Wat is een boorpaal en wanneer kies je voor een boorpaal?

Wat is een boorpaal?

Een boorpaal is een geboorde funderingspaal, geschikt voor hoge belastingen, diepe draaglagen en situaties waarin trillingsarm funderen belangrijk is.

Een boorpaal is een diep funderingselement dat met een boorstelling in de bodem wordt aangebracht. De paal draagt belastingen van een gebouw, brug, kademuur, installatie of andere constructie over naar dieper gelegen draagkrachtige grondlagen.

Bij een klassieke boorpaal wordt eerst grond uit het boorgat verwijderd. Daarna worden meestal een wapeningskorf en beton aangebracht. Dit paaltype wordt daarom ook een grondverwijderende, in de grond gevormde betonpaal of geboorde funderingspaal genoemd.

Binnen de staal- en funderingsbranche wordt de term boorpaal soms breder gebruikt. Ook een stalen buis die roterend of schroevend in de bodem wordt aangebracht, kan als stalen boorpaal worden aangeduid. Het materiaal, de installatiemethode en de wijze waarop de grond wordt verwijderd of verdrongen moeten daarom altijd afzonderlijk worden beschreven.

Hoe draagt een boorpaal belastingen over?

Het geotechnische draagvermogen van een boorpaal ontstaat door een combinatie van puntweerstand onder de paalvoet en schachtwrijving langs de paalschacht. Schachtwrijving wordt ook mantelwrijving genoemd.

De verhouding tussen puntdraagvermogen en schachtdraagvermogen hangt af van de bodemopbouw, paallengte, paaldiameter, uitvoeringsmethode en eigenschappen van de aanwezige grondlagen.

Een boorpaalfundering kan naast verticale drukkrachten ook worden ontworpen voor trekkrachten, horizontale belastingen en buigmomenten. Dit is onder meer relevant bij brugpijlers, kademuren, hoge gebouwen, silo’s, windbelaste constructies en industriële machinefundaties.

De paal moet zowel geotechnisch als constructief voldoende sterk zijn. Het geotechnische ontwerp bepaalt hoe de belasting aan de bodem wordt overgedragen. Het constructieve ontwerp bepaalt onder meer de benodigde betondoorsnede, wapening, staaldoorsnede en verbinding met de bovenliggende funderingsconstructie.

Hoe wordt een boorpaal aangebracht?

Voor het aanbrengen van boorpalen worden eerst sonderingen en eventueel grondboringen uitgevoerd. Op basis daarvan worden de bodemopbouw, grondwaterstand, draagkrachtige lagen en mogelijke obstakels vastgesteld. Vervolgens worden de benodigde paallengte, diameter en inbeddingsdiepte bepaald.

Een traditionele grondverwijderende boorpaal wordt doorgaans als volgt aangebracht:

1. De boorstelling wordt boven de uitgezette paalpositie opgesteld.
2. Met een avegaar, boorbeker of ander boorgereedschap wordt grond verwijderd.
3. Het boorgat wordt indien nodig ondersteund met een stalen casing of steunvloeistof.
4. De gewenste boordiepte en de kwaliteit van de paalvoet worden gecontroleerd.
5. Een wapeningskorf wordt in het boorgat geplaatst.
6. Het boorgat wordt gecontroleerd met beton gevuld.
7. Een tijdelijke casing wordt tijdens of na het betonstorten verwijderd.

Bij slappe, instabiele of watervoerende grondlagen kan een tijdelijke boorbuis worden gebruikt om instorting van het boorgat te voorkomen. Een andere mogelijkheid is het stabiliseren van de boorgatwand met bentoniet of een geschikte polymeerhoudende steunvloeistof.

Wanneer water of steunvloeistof in het boorgat aanwezig is, wordt het beton meestal via een tremiebuis ingebracht. De uitstroomopening blijft daarbij in het verse beton, zodat de aanwezige vloeistof van onder naar boven wordt verdrongen.

Een ononderbroken en beheerst betonproces is belangrijk om grondinsluitingen, insnoeringen en onderbrekingen in de paalschacht te voorkomen. De betonspecie moet voldoende vloeibaar, verpompbaar en bestand tegen ontmenging zijn.

Welke soorten boorpalen zijn er?

Boorpalen kunnen op verschillende manieren worden uitgevoerd. Een belangrijk technisch onderscheid is dat tussen grondverwijderende en grondverdringende paalsystemen.

Avegaarpaal of CFA-paal

Een avegaarpaal wordt aangebracht met een doorlopende holle avegaar. Na het bereiken van het paalpuntniveau wordt beton door de centrale as gepompt terwijl de avegaar gecontroleerd wordt teruggetrokken. De wapening wordt vervolgens in het verse beton geplaatst.

Avegaarpalen worden ook aangeduid als CFA-palen, naar de Engelse term continuous flight auger piles. Tijdens de uitvoering worden onder meer boordiepte, betondruk, treksnelheid en betonverbruik geregistreerd.

Grondverdringende boorpaal

Bij een grondverdringende boorpaal wordt de bodem niet volledig uitgegraven. Het boorgereedschap of een stalen hulpbuis verdringt de grond voornamelijk zijwaarts. Voorbeelden zijn bepaalde geschroefde betonpalen en Fundex-achtige paalsystemen.

Deze paalsystemen kunnen gunstig zijn wanneer de hoeveelheid vrijkomende boorgrond moet worden beperkt. De mogelijke invloed van grondverdringing op bestaande funderingen, kabels, leidingen en omliggende constructies moet daarbij wel worden beoordeeld.

Schroefinjectiepaal en micropaal

Een schroefinjectiepaal, ook wel SIP-paal genoemd, bestaat meestal uit een permanente stalen buis met een boorpunt. Tijdens het inschroeven wordt cementgebonden grout via openingen bij de boorpunt in de ondergrond geïnjecteerd.

Rond de buis ontstaat een groutlichaam dat bijdraagt aan de verbinding tussen de paal en de bodem. Schroefinjectiepalen kunnen uit korte buissegmenten worden opgebouwd en zijn daardoor geschikt voor locaties met beperkte werkhoogte.

Micropalen zijn relatief slanke funderingselementen. Ze kunnen bestaan uit staal, wapening, grout, mortel, beton of een combinatie daarvan. Ze worden onder meer gebruikt bij renovatie, funderingsherstel, ondervanging en werkzaamheden in moeilijk bereikbare ruimtes.

Wanneer kies je voor een boorpaal?

Een boorpaal wordt gekozen wanneer funderingslasten naar diepe grondlagen moeten worden overgebracht en een ondiepe fundering onvoldoende draagvermogen of zettingsbeheersing biedt. De definitieve keuze volgt altijd uit geotechnisch en constructief onderzoek.

Bij hoge of geconcentreerde belastingen

Boorpalen kunnen met uiteenlopende diameters, lengtes en wapeningsconfiguraties worden uitgevoerd. Hierdoor zijn ze geschikt voor zware en geconcentreerde belastingen onder bijvoorbeeld:

• hoogbouw en appartementencomplexen;
• bruggen en viaducten;
• kademuren en waterbouwkundige werken;
• silo’s en opslagtanks;
• industriële installaties;
• grote staalconstructies;
• civieltechnische kunstwerken.

De benodigde afmetingen volgen altijd uit een geotechnische en constructieve berekening. Een grotere diameter betekent niet automatisch dat een paal in iedere bodem meer draagvermogen heeft.

Bij trillingsgevoelige bebouwing

Roterend boren veroorzaakt doorgaans minder bodemtrillingen dan slagheien. Daarom worden geboorde palen vaak toegepast in binnenstedelijke gebieden of naast bestaande funderingen, monumenten, ziekenhuizen, laboratoria en trillingsgevoelige installaties.

Een boorpaal is echter niet automatisch volledig trillingsvrij of geluidloos. De boorstelling, betonpomp, grondafvoer en het inbrengen of trekken van een casing kunnen nog steeds geluid en plaatselijke trillingen veroorzaken. Trillingsarm funderen is daarom meestal een technisch nauwkeuriger omschrijving.

Bij diep gelegen draagkrachtige grondlagen

Wanneer een voldoende sterke zand-, grind- of gesteentelaag pas op grote diepte aanwezig is, kan een geboorde paal tot deze laag worden aangebracht. Afhankelijk van het boorsysteem kunnen stijve grondlagen, steenlagen en bepaalde ondergrondse obstakels worden doorboord.

Bij een rotsachtige ondergrond kan de paalvoet of een deel van de paalschacht in het gesteente worden ingeboord. De haalbaarheid hangt af van de hardheid en samenstelling van het gesteente en van het beschikbare boorgereedschap.

Wanneer grondverdringing moet worden beperkt

Een grondverwijderende boorpaal veroorzaakt minder directe zijwaartse grondverdringing dan een geheide of geschroefde verdringingspaal. Dit kan gunstig zijn naast bestaande funderingen, kabels, leidingen of ondergrondse constructies.

Daar staat tegenover dat het uitboren van grond ontspanning rond het boorgat kan veroorzaken. Een stabiel boorgat, voldoende betondruk en een beheerste uitvoeringsvolgorde zijn daarom noodzakelijk.

Voor bouwkuipen en grondkerende constructies

Boorpalen kunnen afzonderlijk worden toegepast, maar ook als aaneengesloten palenwand. Bij een secanspalenwand overlappen primaire en secundaire boorpalen elkaar. Zo ontstaat een stijve, grondkerende en relatief waterremmende wand.

Secanspalenwanden en tangenspalenwanden worden onder meer toegepast bij bouwputten, parkeerkelders, tunnels, ondergrondse constructies en werkzaamheden dicht bij bestaande bebouwing.

Wat zijn de voordelen en nadelen van boorpalen?

Een boorpaalfundering biedt veel ontwerpvrijheid, maar stelt hoge eisen aan voorbereiding, uitvoering en kwaliteitscontrole.

Voordelen van boorpalen

• Trillingsarm aanbrengen ten opzichte van slagheien.
• Grote diameters en aanzienlijke boordiepten mogelijk.
• Afmetingen en wapening kunnen projectspecifiek worden ontworpen.
• Geschikt voor druk-, trek- en horizontale belastingen.
• Toepasbaar in verschillende bodemlagen.
• Mogelijkheid om bepaalde obstakels of harde tussenlagen te doorboren.
• Minder zijwaartse grondverdringing bij grondverwijderende systemen.
• Toepasbaar als funderingspaal en als onderdeel van een palenwand.

Nadelen en aandachtspunten

• Bij grondverwijderende systemen komt boorgrond vrij.
• Voor grote boorpalen is zwaar materieel en een stabiel werkplatform nodig.
• De paal wordt ondergronds gevormd en kan niet volledig visueel worden geïnspecteerd.
• Instabiele of watervoerende grond vraagt aanvullende boorgatondersteuning.
• Betonkwaliteit en uitvoeringscontinuïteit zijn bepalend voor de paalintegriteit.
• Verontreinigde boorgrond kan aanvullende opslag-, onderzoeks- en afvoereisen veroorzaken.
• De uitvoering is gevoelig voor afwijkingen in boorsnelheid, betondruk en treksnelheid.

Wat is het verschil tussen een boorpaal en een heipaal?

Een heipaal en een boorpaal zijn beide funderingspalen, maar verschillen vooral in de manier waarop ze worden aangebracht.

Prefab heipalen kunnen bij grote aantallen efficiënt worden aangebracht en hebben vooraf bekende materiaaleigenschappen. Boorpalen zijn beter aanpasbaar aan wisselende diepten, grote belastingen en locaties waar heiwerk te veel trillingen of omgevingshinder veroorzaakt.

Welke diameter en diepte heeft een boorpaal?

Voor boorpalen bestaat geen universele standaarddiameter of standaarddiepte. De juiste afmetingen worden bepaald op basis van:

• de constructieve belasting;
• de bodemopbouw;
• het vereiste punt- en schachtdraagvermogen;
• de toegestane zetting;
• de paallengte en paalafstand;
• horizontale krachten en buigmomenten;
• de beschikbare werkruimte;
• het gekozen funderingssysteem.

Bij stalen buispalen zijn daarnaast de buitendiameter, wanddikte, staalkwaliteit, verbindingen en corrosiebestendigheid belangrijk. Een grotere wanddikte verhoogt de staaldoorsnede, maar de uiteindelijke funderingscapaciteit blijft afhankelijk van zowel de constructieve sterkte als de geotechnische draagkracht.

Welke functie hebben stalen buizen in boorpaalsystemen?

Stalen buizen kunnen binnen een boorpaalsysteem verschillende functies vervullen. Een tijdelijke casing ondersteunt het boorgat tijdens het boren en betonstorten. Deze buis wordt tijdens of na het vullen van het boorgat teruggetrokken.

Een permanente casing blijft in de bodem achter. Deze kan instabiele grondlagen afsluiten, de paalschacht beschermen of als constructief onderdeel van de funderingspaal worden gebruikt.

Bij een stalen buisboorpaal, micropaal of schroefinjectiepaal vormt de stalen buis meestal het blijvende dragende kernelement. Afhankelijk van het ontwerp kan de buis leeg blijven, met grout worden omhuld of met beton of grout worden gevuld.

Voor permanente stalen funderingsbuizen kunnen constructiestaalsoorten zoals S235, S275 en S355 worden gespecificeerd. Bij ronde constructiebuizen worden onder meer producten volgens EN 10210 en EN 10219 toegepast. De juiste staalkwaliteit, leveringsnorm, kerfslagklasse en productvorm moeten uit het funderingsontwerp en de projectspecificatie volgen.

Solines levert voor schroefinjectiepalen onder meer stalen SIP-segmenten. De benodigde diameter, wanddikte, staalkwaliteit, verbinding en boorpunt moeten altijd constructief en geotechnisch worden bepaald.

Welke normen gelden voor boorpalen en paalfunderingen?

Voor het Nederlandse geotechnische ontwerp van gebouwen en civieltechnische werken is NEN 9997-1 relevant. Deze norm bevat de Nederlandse bepalingen bij Eurocode 7 voor geotechnisch ontwerp.

De belangrijkste uitvoeringsnorm hangt af van het werkelijke paalsysteem:

• NEN-EN 1536 voor boorpalen;
• NEN-EN 12699 voor grondverdringende palen;
• NEN-EN 14199 voor micropalen;
• NEN-EN 206 en NEN 8005 voor beton;
• NEN-EN 13670 voor de uitvoering van betonconstructies.

Niet ieder funderingselement dat in de praktijk een boorpaal wordt genoemd, valt onder dezelfde uitvoeringsnorm. De classificatie moet worden gebaseerd op de werkelijke installatiemethode, de mate van grondverwijdering of grondverdringing, de afmetingen en de gebruikte materialen.

Hoe wordt de kwaliteit van een boorpaal gecontroleerd?

Omdat een boorpaal onder de grond wordt gevormd, is een volledige visuele controle niet mogelijk. Daarom worden tijdens het boor- en betonproces relevante uitvoeringsgegevens vastgelegd.

Afhankelijk van het paaltype worden onder meer geregistreerd:

• boordiepte en paalpuntniveau;
• verticale stand van de paal;
• aangetroffen grondlagen;
• boor- en trekkrachten;
• eigenschappen van de steunvloeistof;
• positie van de wapeningskorf;
• betondruk en betonvolume;
• snelheid waarmee de avegaar of casing wordt teruggetrokken.

Het werkelijk verbruikte beton wordt vergeleken met het theoretische paalvolume. Een onverwacht laag of hoog betonverbruik kan wijzen op een afwijkende paaldoorsnede, grondverlies, uitspoeling of plaatselijke vergroting. Het betonvolume alleen is echter niet voldoende om de kwaliteit van een funderingspaal vast te stellen.

Aanvullende kwaliteitscontrole kan bestaan uit integriteitsmetingen, cross-hole-metingen, kernboringen of proefbelastingen. De benodigde controle hangt af van de constructie, het uitvoeringsrisico, het gekozen paalsysteem en eventuele afwijkingen tijdens het werk.

Welke gegevens bepalen of een boorpaal geschikt is?

De keuze tussen een boorpaal, heipaal, stalen buispaal, grondverdringende boorpaal, micropaal of schroefinjectiepaal kan pas worden gemaakt wanneer voldoende projectgegevens beschikbaar zijn.

Belangrijke beoordelingspunten zijn:

• sonderingen en bodemonderzoek;
• grondwaterstand en watervoerende lagen;
• diepte van de draagkrachtige grond;
• vereiste draagkracht en toegestane zetting;
• trekbelasting, dwarskracht en buigmoment;
• aanwezigheid van bestaande funderingen;
• trillings- en geluidseisen;
• ondergrondse kabels, leidingen en obstakels;
• bodemverontreiniging en afvoer van boorgrond;
• beschikbare werkhoogte en werkruimte;
• bereikbaarheid voor boorstelling en betontransport;
• draagkracht en stabiliteit van het werkplatform.

Een traditionele betonboorpaal ligt vooral voor de hand bij hoge belastingen, grote paaldiameters en diepe draaglagen. Bij funderingsherstel, renovatie, ondervanging of beperkte werkhoogte kunnen micropalen en schroefinjectiepalen beter uitvoerbaar zijn. Op ruime bouwplaatsen met veel gelijksoortige palen kan een prefab heipaal technisch en uitvoeringstechnisch gunstiger zijn.

Advies over boorpalen en funderingsbuizen

Wilt u bepalen welk type boorpaal, stalen buis of paalsysteem aansluit op uw funderingsontwerp? Neem contact met ons op om de technische mogelijkheden en beschikbare afmetingen te bespreken.

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