5.2 Paaltype

Inwendig heien
Dit is de meest toegepaste methode om stalen buispalen aan te brengen, zie figuur 5-1. De buis wordt met behulp van een valgewicht inwendig heiend op diepte gebracht. Deze werkwijze is geschikt om buizen met kleine en grote diameter op diepte te brengen. Door onderin de buis te heien verplaatst de trillingsbron zich steeds verder van het maaiveld af zodat heitrillingen over het algemeen beperkt zijn. Dit systeem wordt als trillingsarm gekenmerkt. Doordat de paal heiend op diepte wordt gebracht is goede controle mogelijk van plaatsing van de paalpunt in de draagkrachtige zandlaag. Door de permanente casing (de stalen buis) is de paalschacht gegarandeerd. Omdat de palen pas worden gevuld met beton nadat het paalpuntniveau is bereikt is controle van de lengte goed mogelijk.

Bij heien van inwendig geheide stalen buispalen ontstaan, net als bij op de kop geheide stalen buispalen, trillingen. Een op de kop geheide stalen buispaal wordt geheid door middel van een heiblok aan de bovenzijde van de paal. Bij een inwendig geheide stalen buispaal laat men een valblok vallen in de buis. De energie benodigd om de paal te laten zakken wordt zoveel als mogelijk onderin de buis afgegeven waardoor mogelijk zijdelingse effecten minimaal zullen zijn. Beide systemen zijn grondverdringend waardoor een gelijke hoeveelheid energie nodig is om de grond onder de paalpunt te verdringen. Om te voorkomen dat te zware trillingen ontstaan is het van belang dat een niet te grote paaldiameter wordt gekozen. Een grote paaldiameter heeft een groter oppervlak waardoor er dus meer energie nodig zal zijn om de paal op diepte te krijgen. Het is daarom van belang dat de constructeur rekening houdt met het ontstaan van trillingen en het ontwerp voorziet van palen met een kleine diameter.

Een belangrijk aspect bij het heien van stalen buispalen, zowel op als in de buis, is de opstelling van de heistelling. Beide systemen kunnen, als de heistelling niet goed opgesteld staat, voor forse trillingen zorgen in het bovenliggende grondpakket. Om trillingen veroorzaakt door de opstelling van de heimachine zoveel mogelijk te beperken, is het van belang dat de heimachine deugdelijk is afgestempeld. Een heistelling staat goed opgesteld als deze op een vaste ondergrond staat en niet kan gaan deinen tijdens het optrekken en loslaten van het valgewicht. Ook de valhoogte en de frequentie van het vallen van het heiblok kunnen invloed hebben op het ontstaan van trillingen. Vaak kan door de valhoogte te verkleinen de trillingssnelheid worden teruggebracht. Er zijn echter ook situaties waarbij het vergroten van de valhoogte juist weer positief werkt (bijvoorbeeld in geval van stoorlagen). Met behulp van de resultaten van uitgevoerde trillingsmetingen kan tijdens het heiwerk worden bepaald wat voor de betreffende situatie het beste resultaat geeft.

Uitwendig heien
Door uitwendig op de buis te heien wordt deze op diepte gebracht. Deze werkwijze leent zich bij funderingsherstel niet voor het aanbrengen van buizen met een grote diameter. Door boven op de buis te heien blijft de trillingsbron op maaiveldniveau zodat heitrillingen bij het bereiken van de draagkrachtige zandlaag zullen toenemen. Deze werkwijze wordt niet als trillingsarm gekenmerkt. Doordat de paal heiend op diepte wordt gebracht is goede controle mogelijk van plaatsing van de paalpunt in de draagkrachtige zandlaag. Door de permanente casing ( de stalen buis) is de paalschacht gegarandeerd. Omdat de palen pas worden gevuld met beton nadat het paalpuntniveau is bereikt is controle van de lengte goed mogelijk. De mogelijkheid bestaat om een betonnen voet uit te heien om de draagkracht te vergroten.

Hoogfrequent heien
De buis wordt met behulp van hoogfrequent persluchtblok, geplaatst op de kop van de buis, heiend op diepte gebracht. Deze werkwijze leent zich niet voor het aanbrengen van buizen met een grote diameter. Door boven op de buis te heien blijft de trillingsbron op maaiveldniveau zodat heitrillingen bij het bereiken van de draagkrachtige zandlaag zullen toenemen. Deze werkwijze is niet trillingsvrij. Doordat de paal hoogfrequent op diepte wordt gebracht is beperkte controle mogelijk van plaatsing van de paalpunt in de draagkrachtige zandlaag. Door de permanente casing ( de stalen buis) is de paalschacht gegarandeerd. Omdat de palen pas worden gevuld met beton nadat het paalpuntniveau is bereikt is controle van de lengte goed mogelijk. De mogelijkheid bestaat om de buis na te heien en of om een betonnen voet uit te heien (ter vergroting van de draagkracht).

Niveauverschillen bij aangebrachte palen
Bij het aanbrengen van palen is het mogelijk dat niet alle palen het voorgeschreven paalpuntniveau behalen of juist dieper komen te staan. Zelfs na goed vooronderzoek (verschillende sonderingen) is het niet goed te voorspellen hoe de grondlagen in de ondergrond zijn opgebouwd. Dit kan een gevolg zijn van verschillende factoren. Zo kan er een te diep paalpuntniveau zijn voorgeschreven dat met de voorgeschreven techniek simpelweg niet haalbaar is, mogelijk is de machine voor het inbrengen van de palen niet toereikend, of is het geheel met de huidige techniek niet haalbaar. Er van uitgaande dat er een goed advies ligt en dit uitvoerbaar is met de beschikbare techniek is het nog steeds mogelijk dat er afwijkende paalpuntniveaus bereikt worden. Door het verlopen van de draagkrachtige laag kan het zijn dat er relatief kort op een sondering een afwijkend beeld ontstaat tijdens het inbrengen van de palen. Indien dit voorkomt dient er aangetoond te worden waarom het voorgeschreven niveau niet behaald is of juist is voorbijgegaan. Op basis van kalenderstaten of drukstaten kan aangetoond worden dat de beoogde grondlaag waarin de paal had moeten komen te staan eerder begint, ofwel de sondering eerder oploopt, of juist andersom. Deze gegevens dienen tijdig overlegd te worden aan de constructeur of geotechnisch adviseur. Alleen als deze akkoord gaat met de overlegde gegevens mag er worden afgeweken van het voorgeschreven niveau. Redelijkerwijze dient aangetoond te worden dat de paal wel voldoende diep in de beoogde grondlaag is gebracht. In geen geval kan worden verondersteld dat er een paal op langere termijn voldoende draagkracht kan leveren doordat er gesteld wordt dat er voldoende energie is gebruikt tijdens het inbrengen van een paal.

Voorbeelden

Voorbeeld 1: Een inwendig geheide stalen buispaal wordt geheid naar 13,50 m-NAP. Volgens de constructeur moest de paal geheid worden naar 13,80 m-NAP. Formeel gezien is de paal nu dus 0,30 m te kort. Als de heier met zijn kalendering kan aantonen dat de zandlaag waarin de paal moest worden geheid ca. 0,30 m hoger begint (zijn kalenderwaarden lopen op) kan aannemelijk worden gemaakt dat de paal voldoende in de zandplaat staat.

Voorbeeld 2: Een geperste stalen buispaal moet worden geperst naar 18,00 m-NAP. Door de constructeur is er aan de paal een draagkracht toegerekend van 250 kN. De heier perst een paal en perst de paal af met een perskracht van 350 kN, maar bereikt daarmee een paalpuntniveau van 13,00 m-NAP. Het is nu niet aannemelijk dat de paal in de door de constructeur beoogde zandlaag zit. Het inbrengen van de paal levert weliswaar meer weerstand op dan dat er in eindsituatie op de paal komt te staan. Maar de paal en de onderliggende grondlagen kunnen mogelijk niet voldoende stabiel zijn of aan zetting onderhevig, waardoor de draagkracht van de paal niet voor langere termijn gegarandeerd kan worden. De heier dient aan te tonen dat de paal voldoende draagvermogen kan leveren voor een langere termijn middels berekeningen conform de geldende normen, of hij dient er voor te zorgen dat de palen op andere wijze binnen de gestelde randvoorwaarden op diepte worden gebracht.

De buis wordt schroevend op diepte gebracht. Eventueel kan tijdens het inbrengen van de paal een injectie met groutspecie worden toegepast. De werkwijze is trillingsvrij.

Dit paalsysteem is onder verschillende benamingen bekend. Elke leverancier heeft een andere benaming gegeven aan het paalsysteem. Doorgaans is een benaming zoals geschroefde stalen buispaal / casing draaipaal of compactpaal / schroefinjectiepaal (indien groutinjectie toegepast is) afdoende om het paalsysteem juist te kunnen typeren / aanduiden. Doordat dit type paal schroevend op diepte wordt gebracht is beperkte controle mogelijk op plaatsing van de paalpunt in de draagkrachtige laag. Het grondonderzoek moet hierop afgestemd worden (extra sonderingen). Ook de toepassing van een grote schroefbladdiameter is bij funderingsherstel beperkt. Door de permanente casing (de stalen buis) is de paalschacht gegarandeerd. Omdat de palen pas worden gevuld met beton nadat het paalpuntniveau is bereikt is goede controle van de lengte mogelijk.

Door groutinjectie tijdens het inschroeven wordt beoogd de paal met geringere weerstand op diepte te krijgen en tevens een grotere grondmechanische draagkracht te verkrijgen. Controle op de aanwezigheid en dikte van de groutschil rondom de paal in de zandlagen is echter niet mogelijk. Indien sprake is van groutinjectie kan dit via de buis zelf worden aangebracht of door middel van een hulpbuis. Bij een hulpbuis wordt de buis na het bereiken van de paalpuntniveau gevuld met beton en is controle van de lengte goed mogelijk. Bij gebruik zonder hulpbuis is controle op de lengte beperkt mogelijk.

De buis wordt drukkend / persend op diepte gebracht. Deze werkwijze is trillingsvrij. Bij deze werkwijze is goede controle mogelijk op plaatsing van de paalpunt in de draagkrachtige laag. De toepassing van een paal met een grote diameter is echter beperkt. Door de permanente casing (de stalen buis) is de paalschacht gegarandeerd. Plaatsing in een draagkrachtige laag is gegarandeerd doordat tijdens het drukken / persen de weerstand wordt gemeten. Omdat de palen pas worden gevuld met beton nadat het paalpuntniveau is bereikt is controle van de lengte goed mogelijk.

De buis wordt pulsend, dat wil zeggen met grondverwijdering, op diepte gebracht. Deze werkwijze is trillingsvrij. Bij deze werkwijze is beperkte controle mogelijk op plaatsing van de paalpunt in de draagkrachtige laag. Het grondonderzoek moet hierop afgestemd worden (extra sonderingen). Door de permanente casing (de stalen buis) is de paalschacht gegarandeerd. Omdat de palen pas worden gevuld met beton nadat het paalpuntniveau is bereikt is controle van de lengte goed mogelijk. Vanwege de grondverwijdering is de draagkracht van deze palen in vergelijking met de voorgaande beperkt. De mogelijkheid bestaat om een betonnen voet uit te heien om de draagkracht te vergroten.

Tabel 5-1 geeft de voor- en nadelen van de verschillende paaltypen/-systemen. Naast de kosten wordt de keuze voor het paaltype bepaald door een combinatie van de navolgende factoren. Het ontwerp van het funderingsherstel moet hierop afgestemd worden.

Beschikbare ruimte, bereikbaarheid en werkhoogte
Om de palen op de gewenste diepte te kunnen brengen is een funderingsmachine met voldoende capaciteit nodig. Bij een beperkte ruimte / bereikbaarheid / werkhoogte kan alleen een kleine funderingsmachine worden gebruikt. Dit zal doorgaans resulteren in palen met een relatief kleine diameter en daarmee een relatief lage grondmechanische draagkracht per paal. Dit zal vervolgens weer tot een relatief groot aantal palen leiden.

Afmeting funderingsmachine
De afmetingen van de funderingsmachines zijn per paaltype anders. De machines voor het schroevend aanbrengen van palen zijn over het algemeen groter en vaak ook zwaarder dan de machines voor de andere werkwijzen.

Gewenste paaldraagkracht
De schachtdiameter is afhankelijk van de gewenste draagkracht. Dit betreft zowel de grondmechanische draagkracht als de sterkte van de paalschacht zelf. De kleinste van de twee is maatgevend voor de draagkracht van de paal.

Belendende panden
De wijze waarop de palen aangebracht dienen te worden zal afgestemd moeten worden op de bouwkundige staat en funderingswijze van belendende panden.

Te herstellen pand
De wijze waarop de palen aangebracht dienen te worden zal afgestemd moeten worden op de bouwkundige staat en funderingswijze van het te herstellen pand.

Omgevingsvergunning
In omgevingsvergunningen worden soms aanvullende eisen gesteld aan de wijze van het uitvoeren van de palen. Het is derhalve verstandig in een vroeg stadium contact op te nemen met de vergunningsverlener.

Wensen opdrachtgever
Bij de keuze van het paaltype dient rekening te worden gehouden met specifieke wensen van de opdrachtgever.