Fundering op palen

In het ontwerprapport van een fundering op palen moeten naast de vigerende normen de volgende uitgangspunten in het document zijn aangegeven of verwerkt:

• welke sonderingen zijn gebruikt en hoe de verschillen tussen deze sonderingen zijn verwerkt;
• bij geheide palen, de heibaarheid van de palen in relatie tot de vigerende sonderingen;
• het tijdstip waarop de palen worden aangebracht: voor of na ontgraving;
• bij toepassing van een owb-vloer, het onderwatergewicht als belasting op de palen meenemen;
• het niveau van waaraf de schachtwrijving is meegenomen in de berekening van de paaldraagkracht;
• de paalfactoren van druk- en trekpalen (a_p, a_s , a_t , b en s );
• de reductie van de conusweerstand ten gevolge van de ontgraving en de gebruikte berekeningsmethode;
• bij toepassing van f₁ > 1 voor het effect van installatie, moeten controlesonderingen worden uitgevoerd. Als achteraf blijkt dat f₁ te hoog is ingeschat, dient een controleberekening te worden uitgevoerd. Hieruit kan volgen dat extra palen moeten worden aangebracht.

In §10.1 van ROK [27] komen de volgende aspecten aan de orde die een rol spelen bij het ontwerp van een op palen gefundeerde tunnel:

• bepaling van momenten in palen ten gevolge van een horizontale verplaatsing;
• toepassing van een paal-plaatfundering;
• mate van inklemming van de paalkop bij de berekening van paalkrachten;
• bepalingen met betrekking tot funderingspalen, zoals steklengte, voorspanniveau, kubusdruksterkte van in de grond gevormde palen en sterktereductie bij lassen van wapeningstaal aan een stalen buispaal.

Verder vermeldt ROK [27] dat bij de toepassing van relatief slappe trekelementen (zoals bijvoorbeeld Gewi-ankers) onder ongewapende owb-vloeren de puntvormige opleggingen geschematiseerd moeten worden overeenkomstig de stijfheid van deze relatief slappe trekelementen. Het schematiseren als starre steunpunten van dit type trekelementen is onjuist en daarom niet toegestaan. De verticale veerstijfheid van palen, ankers en damwanden moet worden bepaald volgens de in CUR-aanbeveling 77 [4] gegeven rekenregels.

Trekken van damwanden nabij een fundering op palen

Het trekken van damwanden kan een nadelig effect hebben op een naburige paalfundering. Bij tunnels zal het meestal gaan om trekpalen. In §10.1 van ROK [27] worden eisen gesteld aan de afstand tussen de damwand en de trekpalen. ProRail staat het trekken van damwanden in de invloedszone in het geheel niet toe.

Verbinding funderingselement met de onderwaterbeton- en de constructievloer

Bij trekpalen en ankers moet gecontroleerd worden of de trek- en de eventuele drukkracht niet leidt tot ontoelaatbare spanningen in het funderingselement. Deze spanningscontrole betreft zowel de spanning op de overgang tussen de owb-vloer en de ondergrond, als op de overgang tussen owb-vloer en constructievloer. Vanwege de duurzaamheid is ook de scheurvorming op deze niveaus van groot belang, aangezien het funderingselement nooit meer bereikbaar is voor herstel. Voor de in verband met corrosie te stellen eisen  wordt verwezen naar NEN6766:2023 ‘Corrosie van stalen elementen in de grond’ .

Als in het trekelement een drukkracht kan optreden moet zo nodig de knikstabiliteit worden gecontroleerd, namelijk als een deel van de paalschacht omringd is door slappe grondlagen. Aandachtspunt hierbij is dat de beton- of groutomhulling bij in de grond gevormde ankers (meestal) niet tot de onderzijde van de owb-vloer wordt aangebracht.

Tand- of deuvelconstructie

Een tand- of deuvelconstructie, zoals toegepast bij een fundering op staal, is bij op palen gefundeerde tunnelmoten meestal niet noodzakelijk. Bij een relatief starre paalfundering (ten opzichte van een fundatie op staal) zijn geen tanden of deuvels noodzakelijk, omdat de verschilverplaatsingen over een voeg meestal klein zullen blijven.

Soms worden echter wel nokken toegepast. Als bijvoorbeeld een tunnelmoot ongelijke gronddrukken heeft, waardoor deze moot de neiging heeft om in het horizontale vlak te gaan draaien, worden nokken in de vloer toegepast die de horizontale krachten overdragen naar de naastgelegen moot of moten. Dit is bijvoorbeeld het geval bij stationsonderdoorgang Leidschenveen.

Horizontaal belaste palen

Niet-axiale belastingen op palen moeten bij voorkeur worden voorkomen door het toepassen van schoorpalen. Wanneer dit niet mogelijk is, moeten de buigende momenten in de palen door de horizontale belastingen worden bepaald met behulp van een computerprogramma gebaseerd op de theorie van de verend ondersteunde ligger (zie ROK [27], hoofdstuk 10, eis 7.7) .

Indien sprake is van een niet symmetrische situatie aan weerszijden van de tunnelbuis, neigt deze in dat geval te roteren om een verticale as. Er ontstaat dan een verschil in verticale belasting op de paalrijen over de doorsnede en er werkt een horizontale belastingcomponent op de fundering. Een dergelijke situatie kan het gevolg zijn van een niet symmetrische maaiveldbelasting aan weerskanten van de tunnel, bijvoorbeeld door een scheve wegkruising, een ongelijk maaiveld, verschillende grondwaterstanden of grondcondities. Zeker bij palen met een lage buigstijfheid zoals ankerpalen kan dit tot een maatgevend mechanisme leiden.  De berekening van de paalkrachten in dit soort gevallen mag geschieden met behulp van de stijve plaattheorie, waarbij uitgegaan wordt van een rechtlijnig verband tussen de paalstijfheid, de afstand tot het zwaartepunt en de paalkracht ten gevolge van het rotatiemoment, waarbij echter ook rekening dient te worden gehouden met het horizontaal evenwicht.

Ook in geval van niet horizontaal verlopende constructies, ontstaan horizontale reactiekrachten. Dit was een niet onderkend probleem bij de Wijkertunnel. Bij de overgang van de op palen gefundeerde open toerit bak naar de folieconstructie is om die reden ongewenste horizontale verplaatsing opgetreden.

Detaillering

Aandachtpunten bij de uitvoering zijn:

1. De wapening van de paal ten behoeve van transport en heien wordt door de paalleverancier bepaald. Wapening ten gevolge van overige belastingen (zoals horizontale belasting) moet apart aan de paalleverancier worden doorgegeven.
2. Minimale wapening van voorgespannen beton palen, zie artikel (9) in hoofdstuk 6.4 van ROK [27].
3. Bij koppensnellen de steklengte niet ombuigen maar doorzetten tot aan het bovennet en daarna pas ombuigen, zie artikel (9) in hoofdstuk 6.4 van ROK [27].
4. Blijvende voorspanning in de prefab palen, zie artikel (9) in hoofdstuk 6.4 van ROK [27].
5. Indien rekening gehouden moet worden met zwerfstromen, de paalwapening los houden van de vloerwapening;
6. Ter controle van de berekening bij elke sondering de volledige kalender opnemen van de dichtstbijzijnde paal.