Grondanker

Grondankers vormen de onzichtbare ruggengraat van grondkerende constructies zoals damwanden, bouwkuipen en kademuren. Ze vangen de enorme horizontale krachten op die ontstaan door grond- en waterdruk, waardoor voorkomen wordt dat een wand naar voren buigt of volledig bezwijkt. De werking berust op een trekstang of strengenbundel die diep in de bodem wordt ingebracht, ver voorbij de potentiële glijvlakken van de grond. Aan het uiteinde wordt een ankerlichaam gevormd, meestal door het injecteren van cementmortel onder hoge druk, wat zorgt voor een sterke mechanische verbinding met de omliggende bodemstructuur. De kracht wordt via een ankerkop aan de voorzijde van de constructie overgedragen, waarbij voorspanning vaak noodzakelijk is om vervormingen in de kiem te smoren.

Installatie en spanningsopbouw

Schuine boringen markeren het begin. De boorstelling positioneert zich nauwkeurig voor de wand. Een stalen casing boort zich door de diverse grondlagen heen naar de berekende, stabiele diepte. Het boorgat moet gedurende dit proces open blijven om instorting te voorkomen. Vervolgens zakt de trekstaaf of de strengenbundel naar beneden in de holle buis. Nu komt de mortel. Onder hoge druk wordt cementpasta geïnjecteerd in de onderste zone, de zogenaamde hechtlengte, waardoor een massief ankerlichaam ontstaat dat de wrijving met de omliggende bodem maximaliseert. Geen ongewenste beweging meer mogelijk.

Na de uitharding van het cement, wat doorgaans enkele dagen duurt afhankelijk van de bodemtemperatuur en het specifieke mengsel, grijpt de hydraulische vijzel aan bij de ankerkop aan de voorzijde van de constructie. Men brengt de strengen stapsgewijs op spanning tot de voorgeschreven last is bereikt. Tijdens dit proces wordt de rek van het staal nauwgezet gemonitord. Dit dient als directe verificatie dat het ankerlichaam niet verschuift in de diepere grondlagen en dat de verbinding standhoudt. De ankerkop fixeert de kracht definitief tegen de gording of direct op de wand. De horizontale gronddruk wordt getrotseerd. De stabiliteit is een feit.

Niet elk anker blijft voor eeuwig. Er is een fundamenteel verschil tussen tijdelijke en permanente grondankers. Tijdelijke ankers hebben een levensduur van maximaal twee jaar. Ze dienen vaak als tijdelijke steun voor een damwand tijdens de ontgraving van een bouwput. Zodra de betonvloeren van de nieuwe kelder de horizontale krachten overnemen, worden deze ankers spanningsloos gemaakt of zelfs volledig verwijderd om toekomstig gebruik van de ondergrond niet te hinderen. Permanente grondankers vragen echter om een veel zwaarder regime van corrosiebescherming. Men hanteert hierbij vaak de term Double Corrosion Protection (DCP). Het staal wordt dan dubbel ingekapseld, meestal door een ribbelbuis van kunststof die volledig met grout is gevuld, om aantasting door agressief grondwater gedurende vijftig of honderd jaar te voorkomen.

De keuze tussen een staafanker en een strenganker wordt bepaald door de vereiste kracht en de beschikbare ruimte. Staafankers bestaan uit een massieve stalen staaf met een grove, doorlopende schroefdraad. Robuust. Eenvoudig te monteren. Ze zijn echter beperkt in lengte door de transportmogelijkheden van stalen secties van bijvoorbeeld 12 of 15 meter. Voor extreem diepe verankeringen bieden strengankers uitkomst. Deze bestaan uit een bundel van gevlochten staaldraden, zogenaamde strands, die flexibel op een haspel naar de bouwplaats komen. Terwijl een staaf stug is, kan een strenganker in één vloeiende beweging van vele tientallen meters de boorschacht in glijden. Grotere krachten. Grotere dieptes.

Hoewel het groutgeïnjecteerde anker de standaard is, bestaan er mechanische alternatieven voor specifieke bodemcondities of snelle montage. Denk aan schroefankers of klapankers. Een klapanker – ook wel kantelanker genoemd – wordt met een drijfstang in de grond geslagen of gedrukt tot de juiste diepte. Bij het terugtrekken kantelt het ankerblad dwars in de grond. Directe weerstand. Geen wachttijd voor het uitharden van cementmortel. Dit type is populair bij lichtere toepassingen of wanneer de bodem geen goede hechting met grout toelaat. Daarnaast is er het verschil met de trekpaal. Waar een grondanker meestal schuin wordt aangebracht om horizontale druk op te vangen, is een trekpaal vaak verticaal geplaatst om het opdrijven van een constructie door grondwaterdruk tegen te gaan.

Type Anker	Kenmerk	Toepassing
Groutanker	Injectie van cementmortel	Zware kade- en damwanden
Klapanker	Mechanisch kantelmechanisme	Snelle, lichtere verankering
Schroefanker	Ingedraaid zonder spoelwater	Trillingsgevoelige omgeving
Strenganker	Bundel van staalkabels	Zeer grote krachten en lengtes

Stel je een diepe bouwput voor in een drukke binnenstad. Direct naast de bouwplaats staat een zwaar monumentaal pand op houten palen. Terwijl de graafmachines de diepte in gaan, houden de voorgespannen strengen diep in de bodem de stalen damwand met militaire precisie op zijn plek. Zonder deze ankers zou de gronddruk de wand naar binnen drukken en de fundering van de buren simpelweg ondergraven. De wand geeft geen krimp.

In de haven gebeurt iets vergelijkbaars. Een eeuwenoude kademuur moet worden versterkt voor de zwaardere belasting van moderne containerreuzen. Men boort dwars door het bestaande metselwerk heen. Horizontale groutstaven worden tientallen meters diep achter de kade in de stabiele zandlaag verankerd. Zo wordt de kade letterlijk aan de vaste wereld vastgepind. De schepen meren veilig aan. De ankers onder het wegdek doen onzichtbaar hun werk, jaar in jaar uit.

Een andere situatie: de snelle aanleg van een geluidsscherm langs een steile spoorbaan. De werkruimte is uiterst beperkt. Men gebruikt hier vaak korte, mechanische klapankers. Ze worden met een slagkop de helling in gedreven om de funderingsblokken direct te borgen. Geen droogtijd. Geen gedoe met betonwagens op een moeilijk bereikbaar talud. Direct na het kantelen van het ankerblad is de constructie stabiel.

Vigerende standaarden

NEN-EN 1537 regeert de uitvoering. Deze Europese norm stelt strikte eisen aan de realisatie van grondankers en de bijbehorende kwaliteitseisen voor materialen en procesgang. De constructieve berekeningen vallen onder de paraplu van de Eurocode 7, vastgelegd in NEN-EN 1997, die de geotechnische ontwerpregels voor funderingen en kerende constructies dicteert. Veiligheid is hier geen keuze. Het is een rekenkundige plicht. De interactie tussen de trekstaaf, het groutlichaam en de specifieke parameters van de bodem moet voldoen aan vastgestelde deelfactoren om bezwijken te voorkomen.

Verplichte beproevingen

Meten is weten. Elk individueel anker moet worden getest volgens protocollen die in de normering zijn vastgelegd. Men onderscheidt hierbij drie niveaus van beproeving:

• Geschiktheidsproeven: Deze vinden plaats vóór aanvang van de hoofduitvoering op een niet-constructief anker om te bepalen of de gekozen techniek en ankerlengte in de specifieke grondslag de beoogde grenstoestand aankunnen.
• Controleproeven: Elke definitieve ankerstang in het werk wordt onderworpen aan een trekproef tot een percentage boven de rekenwaarde. Men monitort de kruip en de elastische rek.
• Bezwijkproeven: Soms noodzakelijk om de uiterste grens van het ankersysteem in de lokale bodem vast te stellen, waarbij het anker tot falen wordt belast.

De resultaten van deze proeven zijn juridisch bindend voor de vrijgave van de constructie. Zonder positief beproevingsrapport is een bouwkuip formeel niet veilig.

Levensduur en publieke ruimte

De wet maakt een scherp onderscheid tussen tijdelijk en permanent. Een anker met een beoogde gebruiksduur langer dan twee jaar moet voldoen aan de eisen voor permanente constructies, wat directe gevolgen heeft voor de verplichte corrosiebescherming conform de geldende milieuklassen. Bij werkzaamheden in de ondergrond is bovendien de WIBON (Wet informatie-uitwisseling bovengrondse en ondergrondse netten) van kracht. Graaf- of boorbewegingen vereisen een KLIC-melding. Niemand wil een hoofdgasleiding raken tijdens het boren van een ankergang. In stedelijk gebied gelden vaak aanvullende privaatrechtelijke afspraken wanneer ankers onder de percelen van buren worden aangebracht. Eigendomsgrenzen stoppen niet bij het maaiveld.

De oorsprong van de grondverankering ligt in de passieve systemen. Vroeger vertrouwde men op 'dode-man-ankers'. Dit waren massieve blokken beton of zware houten schotten die metersdiep achter een damwand werden begraven. De weerstand kwam puur voort uit het gewicht en de passieve gronddruk tegen het blok. Log. Arbeidsintensief. Het vereiste enorme ontgravingen achter de eigenlijke constructie, wat in stedelijk gebied vaak onmogelijk bleek. Toen kwam 1958. Een kantelpunt in de civiele techniek. Karlheinz Bauer ontwikkelde in Duitsland het eerste injectieanker waarbij cementmortel onder druk in de grond werd gespoten. Deze innovatie maakte de weg vrij voor de moderne bouwkuip. Geen massieve blokken meer, maar slanke boringen die de krachten direct overbrachten naar dieper gelegen zandlagen. De techniek evolueerde snel. In de jaren 60 en 70 verschoof de focus naar voorspanning. Men ontdekte dat door het anker vooraf op spanning te zetten, de vervorming van de wand tot een minimum beperkt kon worden. Cruciaal voor bouwen naast kwetsbare funderingen. De regelgeving volgde de technologische spurt op de voet. Waar ingenieurs in de beginjaren nog vertrouwden op eigen ervaring en vuistregels, zorgde de introductie van de eerste nationale normen voor een uniform veiligheidsniveau. In Nederland leidde dit uiteindelijk tot de integratie in de Eurocode 7. De focus verschoof hierbij van puur draagvermogen naar duurzaamheid op lange termijn. De introductie van Double Corrosion Protection (DCP) in de jaren 80 markeerde de definitieve acceptatie van grondankers voor permanente kunstwerken zoals tunnels en diepe kades. Van een tijdelijke hulpconstructie naar een fundamenteel onderdeel van de infrastructuur.

• https://www.joostdevree.nl/shtmls/groutanker.shtml
• https://www.joostdevree.nl/shtmls/grondanker.shtml
• https://www.m-funderingen.be/beschoeiingstechnieken/grondankers
• https://wdambv.nl/onmisbare-oplossingen-voor-stevige-damwanden-klapanker-en-booranker/
• https://www.joostdevree.nl/shtmls/anker.shtml
• https://gebrdekoning.nl/verankering/
• https://www.joostdevree.nl/shtmls/damwanden.shtml
• https://nl.wikipedia.org/wiki/Plein_van_de_Republiek
• https://www.joostdevree.nl/shtmls/gewi.shtml
• https://www.encyclo.nl/begrip/grond
• https://publications.tno.nl/publication/34639502/jwoEuu/TNO-2022-beton.pdf
• https://nl.wikipedia.org/wiki/Clément_Van_Bogaert
• https://tl.iplo.nl/@192712/constructieve-elementen-overzicht/
• https://www.soetaert.be/