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 nailing draft 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 hellingen ook andere bekledingen mogelijk: vb. draadnetten of geogrids Mogelijk probleem: stabiliteit van het tijdelijk talud bv. aangevulde gronden of Brusseliaans zand ⇒ soms beter om verticaal talud te realiseren met een vooraf aangebrachte beschoeiing bv. 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 0,6m tussenafstand 1m toepasbaar in alle terreinen - meer en meer palenwanden: spuitbeton is zeer arbeidsintensief
Levensduur van de constructie: - Meestal tijdelijke wanden - Voorzichtig zijn met definitieve vernagelde wanden in vorstgevoelige 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-grouting Opgelet voor stenen!! - Kunststofnagels alleen voor uitgravinsfront van tunnels Probleem: verbinding nagel – bekleding - Wrijving nagel – grond bepaald door uitvoeringswijze ⇒ Altijd proeven nodig!!
Corrosiebescherming van permanente nagels is belangrijk 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 nagels 1 < S < 3m of: T0/ Tmax = 0,6 voor S < 1m T0/ 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
