Wat is een schroefinjectiepaal of SIP-paal en wanneer pas je deze toe?

Wat is een schroefinjectiepaal?

Een schroefinjectiepaal is een trillingsarm aangebrachte stalen buispaal met groutinjectie, geschikt voor funderingsherstel, beperkte werkruimte en trillingsgevoelige locaties.

Een schroefinjectiepaal is een grondverdringende funderingspaal met een permanente stalen buis als constructieve kern. Aan de onderzijde van de buis bevindt zich een stalen schroef- of boorpunt met injectieopeningen. Tijdens het indraaien wordt cementgebonden grout via de holle buis en de paalpunt in de bodem geïnjecteerd.

Rond de stalen buis ontstaat hierdoor een groutomhulling, groutschil of groutkolom. Na het verharden werken de stalen buis, het cementgrout en de omliggende grond samen bij de overdracht van funderingsbelastingen.

De afkorting SIP staat voor schroefinjectiepaal. In technische documentatie komen ook benamingen voor als SIP-paal, SI-paal, groutinjectiepaal en schroefgroutpaal. Deze termen worden niet altijd voor exact hetzelfde funderingssysteem gebruikt. De vorm van de schroefpunt, de injectiemethode, de segmentverbinding en de opbouw van het groutlichaam kunnen per systeem verschillen.

Hoe werkt een SIP-paal?

Bij het aanbrengen wordt het eerste buissegment met de schroefpunt op de uitgezette paalpositie geplaatst. Een hydraulische funderingsmachine brengt tegelijkertijd draaimoment en neerwaartse kracht op de buis over. Terwijl de stalen buis in de bodem wordt geschroefd, pompt een groutinstallatie cementgrout door de buis naar de injectieopeningen in de paalpunt.

Bij bepaalde schroefinjectiesystemen werkt het verse grout tijdens de installatie als smeermiddel. Hierdoor kan de weerstand langs de buis tijdelijk afnemen. In slappe of cohesieve grondlagen kan rond de paalschacht een groutschil ontstaan. In zandlagen kunnen grond en grout plaatselijk worden gemengd.

De uiteindelijke vorm en diameter van het groutlichaam zijn afhankelijk van onder meer de bodemopbouw, de schroefpunt, de penetratiesnelheid, de grouttoevoer en de gekozen uitvoeringsmethode. De effectieve diameter van het dragende paallichaam kan daardoor groter zijn dan de buitendiameter van de stalen buis.

Uit welke onderdelen bestaat een schroefinjectiepaal?

Een compleet SIP-paalsysteem bestaat doorgaans uit verschillende stalen en grouttechnische onderdelen:

• een stalen startsegment;
• een schroef- of boorpunt;
• injectieopeningen voor cementgrout;
• verlengsegmenten van stalen buis;
• mechanische of gelaste segmentverbindingen;
• een paalkop voor aansluiting op de fundering;
• een installatie voor het mengen en verpompen van grout.

De paalkop verbindt de schroefinjectiepaal met bijvoorbeeld een funderingsbalk, betonvloer, poer, stalen ligger of ondervangingsconstructie. Afhankelijk van het constructieve ontwerp kan de buis worden voorzien van grout, beton, wapening, een ankerstaaf, een kopplaat of aangelaste constructiedelen.

Hoe wordt een schroefinjectiepaal aangebracht?

De paal wordt schroevend tot het berekende paalpuntniveau aangebracht. Wanneer de beschikbare werkhoogte beperkt is, wordt gewerkt met korte buissegmenten. Na het indraaien van een segment wordt een volgend segment gekoppeld en verder de bodem in geschroefd.

De segmenten kunnen worden verbonden met schroefdraad, een mechanische koppeling, een trompverbinding of een lasverbinding. De gekozen verbinding moet zowel het installatiedraaimoment als de druk-, trek- en buigbelastingen tijdens de gebruiksfase kunnen overdragen.

Tijdens het installeren worden relevante uitvoeringsgegevens geregistreerd. Deze meetgegevens maken het mogelijk om de werkelijke uitvoering te vergelijken met het geotechnische ontwerp en de projectspecificaties.

• paalpositie en paalnummer;
• installatiediepte en paalpuntniveau;
• draaimoment;
• neerwaartse kracht;
• penetratiesnelheid of voortgang per omwenteling;
• groutdruk en groutdebiet;
• totaal geïnjecteerd groutvolume;
• gebruikte segmenten en verbindingen;
• eventuele afwijkingen of bodemobstakels.

Een hoog draaimoment is op zichzelf geen volledige meting van het draagvermogen. De waarde moet worden beoordeeld in combinatie met sonderingen, de installatiediepte, de groutregistratie, de bodemopbouw en de uitgangspunten van het funderingsontwerp.

Hoe ontstaat het draagvermogen van een SIP-paal?

Het geotechnische draagvermogen van een schroefinjectiepaal ontstaat door een combinatie van puntweerstand en schachtweerstand. De paalpunt draagt een deel van de belasting af aan een draagkrachtige grondlaag. Langs de paalschacht wordt belasting via het verharde groutlichaam aan de omliggende bodem overgedragen.

Bij drukbelasting worden krachten uit de bovenbouw naar diepere en draagkrachtigere grondlagen geleid. Bij trekbelasting levert vooral de schachtweerstand van het groutlichaam een bijdrage. De permanente stalen kern neemt de constructieve trekkracht op.

Schroefinjectiepalen kunnen daardoor worden ontworpen voor drukbelasting, trekbelasting, buiging en dwarskracht. Dit maakt het paalsysteem geschikt voor onder meer funderingsherstel, ondervangingen, machinefundaties, mastfunderingen en constructies met wisselende belastingen.

Het draagvermogen wordt niet uitsluitend bepaald door de diameter of wanddikte van de stalen buis. Ook de volgende factoren spelen een belangrijke rol:

• de bodemopbouw en sonderingsresultaten;
• de conusweerstand en plaatselijke wrijving;
• de paallengte en het paalpuntniveau;
• de diameter van de buis, schroefpunt en groutschacht;
• de groutkwaliteit en het geïnjecteerde volume;
• de schachtwrijving en het puntdraagvermogen;
• druk-, trek-, buig- en dwarskrachtbelasting;
• negatieve kleef;
• groepswerking en de afstand tussen de palen;
• toelaatbare zettingen en vervormingen.

De geotechnische draagkracht van de bodem en de constructieve draagkracht van de stalen buis, koppelingen en paalkop moeten afzonderlijk worden gecontroleerd. De laagste ontwerpweerstand bepaalt uiteindelijk de beschikbare paalcapaciteit.

Wanneer pas je een schroefinjectiepaal toe?

Een SIP-paal wordt vooral toegepast wanneer een fundering trillingsarm en geluidsarm moet worden aangebracht. Omdat de paal wordt geschroefd in plaats van geheid of getrild, ontstaan geen slagen van een heihamer en geen hoogfrequente trillingen van een trilblok.

Hierdoor is het paalsysteem geschikt voor bouwplaatsen waar bestaande gebouwen, monumenten, leidingen, installaties of andere constructies gevoelig zijn voor trillingen. Ook op locaties met een beperkte werkhoogte of beperkte bereikbaarheid kan de segmentgewijze opbouw een belangrijk voordeel zijn.

Veelvoorkomende toepassingen van schroefinjectiepalen zijn:

• funderingsherstel bij verzakte woningen en gebouwen;
• funderingsversterking en funderingsrenovatie;
• ondervanging van bestaande funderingen;
• renovaties en inpandige verbouwingen;
• aanbouwen, optoppingen en onderkelderingen;
• funderen in binnenstedelijk gebied;
• nieuwbouw naast bestaande bebouwing;
• werkzaamheden bij monumentale panden;
• funderingen nabij kademuren, spoorwegen en infrastructuur;
• machinefundaties en industriële installaties;
• ankerpalen en funderingen met trekbelasting;
• bouwplaatsen met een beperkte vrije hoogte.

Door de modulaire opbouw kunnen SIP-palen uit korte stalen buissegmenten worden samengesteld. Daardoor kunnen ze worden toegepast in kelders, parkeergarages, fabriekshallen, bestaande gebouwen en andere moeilijk bereikbare locaties waar lange geprefabriceerde funderingspalen niet kunnen worden opgesteld.

Is een schroefinjectiepaal volledig trillingsvrij?

Schroefinjectiepalen worden vaak gebruikt voor trillingsvrij funderen. Technisch gezien zijn de termen trillingsarm en nagenoeg trillingsvrij nauwkeuriger.

Er ontstaan geen heislagen en er wordt geen trilblok gebruikt. De draaiende funderingsmachine, de grondverdringing en de groutinjectie kunnen echter nog beperkte bewegingen of omgevingsinvloeden veroorzaken.

Bij kwetsbare bebouwing kan daarom alsnog trillingsmonitoring nodig zijn. Ook de mogelijke invloed van gronddruk, maaiveldheffing en groutinjectie op omliggende funderingen, kabels, leidingen en ondergrondse constructies moet vooraf worden beoordeeld.

Is een SIP-paal grondverdringend?

Een schroefinjectiepaal is in beginsel een grondverdringende funderingspaal. De bodem wordt door de schroefpunt en het paallichaam opzij en plaatselijk naar beneden verdrongen. Er wordt normaal gesproken geen boorgrond naar het maaiveld gebracht.

Hierdoor blijft de hoeveelheid vrijkomende grond doorgaans beperkt. Dat kan vooral bij binnenstedelijke projecten, vervuilde grond of inpandige werkzaamheden een praktisch voordeel zijn.

Grondverdringend betekent niet dat de omliggende bodem volledig ongestoord blijft. Bij dicht opeengeplaatste palen of werkzaamheden vlak naast bestaande funderingen kunnen veranderingen in gronddruk en grondverplaatsing optreden. De installatievolgorde en hart-op-hartafstand moeten daarom in het uitvoeringsontwerp worden meegenomen.

Wat is het verschil tussen een SIP-paal en een gewone schroefpaal?

Niet iedere geschroefde funderingspaal is een schroefinjectiepaal. Een stalen schroefpaal kan ook zonder groutinjectie worden aangebracht. Een SIP-paal onderscheidt zich door de combinatie van:

• een permanente stalen buis;
• een schroevende installatiemethode;
• cementgebonden groutinjectie;
• een groutlichaam rond de paalschacht of paalpunt.

Ook een grondverdringende avegaarpaal, micropaal of geboorde injectiepaal is niet automatisch een SIP-paal. De classificatie wordt bepaald door de installatietechniek, de afmetingen, de materiaalopbouw en de manier waarop grond en grout tijdens de uitvoering worden verwerkt.

Verschil tussen SIP-palen, heipalen en boorpalen

De term buispaal beschrijft vooral het funderingselement. Een stalen buispaal kan worden geheid, getrild, gedrukt of geschroefd. De term schroefinjectiepaal verwijst naar een specifieke combinatie van een stalen buispaal, een schroevende installatiemethode en groutinjectie.

Welke buisdiameter, wanddikte en staalsoort zijn nodig?

De benodigde buisdiameter en wanddikte worden bepaald op basis van de constructieve belasting, paallengte, kniklengte, torsie tijdens het indraaien, buigbelasting, corrosie en de capaciteit van de segmentverbindingen.

Een grotere buitendiameter betekent niet automatisch dat de volledige funderingspaal een evenredig hoger geotechnisch draagvermogen heeft. Ook de diameter van de schroefpunt en groutschacht, het paalpuntniveau, de bodemweerstand en de kwaliteit van de uitvoering zijn bepalend.

Voor stalen SIP-segmenten wordt vaak constructiestaal met een relatief hoge vloeigrens gebruikt. Solines levert standaardsegmenten in staalkwaliteit S355, met een wanddikte van 10 millimeter en buitendiameters van Ø 88,9, Ø 114,3, Ø 139,7 en Ø 168,3 millimeter.

De segmenten hebben een lengte van 1,06 meter, waarvan 6 centimeter uit de schroefdraadverbinding bestaat. De effectieve verlenging bedraagt daardoor ongeveer één meter per segment.

De boor- of schroefpunt kan een grotere buitendiameter hebben dan de stalen buis. Solines kan voor specifieke uitvoeringen boorpunten met een diameter van onder meer 250 tot 350 millimeter leveren. Deze afmetingen behoren tot het betreffende productprogramma en zijn geen universele standaardmaten voor iedere schroefinjectiepaal.

Alleen de aanduiding S355 is niet voldoende als volledige materiaalspecificatie. Voor het constructieve ontwerp zijn ook de exacte staalsoort, productvorm, wanddikte, lasbaarheid, materiaalcertificaten en eventuele eisen aan kerfslagtaaiheid en traceerbaarheid relevant.

Waarom zijn sonderingen en bodemonderzoek noodzakelijk?

Een schroefinjectiepaal moet worden ontworpen op basis van voldoende geotechnisch bodemonderzoek. Sonderingen, ook wel CPT-metingen genoemd, geven inzicht in de conusweerstand, plaatselijke wrijving en laagopbouw van de bodem.

Met deze gegevens worden onder meer draagkrachtige zandlagen, slappe klei- en veenlagen en het benodigde paalpuntniveau bepaald. Daarnaast moeten grondwater, samendrukbare lagen, negatieve kleef, mogelijke obstakels en bestaande funderingsconstructies worden onderzocht.

Puinlagen, oude funderingsresten, dichtgepakte zandlagen of andere harde obstakels kunnen het benodigde draaimoment, de penetratiesnelheid en de haalbare installatiediepte beïnvloeden.

Bij funderingsherstel zijn ook de staat van het bestaande gebouw, de beschikbare werkruimte en de manier waarop de nieuwe palen met de bestaande fundering worden verbonden van belang. De SIP-palen kunnen bijvoorbeeld onderdeel zijn van een ondervangingsconstructie met stalen liggers, betonbalken of andere overdrachtsconstructies.

Welke normen gelden voor schroefinjectiepalen?

Voor het geotechnische ontwerp van paalfunderingen in Nederland is NEN 9997-1:2025 relevant. In deze norm worden schroefinjectiepalen aangeduid als SI-palen. De norm bevat bepalingen voor het geotechnische ontwerp en paalklassefactoren voor verschillende paalsystemen.

Voor de uitvoering van grondverdringende palen is NEN-EN 12699:2015 relevant. Deze norm heeft betrekking op funderingspalen die zonder structurele grondontgraving worden aangebracht, bijvoorbeeld door heien, trillen, drukken of schroeven.

NEN-EN 14199:2015 behandelt geboorde micropalen. Een SIP-paal valt niet automatisch onder deze norm omdat de stalen buis een kleine diameter heeft. De toepasselijke uitvoeringsnorm hangt af van de classificatie, installatiemethode en technische eigenschappen van het specifieke paalsysteem.

Voor paalbelastingsproeven en het bepalen van projectspecifieke paalfactoren kan NEN 7201:2025 relevant zijn. Voor de stalen buis, segmentverbindingen, lassen en paalkop gelden daarnaast de toepasselijke staalconstructienormen en projectspecificaties.

Welke technische aandachtspunten zijn belangrijk?

Groutkwaliteit en groutinjectie

De kwaliteit van het groutlichaam wordt beïnvloed door het groutrecept, de water-cementverhouding, de mengtijd, de injectiedruk, het groutdebiet en de continuïteit van de toevoer.

Een onderbreking van de groutinjectie of een onvoldoende groutvolume kan leiden tot een onregelmatige groutschacht en een verminderde krachtoverdracht tussen paal en bodem. De relevante groutparameters moeten daarom tijdens de uitvoering worden gecontroleerd en geregistreerd.

Stalen buis en segmentverbindingen

De stalen buis en de verbindingen tussen de segmenten moeten bestand zijn tegen de krachten tijdens de installatie en de gebruiksfase. Tijdens het inschroeven worden de onderdelen onder meer belast door torsie, axiale druk en plaatselijke spanningen.

Tijdens de gebruiksfase kunnen druk, trek, buiging, dwarskracht, knik en wisselende belastingen optreden. Ook de aansluiting van de paalkop op de bovenliggende funderingsconstructie moet hierop worden ontworpen.

Corrosie en ontwerplevensduur

Het grout rond de buis kan de blootstelling van het staal aan bodem en grondwater beperken, maar vormt niet zonder aanvullende onderbouwing een volledige corrosiebescherming.

De ontwerplevensduur, bodemagressiviteit, grondwatercondities en eventuele corrosietoeslag moeten daarom afzonderlijk worden beoordeeld. Waar nodig kunnen aanvullende beschermingsmaatregelen of een grotere rekenkundige wanddikte worden toegepast.

Belastbaarheid na installatie

Het moment waarop een SIP-paal mag worden belast, hangt af van het paalontwerp, de belasting die de stalen kern zelfstandig kan opnemen en de vereiste verharding en druksterkte van het grout.

De wachttijd en toelaatbare tijdelijke belasting moeten worden vastgelegd in het funderingsontwerp, de uitvoeringsspecificatie en het kwaliteitsplan.

Advies over schroefinjectiepalen voor uw funderingsproject?

Wilt u weten welke SIP-paal, buisdiameter, wanddikte of segmentlengte past bij uw toepassing? Neem contact op voor technisch advies over de beschikbare mogelijkheden.

☎ Telefoon: 0168 – 35 66 55
✉ E-mail: sales@solines.nl