Groutpaal

De groutpaal geldt als een trillingsarm alternatief voor de traditionele heipaal. Cruciaal bij binnenstedelijke projecten. Tijdens het boorproces wordt de grond mechanisch opzij gedrukt of via de holle as van de boor verwijderd, waarna de ontstane holte onder druk wordt volgepompt met grout. Dit mengsel hardt uit tot een robuust lichaam. Het resultaat is een paal met een grillig oppervlak. Dit vergroot de schachtwrijving aanzienlijk. De techniek is flexibel; men kan werken in ruimtes met een zeer beperkte werkhoogte, zoals bestaande kelders of onder viaducten. Soms wordt een stalen buis of staaf als kern toegevoegd voor extra momentcapaciteit. Het is maatwerk in de bodem.

De totstandkoming van een groutpaal start met het positioneren van de boorstelling, waarbij vaak compacte machines worden ingezet die in beperkte ruimtes kunnen manoeuvreren. Een holle boorstang wordt draaiend de grond in gebracht. Tijdens deze neerwaartse beweging wordt via de binnenzijde van de stang direct een mengsel van cement en water onder hoge druk naar de boorkop gevoerd. De vloeistofdruk ondersteunt het boorgat. Dit voorkomt dat de omliggende grond naar binnen stroomt.

Het proces varieert per grondslag. In slappe lagen wordt de grond vaak verdrongen, terwijl in vastere lagen een vermenging tussen grout en bodemmateriaal optreedt. Zodra de boor de berekende diepte heeft bereikt, start het stapsgewijs terugtrekken van de boorstangen. Hierbij blijft de injectie van grout continu doorgaan. Dit vult de holte die de boor achterlaat volledig op. Er ontstaat een vloeibare kolom in de bodem. Door de druk waarmee het mengsel wordt ingebracht, zet de grout zich af in de poriën en onregelmatigheden van de boorwand.

In de nog natte specie wordt de noodzakelijke versterking aangebracht. Men laat een stalen kern, vaak een dikwandige buis of een massieve staaf met schroefdraad, in het boorgat zakken. Dit gebeurt meestal door het eigen gewicht van het staal, al kan een lichte mechanische druk nodig zijn om de kern tot de juiste diepte te krijgen. Na voltooiing hardt de kolom uit tot een robuust funderingselement dat zijn draagvermogen ontleent aan de combinatie van schachtwrijving en puntweerstand.

In de funderingstechniek maken we een essentieel onderscheid tussen grondverdringende en grondverwijderende groutpalen. De keuze hangt vaak af van de bodemgesteldheid en de logistieke mogelijkheden op de bouwplaats. Bij de grondverdringende variant perst de boorkop de aarde zijdelings weg, waardoor de omliggende grond wordt verdicht en er vrijwel geen boorresidue vrijkomt. Dit scheelt aanzienlijk in de afvoerkosten van vervuilde grond. De grondverwijderende methode daarentegen transporteert de grond via de boorstang naar boven. Dit is noodzakelijk in zeer harde lagen waar verdringing fysiek onmogelijk is.

Een veelgebruikte variant is de zelfborende groutinjectiepaal. Hierbij wordt de boorstang niet teruggetrokken, maar blijft deze samen met de boorkop (de verloren punt) achter in de bodem als definitieve wapening. Het is een efficiënt proces. Injecteren en boren gebeuren simultaan. Deze methode is bijzonder geliefd bij renovaties in kelders, omdat men met korte secties boorstangen kan werken die ter plekke aan elkaar worden gekoppeld. Er is geen zware heistelling nodig. De machine past vaak gewoon door een loopdeur.

Hoewel de basis altijd bestaat uit cementgrout, verschilt de inwendige versterking per belastingstype. Constructeurs specificeren vaak een van de volgende kernen:

• Massieve geprofileerde staven: Vaak aangeduid als GEWI-staven. Ze zijn uitmuntend in het opvangen van trek- en drukkrachten en worden veelvuldig ingezet voor het verankeren van keldervloeren tegen opwaartse waterdruk.
• Stalen buisprofielen: Deze worden gekozen wanneer de paal ook buigmomenten moet opvangen. De dikwandige buis biedt een veel hogere stijfheid dan een massieve staaf.

Verwar de groutpaal overigens niet met jetgrouting. Waar de groutpaal een duidelijk afgebakend lichaam vormt rondom een stalen kern, mengt jetgrouting de bestaande bodem met cement onder extreme druk (tot 400 bar) om grote kolommen grondbeton te maken. De groutpaal is een funderingselement; jetgrouting is vaker een vorm van grondverbetering of waterremmende wand.

De grachtengordel verzakt. Een zware heistelling zou de omliggende monumenten direct beschadigen, dus kiest de constructeur voor een trillingsarm systeem waarbij kleine boormachines door de voordeur naar binnen worden gereden. Men boort door de bestaande keldervloer. Er ontstaat een nieuwe fundering. De woning staat weer stabiel zonder dat de buren er last van hebben.

Waterdruk is een machtige vijand. Een nieuwe parkeergarage onder het grondwaterniveau dreigt als een kurk omhoog te drijven. Men zet groutpalen in als trekankers. Een massieve stalen staaf met schroefdraad vormt de kern. De grillige vorm van het uitgeharde cementlichaam klemt zich onwrikbaar vast in de diepe zandlagen. De bak blijft liggen.

Stilte is essentieel bij een ziekenhuisuitbreiding. Naast de operatiekamer wordt een nieuwe vleugel gebouwd. Trillingen van heien zijn absoluut verboden. De boor draait traag de grond in. Geen dreun te horen. Alleen het zachte gebrom van de hydraulische motor vult de bouwplaats terwijl de bodem opzij wordt gedrukt voor de nieuwe paal. Het proces is beheerst en schoon.

Onder een laag viaduct is de werkhoogte minimaal. Geen enkele prefab paal past hier. De funderingstechnicus koppelt korte secties boorstang aan elkaar. Stukje voor stukje gaat de boor de diepte in. De grout wordt onder hoge druk geïnjecteerd terwijl de stangen langzaam omhoog komen. Zo wordt onder het beton van de weg toch een volwaardige nieuwe steunpunt gecreëerd.

Geotechnisch ontwerp rust op de Eurocode 7. Dat is de basis. Voor de feitelijke uitvoering van groutpalen kijken we specifiek naar de NEN-EN 14199. Deze Europese norm voor micropalen dicteert de toleranties, de materiaaleisen en de kwaliteitscontrole tijdens het boorproces. Het gaat om precisie in de diepte. De installatiedruk van het cementmengsel moet nauwgezet worden gemonitord om de berekende schachtwrijving te garanderen. Berekeningen van het draagvermogen volgen in Nederland vaak de richtlijnen uit de NEN 9997-1. Geen nattevingerwerk, maar harde getallen gebaseerd op sonderingen en bodemparameters. De wet stelt simpelweg dat de constructieve veiligheid gewaarborgd moet zijn onder alle voorziene belastingen; een fundament onder de regelgeving in het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL).

Stilte is relatief. Hoewel de groutpaal trillingsarm is, produceren de boormachine en de betonpomp aanzienlijke decibels. Lokale APV-regels en de Omgevingswet stellen strikte grenzen aan de geluidsproductie, zeker bij binnenstedelijke projecten waar dit systeem floreert. Men moet vaak een ontheffing voor geluidshinder aanvragen. En dan is er nog de bodemkwaliteit. Het lozen van spoelwater of overtollige grout is gebonden aan regels ter voorkoming van bodemverontreiniging. Cementwater is basisch. Dat mag niet ongefilterd het riool of de openbare ruimte in. Afvalstromen moeten worden beheerst en afgevoerd volgens de geldende milieuclassificaties. Het proces moet schoon blijven. Ook onder de grondlijn.

De wortels van de groutpaal liggen in de jaren vijftig. Italië kampte met verzakende historische monumenten. De Italiaanse ingenieur Fernando Lizzi ontwikkelde daar de 'pali radice', letterlijk de wortelpaal. Het was een noodgreep. Men zocht een manier om funderingen te versterken zonder zware trillingen die de kwetsbare muren verder zouden ontwrichten. Kleine diameters waren de norm. Men boorde simpelweg door de bestaande structuur heen de grond in. Het was puur herstelwerk.

De techniek bleef niet beperkt tot restauratie. In de jaren zeventig en tachtig waaide de methode over naar Noord-Europa. De Nederlandse bodem stelde echter andere eisen. Slappe veen- en kleilagen vroegen om meer dan alleen een dunne wortelpaal. De micropaal evolueerde snel. De introductie van compacte, hydraulische boormotoren veranderde het speelveld volledig. Vermogen nam toe. Machines werden kleiner maar sterker. In de jaren negentig volgde de definitieve doorbraak van de zelfborende ankerstang. Boren en injecteren in één arbeidsgang. Efficiëntie werd de nieuwe standaard voor werken in krappe binnensteden.

Regelgeving volgde de praktijk op de voet. Waar men vroeger vertrouwde op ervaring en empirische waarden, dwong de komst van de Eurocodes een rigoureuze professionalisering af. De NEN-EN 14199 formaliseerde de uitvoering. De groutpaal transformeerde hierdoor van een specialistisch 'lapmiddel' voor funderingsherstel naar een volwaardig constructief element voor zware nieuwbouw op logistiek uitdagende locaties. Geen trillingen. Minimale overlast. Het proces is volwassen geworden.

• https://www.joostdevree.nl/shtmls/afkortingen_q_z.shtml
• https://www.wta-international.org/fileadmin/user_upload/Nederland-Vlaanderen/syllabi/2015-11-20_Schade_aan_bouwkundig_erfgoed.pdf