Grondvernageling: mogelijkheden en beperkingen

Prof ir Jan Maertens

Jan Maertens BVBA

en KU Leuven

Techniek van de grondvernageling

= Wapeningselementen aanbrengen die de in de grond optredende trek- en schuifspanningen kunnen opnemen

⇒ Realisatie van zeer steile taluds is mogelijk

⇒ Actieve zone, die in geval van afschuiving zou ontstaan wordt naar achteren verankerd in de passieve zone

= Gewapende grond maar in uitgraving

Historiek:

- Voor het eerst toegepast in Frankrijk in 1974 (Fontainebleau)- steil talud (60° ): 7 à 11m hoog- stalen hoekprofielen in de grond geramd: lengte 6 à 8m- 2 nagels per m2- bekleding met spuitbeton

- Daarna geleidelijke evolutie, vooral i.v.m. de nagels:- wapeningselementen met cementinjectie- zelfborende stangen- nagels met jet-grouting

- prEN 14490: Execution of Special Geotechnical Works – soil nailingdraft versie dd. Mei 2002 werd voor commentaar rondgestuurd

Grondvernageling volgens prEN 14490:Toepassingen

Grondvernageling volgens prEN 14490:Uitvoering

Grondvernageling volgens prEN 14490:Tunnels

Veel verschillende toepassingen, alnaargelang:

- de helling: steil of verticaal

- de bekleding (spuitbeton, palenwanden, prefabelementen..)

- de levensduur = tijdelijk of permanent

- de wijze waarop de nagels worden aangebracht.

Dagvlak onder een zekere helling:

- Steile hellingen (meestal ca. 70° )in het algemeen bekleding met spuitbeton

- Flauwere hellingenook andere bekledingen mogelijk: vb. draadnetten ofgeogrids

Mogelijk probleem: stabiliteit van het tijdelijk taludbv. aangevulde gronden of Brusseliaans zand

⇒ soms beter om verticaal talud te realiseren meteen vooraf aangebrachte beschoeiingbv. groutkolommen, palenwand ..

Verticaal dagvlak:

- In het algemeen eerst verticale grondkerende elementen⇒ stabiel talud tijdens uitvoering⇒ grotere afgravinshoogtes⇒ ondersteuning bekleding

- In België:- zeer dikwijls groutkolommen:

diam. 0,5 à 0,6mtussenafstand 1mtoepasbaar in alle terreinen

- meer en meer palenwanden:spuitbeton is zeer arbeidsintensief

Levensduur van de constructie:

- Meestal tijdelijke wanden

- Voorzichtig zijn met definitieve vernagelde wanden invorstgevoelige gronden, vb Halle

Uitvoeringswijze nagels:

- Vrijwel uitsluitend metalen nagels, geplaatst door:- inrammen van stalen profielen- plaatsing in boorgat uitgevoerd met holle avegaar - plaatsing met dubbele boorstangen, cfr ankers- zelfborende stangen- jet-groutingOpgelet voor stenen!!

- Kunststofnagels alleen voor uitgravinsfront van tunnelsProbleem: verbinding nagel – bekleding

- Wrijving nagel – grond bepaald door uitvoeringswijze⇒ Altijd proeven nodig!!

Corrosiebescherming van permanente nagels isbelangrijk maar niet evident, cfr vb Berchem.

Groutlichaam hol door grout met te hoge W/C factor

Ontwerp van vernagelde wanden:

- Uitwendige stabiliteit- glijdingsevenwicht- omkantelingsevenwicht- grondbreuk (teen)- globaal evenwicht, ck-vormig glijvlak

- Inwendige stabiliteit- trekkracht in de nagels- Duitse methode- Franse methode: Recommandations Clouterre

- Bekleding en Nagels

- Plaxis of FLAC

Inwendige stabiliteit: Duitse methode

- Franse methode: Recommandations Clouterre 1992

Dwarskracht in de nagels wordt in rekening gebracht

- Bekleding: Recommandations Clouterre 1992

Kracht T0 in de nagels ter hoogte van de bekleding:

T0/ Tmax = 0,5 + (S – 0,5)/ 5

met:S = de max. tussenafstand van de nagels1 < S < 3m

of:T0/ Tmax = 0,6 voor S < 1mT0/ Tmax = 1,0 voor S > 3m

- Nagels: cfr Grondankers

Zeer veel methodes mogelijk o.a. Recommandations Clouterre 1992

Proeven op nagels zijn zeer belangrijk:Probleem: de kracht mag maar worden ingeleid vanaf het punt waar Tmax optreedt⇒ Vrije lengte nodig

Voor de HST worden alle belangrijke wanden nagerekend met FLAC: voorbeeld Tunnel Herent

Vernagelde wand – verankerde wand:

Vernagelde wand:- volledige horizontale kracht wordt opgenomen door de nagels- verminderde gronddruk op de bekleding- geen passieve gronddruk op de steek

Verankerde wand:- volledige gronddruk wordt in rekening gebracht- passieve gronddruk op de steek- vervormingen kunnen beïnvloed worden door de ankers

meer of minder voor te spannen

Besluit:

- Grondvernageling is een volwaardige techniek- voor steile taluds- voor vertikale wanden

- Verschil met verankerde wanden neemt af t.g.v. gebruik zachtstalen ankers

- Specifieke voordelen en beperkingen

- Verdere ontwikkelingen:- kunststofnagels- prefab bekledingselementen