in het algemeen 2,25 à 2,5× d indien de naburige palen een ouderdom van minimaal 4 uur hebben bereikt.
Bij een kortere wachttijd geldt bij toepassing van groutinjectie een minimale h.o.h.-afstand van 4x d. De grootste waarde is hierbij maatgevend. Uitvoering in palenwanden is mogelijk.

5. Minimale tussenafstand tot belendingen in verband met uitvoering
Afhankelijk van de omstandigheden; vast te stellen in overleg met de leverancier. Bij een kleine tussenafstand moet wel de mogelijke invloed van de uitvoering op de fundering van de belendingen worden onderzocht.

6. Mogelijke uitvoering vanaf open water
Dit systeem kan met speciale voorzieningen vanaf open water worden uitgevoerd.

7. Geschiktheid als trekpaal
Dit paalsysteem is geschikt om trekbelastingen op te nemen.

8. Aanvullende bepalingen/opmerkingen

Er kan een palenwand of een combiwand met MT-palen worden geformeerd. Hiertoe worden sloten gelast aan de buizen. Het slot kan na afloop worden geïnjecteerd met grout.
Het systeem is in staat om aanwezige obstakels zoals stampbeton, oud metselwerk en houten funderingspalen via de boorkop en afvoerleiding te verwerken.

G. Kwaliteitszorg
Voor dit paaltype zijn geen beoordelingsrichtlijnen voorhanden. Er wordt gewerkt met interne uitvoeringsrichtlijnen en kwaliteitsplannen. De procesbeheersing vindt computergestuurd plaats. Op basis van de verzamelde meetdata van onder meer debieten en drukken in het graaffront kan de kwaliteit worden bewaakt en geregistreerd.

H. Leveranciers
Een overzicht van de leveranciers van dit paaltype is gegeven in het schema van B 3110. In C 1500 zijn de namen van deze bedrijven opgenomen.

B 5120 VHP-LR-paal

trefwoorden

mate van grondverdringing:	grondverwijderend
installatiewijze:	boren
trillingen:	trillingsarm
fabricage:	in de grond gevormd
groutinjectie:	ja
materiaal:	staal met omhulling van beton

A. Typering van het systeem
De VHP-LR-paal (Very High Pressure - Lost Rod) is afgeleid van het VHP-proces. VHP staat ook bekend onder de benamingen jetgrouten, soilcrete en HDI. Het is een gronderoderend systeem waarbij een stalen buis, uitgerust met één of meerdere spuitmonden roterend op diepte wordt gebracht.
Andere benaming voor dit systeem: jetgroutpaal

B. Vervaardiging
Omschrijving:

Een stalen buis, aan de onderzijde voorzien van één of meerdere spuitmonden wordt op het maaiveld geplaatst.
De buis wordt continu vol groutspecie gehouden en de grond in geboord. Hierbij vloeit de specie respectievelijk het water onder enige overdruk uit aan de onderzijde. In de cohesieve bovenlagen is de penetratiesnelheid zo groot mogelijk om een zo klein mogelijke diameter te bereiken.
In de draagkrachtige zandlaag wordt groutspecie onder hoge druk (250 bar tot maximaal 800 bar) door de spuitmonden gespoten, waardoor er een energierijke snijstraal ontstaat. Door tegelijkertijd te draaien en te boren wordt zo een kolom geformeerd bestaand uit grout, vermengd met het uitkomende zand. De overtollige specie vloeit via het boorgat naar het maaiveld en wordt daar afgevoerd.
De stalen buis blijft achter, is gevuld met grout en vormt een onderdeel van de paal.
De stelling kan worden verplaatst en indien gewenst, kan de stalen paalkop worden afgewerkt.

Met deze techniek kunnen ook dragende wanden worden geformeerd. Men spreekt dan van een triple palenwand of triple soilmix palenwand. Hierbij vindt menging van de grond (soilmixing) plaats door middel van jetgrouting en mechanisch mengen. Voor nadere gegevens wordt verwezen naar de leverancier.

C. Inbrenginstallaties

1. Gegevens stelling

Gehanteerde typen: afhankelijk van de leverancier en de paalafmetingen.
Zwaarste onderdeel: circa 15 kN tot 400 kN.
Wijze van transport naar de bouwplaats: in containers of op een dieplader.
Benodigd hulpmaterieel: compressor, hulpkraantje, materieel voor afvoer van retourvloeistof.
Wijze van transport op de bouwplaats: zelfverplaatsende rupsstelling met of zonder schotten.
Maximaal begaanbare helling: 1:3, afhankelijk van het type.

2. Capaciteit inbrengmaterieel
Afhankelijk van de bodemomstandigheden.

3. Trillingsniveaus
Dit systeem kan als nagenoeg trillingsvrij worden aangemerkt.

4. Geluidsniveaus
Het geluidsniveau bedraagt circa 80 à 85 dB(A) op 10m, mede afhankelijk van de zwaarte van het heiwerk.

D. Karakteristieke eigenschappen

1. Dwarsafmetingen
De buisdiameter wordt per project vastgesteld, gebruikmakend van standaard buismaten. De diameter van de uiteindelijke paalschacht kan al naar gelang het gewenste draagvermogen variëren van Ø 400 mm tot Ø 1.500 mm.
Afmeting triple soilmix panelen: 0,51 x 1,44 m of 0,61 x 1,70 m.

2. Mogelijke paallengten
De paallengte is in principe onbeperkt in verband met het toepassen van paalsegmenten. Lengte triple soilmixpanelen: 17 m

3. Gebruikelijke wapening
De wapening wordt gevormd door de stalen buis. Voor de verbinding van de paal met de bovenliggende constructie kan een stekwapening worden aangebracht; in de regel drie à zeven staven met een diameter van circa Ø 12 mm. Verder kan het nodig zijn om de buis te voorzien van opgelaste stalen ringen ter vergroting van de aanhechting van het grout aan de buis.

E. Draagkracht/vervormingsgedrag

1. Grondmechanische draagkracht

Dit paalsysteem is niet expliciet beschreven in de klassenindeling van NEN 6743-1. De hierna genoemde paalklassefactoren zijn daarom als indicatie te beschouwen; dit mede gelet op de vooralsnog beperkte ervaringen met dit paalsysteem.
Op basis van de resultaten van proefbelastingen in Amsterdam zijn door een deskundig ingenieursbureau de volgende paalklassefactoren voorgesteld. Gegevens van andere werken zijn vooralsnog niet voorhanden.
Paalklassefactoren conform NEN 6743-1 en CUR-richtlijn 2001-4:
Op basis van de resultaten van proefbelastingen kunnen wellicht grotere waarden voor de paalklassefactoren worden vastgesteld.
Aanvullende bepalingen bij berekening paaldraagkracht: niet van toepassing.
Last-vervormingsgedrag: overeenkomstig type 3 van NEN 6743-1 (figuur A 34-18 en A 34-19).
Belastingsspectrum: de rekenwaarde van de grondmechanische draagkracht bedraagt maximaal 2.500 kN. Veelal is de staaldoorsnede maatgevend.

2. Wat wordt als paalpuntniveau aangemerkt?
Niveau van de onderste spuitmond.

3. Mogelijkheden voor vergroting van de grondmechanische draagkracht
Aanpassen van de trek- en draaitijden, zodat een grotere paaldiameter ontstaat.

4. Mogelijkheden voor reductie van de negatieve kleef
De paalschacht in de cohesieve lagen zo snel mogelijk boren, zodat de diameter in deze lagen beperkt blijft.

F. Mogelijke toepassingen

1b. Toepasbaarheid bij slappe bodemlagen
De aanwezigheid van erg slappe bodemlagen levert bij dit paaltype geen problemen op.

2. Mogelijke schoorstanden
Grote schoorstanden zijn mogelijk; theoretisch tot horizontaal.

3. Uitvoering in beperkte ruimte
Dit systeem is goed toepasbaar in beperkte ruimten in verband met het gebruik van paalsegmenten die met schroefkoppelingen aan elkaar worden verbonden. De minimale werkhoogte bedraagt 1,8 m.

4. Minimale hart-op-hart-afstand in verband met uitvoering
Normaliter 2,25 à 2,5× d_voet indien de naburige palen een ouderdom van minimaal één dag hebben bereikt. Bij een kortere wachttijd moet een minimale h.o.h.-afstand van 4x d_voet worden aangehouden.

5. Minimale tussenafstand tot belendingen in verband met uitvoering
Minimaal circa 0,25 m, afhankelijk van de situatie en de afmetingen van de paal. Bij een kleine tussenafstand moet wel de mogelijke invloed van de uitvoering op de fundering van de belendingen worden onderzocht.

6. Mogelijke uitvoering vanaf open water
Dit systeem kan met speciale voorzieningen vanaf open water worden uitgevoerd.

7. Geschiktheid als trekpaal
Dit paalsysteem is geschikt om trekbelastingen op te nemen.

8. Aanvullende bepalingen/opmerkingen

Als de werkplek beperkte afmetingen heeft, kan speciale, kleine apparatuur worden ingezet.
De paalafwerking kan ook bestaan uit een kopplaat met een kopbuis, voorzien van een stekwapening.
Desgewenst kan er een wand worden geformeerd door de palen in elkaar te draaien.

G. Kwaliteitszorg
Voor dit paaltype zijn geen beoordelingsrichtlijnen van het KIWA of iets dergelijks voorhanden. Er wordt gewerkt met interne uitvoeringsrichtlijnen en kwaliteitsplannen. Verder wordt verwezen naar de norm NEN-EN 12716:1997 EN: 'Uitvoering van bijzonder geotechnisch werk - Jetgrouting'.

H. Leveranciers
Een overzicht van de leveranciers van dit paaltype is gegeven in het schema van B 3110. In C 1500 zijn de namen van deze bedrijven opgenomen.

Interesse?

B 5100 Stalen buispalen - geboord