CUR-Aanbeveling 109:2013
Akoestisch doormeten van betonnen funderingspalen

Bouwen met kennis Akoestisch doormeten van betonnen funderingspalen CUR-Aanbeveling 109:2013 2 Voorwoord bij de tweede uitgave CUR-Aanbeveling 109 "Akoestisch doormeten van betonnen funderingspale\ n" is verschenen in maart 2007. In de afgelopen jaren is ruime ervaring opgedaan met de toepassing van deze Aanbeveling. Daarnaast is de meetmethode verder ontwikkeld. Vanuit de sector is gevraagd om de kennis en ervaring en de verdere ontwikkeling van de meetmethode te verwerken in een herziene versie van deze Aanbeveling, zodat het gebruik van deze Aanbevelin\ g naadloos aansluit op de huidige praktijk van akoestisch doormeten van be\ tonnen funderingspalen. CUR-voorschriftencommissie VC 99 heeft het proces begeleid om tot deze herziene uitgave van CUR- Aanbeveling 109 te komen. VC 99 was als volgt samengesteld: H. de Bruin, A.C. Bunte, ing. D. Cazemier, ir. S. van Dijk, ing. A.J. van der Geest, drs. V. Hopman, ing. P. IJnsen, ing. N. Mulder, ir. T.K. Muller, ing. W.A. Nohl, A.J. van Rietschoten BA, ir. R. Spruit, dr.ir. H.G. Stuit, M.G.M. Verhoeven, ing. J. de Vos, ing. C.J. Vroom, ing. A. Jonker (coördinator). Rapporteurs van deze herziene Aanbeveling waren A.J. van Rietschoten, BA en dr.ir. A.J.G. Schellinger- hout. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 3 Voorwoord bij de eerste uitgave De uitvoering, interpretatie en rapportage van het akoestisch doormeten van betonnen funderingspalen blijkt in de praktijk niet altijd op dezelfde wijze te geschieden. Er be\ staat geen eenduidigheid omtrent: ? uitvoering van de meting; ? te hanteren procedures (o.a. wie voert de meting uit); ? invloed van de ouderdom van de palen; ? interpretatie van de meetgegevens; ? rapportage. Verschillende instanties voeren de metingen daardoor verschillend uit en interpreteren ook de meetre- sultaten verschillend. Voor de afnemer van de funderingspalen leidt dit tot onzekerheid en zorg omtrent de kwaliteit van de palen. Ook kan de bouwvoortgang als gevolg van onenigheid over de interpretatie onnodig worden belemmerd. Deze CUR-Aanbeveling heeft tot doel een uniforme aanpak en beoordeling te bewerkstelligen, waardoor bovengenoemde bezwaren worden geëlimineerd. De Aanbeveling is bedoeld voor de volgende instan- ties, bedrijven en personen: ? bevoegd gezag (gemeenten); ? toezichthouders; ? constructeurs; ? opdrachtgevers; ? uitvoerende partijen; ? leveranciers van apparatuur; ? aannemingsbedrijven. Deze CUR-Aanbeveling is opgesteld door CUR-commissie VC 86 'Akoestisc\ h doormeten van funderings- palen'. Op het moment van verschijnen van deze Aanbeveling was de sam\ enstelling van de commissie als volgt: H. de Bruin, A.C. Bunte, ir. H.R.E. Dekker (corresponderend lid), ing. A. van Heezen, P. IJnsen, ir. B.G.M.J. Lencioni, N. Mulder, ir. T.K. Muller, ing. W.A. Nohl, ir. R. Spruit, ir. H.G. Stuit, M.G.M. Verhoe- ven, C.J. Vroom, ing. A. Jonker (coördinator). Rapporteurs van deze Aanbeveling waren ing. J. de Vos en ir. H.L. Jansen. Ir. T.K. Muller heeft een be- langrijke bijdrage aan de tekst van de Aanbeveling geleverd. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 4 Inhoud 1 Onderwerp 5 2 Toepassingsgebied 5 3 Termen en definities 6 4 Meetapparatuur 8 4.1 Inleiding 8 4.2 Hamer 8 4.3 Versnellingsopnemer 9 4.4 Veldcomputer met A/D-converter voor opslag en signaalbewerking 9 4.5 Controle en kalibratie apparatuur 10 5 Uitvoering van de metingen 11 5.1 Standaardmetingen 11 5.1.1 Personeel 11 5.1.2 Informatie ten behoeve van de uitvoering 11 5.1.3 Percentage door te meten palen 12 5.1.4 Vastlegging meetomstandigheden door meettechnicus 12 5.1.5 Meetprocedure 14 5.2 Aanvullende metingen 16 5.2.1 Snellen van de paalkop 16 5.2.2 Ontgraven en visuele inspectie van paal 17 5.2.3 Paal onder statische axiale belasting doormeten 17 5.3 Nadere onderzoeksmethoden 18 6 Interpretatie 19 6.1 Algemene randvoorwaarden 19 6.1.1 Vereiste expertise 19 6.1.2 Vereiste gegevens 20 6.1.3 Toegepaste software 20 6.2 Signaalbewerking 20 6.2.1 Filtering meetsignaal 20 6.2.2 Versterking meetsignaal 21 6.2.3 Vorm en sterkte van ingangssignaal 22 6.3 Beoordeling meetsignalen 22 6.3.1 Afwijkende signalen 22 6.3.2 Mogelijke afwijkingen van de integriteit van de paal 22 6.3.3 Advies naar opdrachtgever / constructeur 25 7 Rapportage 26 7.1 Algemeen 26 7.2 Doel en uitvoering van de meting 26 7.3 Interpretatie van meetgegevens 26 7.4 Presentatie grafieken en vermelding gegevens 26 7.5 Aanvullende metingen 27 8 Eventuele vervolgprocedure 27 Literatuur 27 Titels van vermelde normen en voorschriften 28 Bijlage A Theoretische achtergrond 29 Bijlage B Voorbeelden van signalen 32 Bijlage C Registratieformulier akoestisch meten 39 Bijlage D Registratieformulier metingen tijdens axiaal belasten 40 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 5 1 Onderwerp Deze CUR-Aanbeveling geeft richtlijnen voor het akoestisch doormeten van\ betonnen funderingspalen ten aanzien van meetapparatuur, uitvoering, interpretatie en rapportage. De meting wordt uitgevoerd door met een hamer op de paalkop te slaan. Deze slag wekt een schokgolf op in de paal. De klap op de paalkop en de responsie van de paalkop als functie van de tijd worden met een versnellingsopnemer gemeten. Dit gemeten, analoge signaal, wordt via een A/D-converter digitaal opgeslagen voor latere interpretatie. De meting verschaft informatie over de toestand (integriteit) \ van de paalschacht. Binnen een veld van funderingspalen geeft het akoestisch doormeten op sn\ elle en economische wijze inzicht in de aanwezigheid van palen met een mogelijk afwijkend signaal.\ Het gaat om relatieve vergelij- kingen van gemeten signalen en het detecteren van afwijkingen daarin. Hieraan ligt de veronderstelling ten grondslag dat de meeste palen in orde zijn. Uit het meetresultaat kan een eventuele afwijking van de kwaliteit (uitgedrukt in de elasticiteitsmodulus E) en de oppervlakte van de paaldoorsnede (A) worden vastgesteld. Bij het akoestisch doormeten van funderingspalen gaat het om de bepaling\ van de integriteit van de paalschacht, dat wil zeggen de vorm, de schachtafmeting en de kwaliteit.\ Centraal staat de vraag of de betonkolom in staat is een axiale kracht over te brengen. Akoestisch doormeten geeft geen informatie over de grootte van de draagkracht, noch in geotechni- sche zin, noch in materiaaltechnische zin. Toelichting In bijlage A is de theoretische achtergrond nader toegelicht en in bijlage B zijn voorbeelden van sig- nalen gegeven. Deze CUR-Aanbeveling heeft geen betrekking op een aanverwante techniek, namelijk sonic logging (of sonic coring), waarbij metingen in of tussen ingestorte meetbuizen (CSL, crosshole sonic logging) in de paal worden verricht om informatie over de integriteit van de paalschacht te ver\ krijgen. 2 Toepassingsgebied Deze CUR-Aanbeveling is van toepassing op betonnen funderingspalen. Onde\ r bepaalde voorwaarden kunnen ook betonnen damwandplanken worden doorgemeten, namelijk als deze niet op buiging belast zijn, de kop niet is ingestort in een randbalk of iets dergelijks en de wrijving tussen de planken onderling gering is. De akoestische meting kan worden gebruikt voor: ? afnamecontrole van de palen; ? onderzoek in verband met twijfel over de paalintegriteit in de fase na de afn\ amecontrole; ? integriteit van palen onder bestaande constructies. Akoestisch doormeten kan op meer dan één tijdstip worden gedaan (zie ook de toelichting in 5.1.4 bij 'moment van doormeten'): ? na paalinstallatie (bij in de grond gevormde palen na voldoende verharding); ? en/of na uitvoering van het grondwerk (zoals ontgraven van de bouwput); ? en/of voor het storten van de betonvloer of -balk (na het snellen van de palen). Akoestisch doormeten is minder geschikt voor de bepaling van de integrit\ eit van palen met een schroef- vormige schacht, maar is wel toepasbaar voor het vaststellen van afwijki\ ngen in de kern. Akoestisch doormeten is niet geschikt voor de bepaling van de integritei\ t van: ? stalen (buis)palen; ? houten palen; CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 6 ? houten en stalen damwanden; ? samengestelde in de grond gevormde palen zoals gegroute buispalen/schroefinjectiepalen; ? keerconstructies zoals diepwanden en palenwanden; ? diepwandpalen; ? palen onder vloeren of balken, tenzij de palen zijn vrijgegraven; ? palen, ingestort in een onderwaterbetonvloer. Toelichting Vergelijkbaar met het doormeten van palen onder vloeren kan de aanwezigheid van vaste, steenach- tige lagen op het werkniveau ook een zodanige verstoring van de akoestische meting geven dat geen goed beeld van de integriteit van de paal kan worden verkregen. In het algemeen kunnen alleen palen met een lengte van 3 m of meer wo\ rden doorgemeten. Bij palen met een diameter van 900 mm en groter dient een speciale hamer te worden gebruikt of kun- nen maatregelen worden genomen om CSL mogelijk te maken (zie ASTM D6760 ? 08). Akoestisch doormeten is evenmin geschikt voor: ? de nauwkeurige bepaling van de paallengte (onnauwkeurigheid bedraagt ci\ rca 10%); ? de nauwkeurige bepaling van de paaldoorsnede; bij abrupte variatie bedraagt de onnauwkeurigheid circa 10%; bij geleidelijk verlopende afwijking is detectie van afwijkingen\ niet mogelijk. 3 Termen en definities 3.1 A/D-converter (omzetter) Onderdeel van de elektronische apparatuur waarmee het analoge signaal wordt omgezet in een digitaal signaal. Toelichting De belangrijkste eigenschap van een A/D-converter is het aantal bits. Deze geeft het aantal stapjes op de verticale as (amplitude-as) van het signaal. Bij een n-bits A/D-converter wordt het meetbereik verdeeld in 2 n stapjes. Hiervoor geldt bijvoorbeeld: ? bij een 12-bits A/D-converter wordt het meetbereik verdeeld in 2 12 = 4096 stapjes; ? bij een 24-bits A/D-converter zijn het 2 24 = 16 777 216 stapjes. Met de huidige stand van de techniek is een 24-bits A/D-converter standaard. 3.2 Akoestisch doormeten Het bepalen van scheuren, breuken en veranderingen in diameter en kwaliteit door middel van een in d\ e paal met een kunststofhamer opgewekte schokgolf. Toelichting De schokgolf doorloopt de paal in lengterichting met een golfvoortplantingssnelheid die afhankelijk is van de elasticiteitsmodulus en de dichtheid van het paalmateriaal. De\ schokgolf wordt door de paalpunt of door eventuele andere onregelmatigheden (scheuren, veranderingen in de schachtafme- ting, veranderingen in paaleigenschappen, veranderingen in grondweerstand langs de paalschacht) gereflecteerd. 3.3 Eigenfrequentie Frequentie waarmee een lichaam trilt nadat de evenwichtstoestand tijdelijk\ is verstoord (zie ook reso- nantie). CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 7 3.4 Filterfactor Bewerkingsfactor die de mate van onderdrukking van verstoringen in het meetsignaal aangeeft. Toelichting Een filter is bedoeld om ongewenste verstoringen in het meetsignaal te o\ nderdrukken. Een goed filter heeft een zeer geringe beïnvloeding op het gewenste meetsignaal. De wijze waarop de filterfactor kan worden opgegeven is systeemafhankelijk: ? het aantal punten wordt opgegeven waarover het voortschrijdende gemiddelde wordt genomen; ? de lengte van het meetsignaal waarover wordt gemiddeld, wordt opgegeven; ? ingesteld als t 50% van de filterrespons. Met deze instelling is direct duidelijk in hoeverre het filter de pulsbreedte gaat beïnvloeden. Een autofilter in tijd bedraagt 1/3 van de kl\ apbreedte in millise- conde en kan desgewenst worden uitgezet of aangepast. 3.5 Geofoon Sensor waarmee snelheden worden gemeten. 3.6 Oversturing (overload) Het signaal overschrijdt het meetbereik. 3.7 Paalpuntreflectie Reflectie door terugkaatsing van de schokgolf door de paalpunt. 3.8 Reflectie Duidelijk waarneembare piek in het meetsignaal door terugkaatsing van (een deel van) de sch\ okgolf. 3.9 Resonantie Gedwongen trilling waarbij de aanstootfrequentie dichtbij de eigenfrequentie ligt, resulterend in grote uitwijkingen. 3.10 Resonantiefrequentie Zie eigenfrequentie. 3.11 Samplefrequentie Het aantal maal per seconde dat de A/D-converter het analoge signaal omzet in een digitale waarde. 3.12 Sensor Een opnemer, zie geofoon en versnellingsopnemer. 3.13 Sonic logging / sonic coring Techniek, waarbij metingen in of tussen ingestorte meetbuizen (crosshole testing) in de paal worden verricht om informatie over de integriteit van de paalschacht te verkrij\ gen. Toelichting Deze CUR-Aanbeveling heeft geen betrekking op sonic logging / sonic coring. 3.14 t 50%Pulsduur genomen op 50% van de hoogte van het ingangssignaal. 3.15 Versnellingsopnemer Sensor waarmee versnellingen worden gemeten. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 8 3.16 Versterkingsfactor De signaalversterking op de voorspelde (verwachte) positie van de paal\ punt. De versterking begint bij 1 op de hamerpuls en wordt met een bepaalde functie vergroot tot de opgegeven waarde. De meest gebruikte functie is een exponentiële functie. 3.17 Weergavemogelijkheden Mogelijkheden om het meetsignaal binnen het kader van de grafiek duidelijker weer te geven (betreft de presentatie van de grafiek). Toelichting Afhankelijk van de apparatuur bestaan de volgende mogelijkheden, zoals (\ zie ook figuur B6): ? None: er wordt geen aanpassing toegepast. ? Rotate: het signaal wordt geroteerd, om het vlak voor de punt van de paal op de nul-as te leggen. ? Shift/Rotate: het signaal wordt naar boven of naar beneden verschoven, om het inputsignaal op de nul-as te leggen en het signaal wordt geroteerd, om het signaal vlak voor de punt van de paal op de nul-as te leggen. ? Tendency: het signaal wordt lokaal in de richting van de nullijn verplaatst. ? Auto: geen correctie indien de versterkingsfactor 1 is. Rotate indien de versterkingsfa\ ctor > 1 is. 4 Meetapparatuur 4.1 Inleiding De apparatuur voor het akoestisch doormeten van betonnen funderingspalen\ bestaat uit de volgende onderdelen: ? hamer; ? versnellingsopnemer; ? veldcomputer met AD-converter voor data-acquisitie, signaalbewerking en opslag. 4.2 Hamer Voor het verkrijgen van een meetsignaal met een hoge resolutie dient een inputsignaal met een juiste pulsduur t 50% te worden gegenereerd. De pulsduur is afhankelijk van de elasticiteitsmodulus van de ha- merdop, massa en in mindere mate slagkracht van de hamer en de kwaliteit van de paalkop. In 5.1.5 wordt hierop nader ingegaan. Bij betonnen palen kunnen goede resultaten worden verkregen met een normale handhamer met een hamerdop van polyamide (nylon) of gelijkwaardig (figuur 1). De kwaliteit van de hamer dient zodanig te zijn dat de pulsduur voldoet zoals hieronder toegelicht. Figuur 1 Principeschetsen van hamers handhamer valhamer hamerdop van polyamide (nylon) of gelijkwaardig CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 9 Toelichting Afhankelijk van de paaldiameter kan een optimale t 50% worden bepaald met de formule: ?3 Deq t50% ? ?????? c waarbij: t 50% is pulsduur in ms c is golfvoortplantingssnelheid in m/s ? 3 is constante ? 3 D eq is equivalente paaldiameter in mm Voorbeeld: een paaldiameter van 510 mm en een golfvoortplantingssnelheid van 3800 m/s geeft een t 50% = 0,40 ms. Bij palen met een grote diameter (900 mm en meer) kan met een handhamer veelal niet een voldoend sterke puls in de paal worden opgewekt. In dat geval is een aanvullende meting nodig met een valhamer, zwaarder dan de handhamer en eveneens voorzien van een hamerdop van polyamide of gelijkwaardig (figuur 1). Een valhamer heeft een instelbare valhoogte. Een stalen hamer is in het algemeen ongeschikt voor het akoestisch doorm\ eten van palen. Voor het akoestisch doormeten van prefabpalen onder water zijn echter goede ervaringen opgedaan met een stalen hamer. Het laagje water tussen hamerkop en paal en de remming van de slagkracht door het water resulteren kennelijk in voldoende demping, waardoor de gewenste klapduur wordt verkregen. Met een geïnstrumenteerde hamer wordt ook de kracht gemeten waardoor meer informatie over de paal en de grond wordt verkregen. In Nederland wordt deze hamer momenteel weinig gebruikt vanwege de toegevoegde complexiteit van de meting. Bij het opnieuw doormeten van ve\ rdachte palen is een meting met de geïnstrumenteerde hamer aan te bevelen. 4.3 Versnellingsopnemer Bij het akoestisch doormeten van palen heeft registratie van de in de paal opgewekte puls plaats met behulp van een piëzo-elektrische versnellingsopnemer (sensor). Het \ meetbereik van de versnellingsop- nemer moet ten minste 3 kHz zijn, bij voorkeur meer dan 4,5  kHz. Tussen 3 kHz en 6  kHz moet de sensor in voldoende mate lineair zijn (? 5%).   De resonantiefrequentie (eigenfrequentie) van de opnemer moet buiten de verwachte frequentie van het meetsignaal liggen. De resonantiefrequentie moet daarom ten minste 16 kHz bedragen. Tussen de versnellingsopnemer en de paalkop wordt een taaie kit gebruikt om een goed contact te verkrijgen, de stijfheid te verhogen, oneffenheden in de paalkop uit te vlakken en beweging van de op- nemer tijdens het slaan te voorkomen. Een geofoon (sensor waarmee de paalkopsnelheid wordt gemeten) is minder geschikt voor pulsmetin- gen en derhalve niet aan te bevelen voor in Nederland gangbare apparatuur voor het akoestisch door- meten van palen. 4.4 Veldcomputer met A/D-converter voor opslag en signaalbewerking De veldcomputer moet geschikt zijn om het meetsignaal op te slaan en te \ kunnen bewerken, zodat ter plekke beoordeeld kan worden of het signaal bruikbaar is voor latere analyse. De apparatuur moet het volgende kunnen: ? de signalen versterken met de diepte, bij voorkeur exponentieel; ? de signalen filteren; ? de signalen presenteren in grafiekvorm. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 10 Toelichting Het analoge signaal van de versnellingsopnemer wordt met een A/D-converter (A/D-omzetter) omge- zet naar een digitaal signaal. Voor de omzetting van het analoge signaal moet ten minste een 12-bits A/D-converter worden gebruikt, bij voorkeur een 24-bits A/D-converter. De effectieve samplefrequentie van de A/D-converter moet ten minste tweemaal het meetbereik van de versnellingsopnemer zijn. Een effectieve samplefrequentie van 20 kHz voldoet aan deze eis, maar een samplefrequentie van minimaal 40 kHz heeft de voorkeur. Eventueel wordt het signaal door de gebruiker bewerkt (filteren en versterken). Vervolgens wordt het versnellingssignaal geïntegreerd in de tijd, waarmee een snelheidssignaal wordt verkregen, dat als grafiek wordt gepresenteerd. Ook dit bewerkte signaal (of bewerkte signalen) kan worden opgeslagen (optioneel). Filtering wordt uitgevoerd om de ruis in het signaal te onderdrukken (zie 6.2.1). Signaalversterking wordt toegepast om het verlies aan signaal door de wrijvingsweerstand van d\ e grond langs de paal te beperken (zie 6.2.2). Toelichting In Nederland gebruikte apparatuur, die voldoet aan bovengenoemde specificaties, is bijvoorbeeld de apparatuur van Profound (SIT, Sonic Integrity Testing): ? SIT-heavy duty; ? SIT-professional; ? SIT-serie (SIT+/SITpro). Mits gelijkwaardig, is andere apparatuur met een versnellingsopnemer ook toepasbaar. In het buiten- land is onder meer de volgende apparatuur op de markt, die voldoet aan b\ ovenstaande specificaties: ? PIT (Pile Integrity Testing) van PDI (Pile Dynamics, Inc., USA); ? PET (Pile Echo Tester) van Piletest (UK). 4.5 Controle en kalibratieapparatuur Aanbevolen wordt de meetapparatuur minimaal éénmaal per jaar te controleren en te kalibreren. Toelichting De kalibratie kan bestaan uit: ? visuele inspectie van het meetapparaat en de bijbehorende bekabeling; ? controle van de hardware; ? kalibratie van de tijd-as met behulp van een gegenereerd versnellingssignaal (dat wil zeggen zon- der gebruik te maken van een versnellingssensor); ? kalibratiemeting op een teflon-paal. Deze meting wordt vergeleken met de meetresultaten van een referentiemeetsysteem op deze testpaal; ? kalibratiemeting op een prefabbetonpaal (optioneel). Deze meting wordt vergeleken met de meetresultaten van een referentiemeetsysteem op deze betonpaal. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 11 5 Uitvoering van de metingen 5.1 Standaardmetingen 5.1.1 Personeel Het uitvoerend personeel dient voldoende expertise te hebben voor de uitvoering van de metingen. Bij gebrek aan specifieke scholingsopleidingen is een interne bedrijfsopleiding \ noodzakelijk. Deze houdt in dat op ten minste 20 werkdagen tezamen met een ervaren meettechnicus het doormeten wordt uitge- voerd met een omvang van ten minste 2000 palen op verschillende locaties, ve\ rdeeld over verschil- lende paaltypen. Een ervaren meettechnicus heeft minimaal twee jaar ervaring, waarbij het doormete\ n van palen zijn hoofdtaak is geweest. Toelichting De opzet is dat in deze eerste opleidingsfase het personeel inzicht krij\ gt in de uitvoering van de meting en ervaring opdoet in het doormeten van de verschillende paaltypen die e\ r zijn. Met name voor de in de grond gevormde palen is het doormeten van een ruime hoeveelheid palen nodi\ g op verschillende locaties en in verschillende gebieden ten aanzien van de opbouw van de b\ odem. Ervaring is gewenst met het meten van grondverdringende en grondverwijderende paaltypen. Na de opleiding dient hij/zij in staat te zijn voor zichzelf een voorlopige beoordeling van de signalen te verrichten en vast te stellen of een goed representatief meetsignaal is verkregen. 5.1.2 Informatie ten behoeve van de uitvoering van het akoestisch doormeten Beschikbaar dienen te zijn: ? laatst gewijzigd palenplan met paalnummers, paallengten, paalafmeting en\ paalwapening; ? bijzonderheden uit verslag paalinstallatie (zo mogelijk conform CUR-Aan\ beveling 114) zoals: betonsterkteklasse; ? dubbel gemaakte palen (voor tweede maal op dezelfde plaats); ? bij avegaarpalen: overlappend teruggeboord vanwege truckmixerwissel of andere omstandighe- den, vermelding van diepte en lengte van dubbel geboord traject; ? bijvullen van beton tijdens trekken van hulpbuis bij in de grond gevormde palen, met vermelding van diepte waar onderkant buis zich op dat moment bevond; ? (extreem) betonverbruik; ? plaatsing wapening (voorafgaand aan betonstort of achteraf na maken paal ingedrukt of inge- trild); ? palen gemaakt tijdens vorstperiode en eventueel getroffen maatregelen; ? al dan niet opheien van putbodem; ? bleeding (ontmenging) paalkop (duur en mate); ? sondering. ? informatie over aanwezigheid van opstorting paalkop (achteraf gemaakt na paalvervaardiging of vanwege onderstort tijdens paalvervaardiging); ? gegevens over het snellen van palen en, zo ja, op welke wijze het snelle\ n is uitgevoerd. Toelichting Ook de wijze van snellen kan van invloed zijn op de integriteit van de p\ aal. Handmatig snellen verdient de voorkeur teneinde 'toevallige trekkrachten' in beperkt gewapende palen te voorkomen. In geval van mechanisch snellen is het trekken aan de paalkop niet toegestaan. Verse palen kunnen nauwelijks trek- krachten opnemen, waardoor snel scheuren in de betondoorsnede onder de (kop)wapening ontstaan. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 12 5.1.3 Percentage door te meten palen Aanbevolen wordt 100% van de in de grond gevormde palen te controleren met akoestisch doormeten. Toelichting Zowel het maken van de paal als de nabehandeling (afwerken paal, ontgra\ ving, etc.) geeft risico's op beïnvloeding van de integriteit van de palen. Het vaststellen van de \ aanwezigheid van afwijkingen in palen binnen een totaal beeld van geïnstalleerde palen is slechts mogelijk als alle palen worden door- gemeten. Alleen dan kan de enkele afwijkende paal worden opgespoord. Prefabbetonpalen worden doorgemeten naar behoefte. In geval van controle van een enkele prefabbe- tonpaal (afwijking kalender, verschoven paalkop, afschuivende grond, aangetikte paal door materieel, etc.) moeten ten minste ook vier referentiepalen worden doorgemeten. Toelichting De noodzaak van het doormeten van prefabbetonpalen kan velerlei zijn. In het bestek kan zijn vast- gelegd dat een zeker percentage of alle palen dienen te worden doorgemeten. Een tekort aan wape- ningshoeveelheid of heien van te verse palen kan leiden tot een gewenste\ controle van (een deel van) het palenveld. Het vaststellen van een eventuele afwijking is alleen mogelijk als er ee\ n goed beeld beschikbaar is van palen waar niet aan wordt getwijfeld. Bij toenemend tijdsverloop ontwikkelt de kleef van de grond zich volledig en treedt een sterke demping op, waardoor gebreken in de paalschacht lastiger zijn vast te stellen. Uitvoering van de metingen dient zo snel mogelijk plaats te heb\ ben na de calamiteit die de aanleiding is voor nadere controle. Vergelijking met de referentiesignalen is nodig om de invloed van de bodemopbouw op het signaal te kunnen beoordelen. 5.1.4 Vastlegging meetomstandigheden door meettechnicus Van elk project dienen de omstandigheden waaronder de uitvoering van metingen plaatsheeft, te wor- den vastgelegd. Het betreft de volgende aspecten: ? situatie van de bouwput, is deze ontgraven voorafgaand aan het maken van\ de palen; ? peilmaat van de paalkop ten opzichte van NAP vanwege relatie tussen diepteligging grondlagen en meetsignaal; ? moment van akoestisch doormeten van de paal; Toelichting Akoestisch doormeten kan worden uitgevoerd: ? na paalinstallatie (bij in de grond gevormde palen na voldoende verharding, zie 5.1.5); ? en/of na uitvoering van het grondwerk (zoals ontgraven van de bouwput); ? en/of voor het storten van de betonvloer of ?balk (na het snellen van de palen). Bij niet volledig gewapende palen en in het bijzonder bij palen waarin a\ chteraf een korte kopwapening wordt geplaatst, heeft het ontgraven grote risico's ten aanzien van scheurvorming ter hoogte van on- derkant wapening. Ook kan tijdens en na het graven door zwel van de bouwputbodem scheurvorming in de palen ontstaan. Daarnaast zijn er tijdens de werkzaamheden risico'\ s ten aanzien van beschadi- ging van de paal. ? begaanbaarheid bouwput, droog of nat, zandbodem of (verweekte) klei-veenbodem; ? toestand paalkop: voor de uitvoering van kwalitatief goede metingen dien\ t de paalkop vrij te zijn van water, modder of andere verontreinigingen zoals puin en/of losse delen ten gevolge van het snellen; CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 13 Toelichting In geval van twijfel kan het nuttig zijn de toestand van de paalkop vast\ te leggen met een foto. ? bereikbaarheid van de paalkop; Toelichting Rondom de paal mogen geen obstakels aanwezig zijn, zodat de paal vrij to\ egankelijk is voor het uitvoeren van de meting. ? hoogte van de paalkop boven maaiveld als deze meer dan 0,5 m uitsteekt; ? de lengte van wapening als deze meer dan 0,5 m boven de paalkop uitsteek\ t; Toelichting Bij zware en/of langere wapening ontstaat door resonantie van wapening een verstoring in het meet- beeld. Bij te sterke verstoring moet de wapening gedeeltelijk worden afgeslepen. Indien palen worden doorgemeten waarbij er wapening boven de paalkop uitsteekt, dan kan het voor\ - komen dat het meetsignaal een sterke resonantie laat zien waarbij door versterking van het signaal de resonantie in sterkte toeneemt naar de paalpunt (zie B8). Een dergelijk beeld wordt veroorzaakt doordat de resonantie van de wapeningsstaven (t.g.v. de in de paal geïntroduceerde schokgolf mid- dels de klap van de hamer) overheerst t.o.v. de schokgolf in de betonpaal. Dit afwijkende beeld is dus niet representatief voor de kwaliteit van de betonnen paalschacht maar zorgt er wel voor dat er minder (of zelfs geen) informatie vrijkomt over de kwaliteit van de paalschacht. Wanneer het de verwachting is dat dit fenomeen bij de meting zal optreden, wordt geadviseerd de palen in ieder geval ook voor het snellen akoestisch door te meten. Reductie van dit verschijnsel kan bereikt worden door tijdens de meting de wapeningsstaven "vast te houden" of er zachtjes tegen aa\ n te drukken/leunen. ? eventuele zichtbare beschadiging van de paalkop dan wel wapening (verbogen etc.); ? weersgesteldheid (droog/regen, windsterkte, zon, temperatuur, vorst); ? bijzondere omstandigheden van de meting zoals het onder water doormeten met duike\ r, de ervaring van het ingezette personeel, het doormeten onder funderingsbalken etc.; Toelichting Palen die worden ingestort in een onderwaterbetonvloer dienen voorafgaand aan het storten van de vloer met duikassistentie te worden doorgemeten, waarbij de ervaring van de duiker van belang is voor de kwaliteit van de meting. Als de duiker geen ervaring heeft met h\ et doormeten van palen wordt aanbevolen eerst met een ervaren meettechnicus (zie 5.1.1) de procedure door te nemen en een aantal normaal bereikbare palen door te meten. Voor palen die worden doorgemeten nadat (een deel van) de constructie is aangebracht, dient te worden aangegeven op welke wijze de vrij gegraven paal is doorgemeten en hoe de opnemer op de schacht is geplaatst. ? gebruikte apparatuur en hamertype (massa; specificaties hamerdop). CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 14 5.1.5 Meetprocedure Voor het uitvoeren van een goede meting dient aan het volgende te worden voldaan: ? de palen pas doormeten na een minimale verhardingstijd van vijf dagen (zie B9). Informatie over tijdstip waarop de palen zijn gemaakt, opvragen bij de uitvoerder (werk of paalfabrikant) of heiop- zichter; Toelichting Hierbij geldt dat in bijzondere situaties een langere wachttijd noodzakelijk kan zijn, bijvoorbeeld bij lage temperaturen, speciale betonsamenstelling, speciale cementsoorten of bijzondere bodemom- standigheden (zwel van bouwputbodem op langere termijn). De doorloopsnelheid van het meetsignaal is afhankelijk van de kwaliteit \ van het beton en reeds opge- treden verharding. Uitgaande van metingen op 5 ? 15 dagen na paalvervaardiging wordt geadviseerd binnen één meting in het algemeen de volgende vaste golfvoortplantingssnelheid aan te houden en wel: ? in de grond gevormde palen 3800 m/s, met een gebruikelijke bandbreedte van 3600 ? 4000 m/s ? prefab betonpalen 4400 m/s, met een gebruikelijke bandbreedte van 4200 ? 4600 m/s Lagere loopsnelheden kunnen wijzen op een slechte kwaliteit van het beton. Op\ basis van bovenstaan- de golfvoortplantingssnelheid zal dit zich uiten in een ogenschijnlijk diepere paalpunt (langere paal). In geval de werkelijke golfvoortplantingssnelheid hoger is dan ingesteld, uit zich dit in een ogenschij\ nlijk eerdere reflectie van de paalpunt (kortere paal). Zowel bij prefab betonpalen en vibropalen die meer- dere jaren later worden gemeten kan de golfvoortplantingssnelheid verder toenemen. ? de paalkop dient volledig te zijn ontdaan van water, modder of grond dan wel andere verontreinigin- gen; ? de schuimkop dient volledig te zijn verwijderd; ? de paalkop dient vrij bereikbaar te zijn, bovenliggende wapening mag nog niet zijn geplaatst; Toelichting Om te voorkomen dat de schokgolf van de hamerslag in harde toplagen "verdwijnt" wordt bij het meten aanbevolen de paalkop te allen tijde vrij te houden van dit soort lagen (o.a. gebroken steen of puin, bitumenverharding e.d.). ? de afstand tussen opnemer en hamerinslag dient minimaal 0,1 m te zijn; ? een taaie kit toepassen voor een goed contact van de opnemer op de paalk\ op; Toelichting De hoeveelheid taaie kit is van invloed op de meting. Er dient een zo du\ n mogelijke laag kit (circa 5  mm) onder de sensor te worden geplaatst. Wanneer de dikte van de laag groot is, neemt de t 50% van het inputsignaal toe en daarmee de resolutie van de meting af. Tevens bestaat het gevaar dat de sensor gaat resoneren. Afhankelijk van vervuiling met grond en weersomstandigheden dient de taaie kit te worden vervangen na 100 à 200 palen. ? de apparatuur instellen, inclusief sterkte van ingangssignaal, aan de ha\ nd van de specificaties van de leverancier van de meetapparatuur; CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 15 Toelichting De toe te passen factor bij de exponentiële versterking (zie 6.2.2)\ is afhankelijk van de lengte van de paal en de vastheid van de grondslag. Voor de in te stellen lengte van de paal moet worden uitgegaan van de grootste lengte in palenveld. Bij verschillen in paallengten > 7 m dienen aparte meetseries te worden gemaakt. Dit is van belang voor de signaallengte die, afhankelijk van de apparatuur, wordt bepaald door de opgegeven paallengte. ? het onbewerkte digitale signaal moet altijd worden opgeslagen. De opgeslagen signaallengte moet ruimschoots de gereflecteerde schokgolf bevatten. Dit houdt in dat de opgeslagen signaallengte ten minste 2,8 x (= 2 x 1,4) de opgegeven paallengte moet zijn, bij vo\ orkeur 4,0 x; ? een meting dient ten minste te bestaan uit twee representatieve signalen per paal, waarbij tussen- tijds de sensor wordt verplaatst; ? bij in de grond gevormde palen met een diameter > 510 mm wordt aanbevolen ten minste drie metingen rondom verspreid in de buitenste 1/3 schil van de paal uit te voeren en één meting in het centrum; bij in de grond gevormde palen met een diameter > 750 mm wordt aanbevolen om op ten minste vier sensorposities rondom gelijkmatig verspreid in de buitenste 1/3 schil van de paal me- tingen uit te voeren met een lichte of standaard hamer. Bovendien wordt aanbevolen om met een zware hamer een meting uit te voeren in het centrum van de paal. Per sensorpositie worden tenmin- ste twee metingen uitgevoerd. Toelichting Door de meting op ten minste vier sensorposities in de buitenste 1/3 sch\ il met een lichte of standaard hamer wordt met name de kop van de paal afgetast. Door de meting met een zware hamer in het centrum van de paal wordt het diepere deel van de paal beter bereikt (zie ook bijlage A). ? op de paalkop moet een korte felle klap in de richting van de paalas worden gegeven, die zodanig moet zijn dat een juiste puls met een zo hoog mogelijke intensiteit van \ de schokgolf wordt verkre- gen. De opnemer dient tijdens de hamerklap goed op de paalkop te worden gedrukt in de richting van de paal-as; Toelichting Bij te zacht slaan ontstaat een te zwakke impuls van het meetsignaal waa\ rdoor de controle over de volle lengte van de paal onvoldoende tot zijn recht komt. Zeker bij lange palen in overwegend zandige bodem is dit van belang omdat de versterking van het signaal niet oneindig kan worden opgevoerd (zie bijlage A). ? het meetsignaal is geschikt indien: ? de invoerpuls strak van vorm is, waarbij de optimale duur van de slag (\ t 50%) conform de formule in 4.2 wordt bepaald; ? geen verstoring van het signaal voor aanvang van de klap aanwezig is; ? geen verstoring in de opgaande lijn aanwezig is, ervan uitgaande dat de \ vastgelegde vorm van het signaal een neerwaarts gerichte impuls van de hamerslag aangeeft; ? geen oversturing van het meetsignaal is ontstaan; ? de klap op de paal geen afwijkend geluid laat horen. Toelichting De pulsduur wordt genomen op 50% van de hoogte van het ingangssignaal, t 50% (figuur 2). Zie ook 4.2. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 16 Een grotere pulsduur dan verwacht bij de gebruikte hamer kan duiden op een niet in\ goede staat verke- rende paalkop (paalkopdefect). De resolutie van het meetsignaal is dan veelal onvoldoende om de paalintegriteit betrouwbaar te kunnen beoordelen. De pulsduur wordt in belangrijke mate bepaald door de massa van de hamer en de soort hamerdop, zie 4.2. Wanneer een filter wordt ingesteld (zie 6.2.1), neemt de duur van het ingangssignaal toe en \ daarmee de resolutie van het meetsignaal af. Een te hoge filterfactor gaat ten koste van de resolutie en daarmee ten koste van de betrouwbaarheid van de beoordeling, zie figuur B1. Figuur 2 Snelheidssignaal met definitie pulsduur van de hamerklap ? van elke paal behoren het nummer en de datum van de meting, het filter, de versterkingsfactor en de ingestelde paallengte te worden opgeslagen; ? alle gegevens van de uitvoering dienen te worden vastgelegd op het uitvoeringsformulier; ? op het werk mogen door de meettechnicus geen uitspraken worden gedaan omtrent de beoordeling van de meetsignalen. 5.2 Aanvullende metingen Aan de hand van de verkregen resultaten kan het nodig of gewenst zijn aanvullend onderzoek uit te voeren indien het signaal niet eenduidig interpreteerbaar is. Dit onderzoek kan bestaan uit één of meer van onderstaande acties. 5.2.1 Snellen van de paalkop In de volgende situaties is snellen van de paalkop aan te raden: ? het inputsignaal geeft een onregelmatige signaaldoorloop; Toelichting Dit kan bestaan uit oversturing bij onregelmatigheid in of direct onder paalkopniveau ten aanzien van doorsnede en/of betonsamenstelling. ? de repetitie van tussenliggende reflectie valt samen met de puntreflectie; Toelichting De twijfel is dan in welke mate er wel of geen sprake is van een puntreflectie. Door de kop van de paal te snellen wordt de afstand tot de eerste reflectie korter en zal het effect van repetitie niet meer samenvallen met mogelijke puntreflectie. ? bij twijfel over de lengte van een paal in vergelijking met overige palen. 50% 100% t 50% CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 17 Toelichting De gebruikelijke marge in de lengte die bij het doormeten aanwezig kan zijn, bedraagt bij in\ de grond gevormde palen + of ? 10%. Voor prefabbetonpalen is dit overwegend minder. Een andere betonkwa- liteit of verstoring in de paalkop vertraagt de golfvoortplantingssnelheid, waardoor er ogenschijnlijk sprake is van een langere paal. Ook in zeer vaste zandlagen is er beïnvloeding van de golfvoo\ rtplan- tingssnelheid. 5.2.2 Ontgraven en visuele inspectie van paal Ontgraven en visuele inspectie van de paal is in de regel alleen geschikt als een mogelijk gebrek zich in de kop van de paal bevindt en het ontgraven tot de benodigde diepte moge\ lijk is zonder invloed op belendende palen of funderingen. De inspectie moet rondom plaats kunnen hebben. Hierbij kan het no- dig zijn de grondwaterstand te verlagen. De visuele inspectie moet op zorgvuldige wijze door een erva- ren meettechnicus worden uitgevoerd, waarbij voorafgaand de paal nogmaals wordt doorgemeten. Bij kleine gebreken, in de vorm van (haar)scheuren, kan het nodig zijn de paal schoon te spuiten en te laten opdrogen, waardoor scheuren beter te zien zijn. Voor het opsporen van eventuele holtes in de paal is het nodig met een stalen hamer (vuistje) op de schacht te slaan. Ter bepaling van de gelijkmatigheid van de diameter van een in de grond gevormde paal verdient het aanbeveling op verschillende niveaus de omtrek op te meten. 5.2.3 Paal onder statische axiale belasting doormeten Het doormeten van de paal onder statische axiale belasting is aan te raden in die situaties waarbij er twijfel is over de oorzaak van een afwijkend signaal. Dit ter vaststelling van de risico's bij opname van de betreffende paal in de constructie. Een afwijkend signaal kan bijvoorbeeld wor\ den veroorzaakt door een (sterke) verjonging, het ontbreken van beton over enige hoogte, een scheurvlak in het gewapende deel van de paal of een (beperkt) scheurvlak in het ongewapende deel van de paal, veelal direct beneden de (gedeeltelijke) wapening. Toelichting Over de aard en de omvang van dit onderzoek alsmede de uitgangspunten, randvoorwaarden en uitvoeringswijze is overleg gewenst met de betrokken partijen zoals de (hoofd)constructeur en het bevoegd gezag. In figuur B7 zijn voorbeelden gegeven van signalen van ee\ n paal met een axiale belasting. Als het signaal van de paal onder axiale belasting nauwelijks of geen af\ wijking meer vertoont ten op- zichte van de overige palen, kan worden geconcludeerd dat in de paal een scheurvlak in het ongewa- pende deel aanwezig is. Als het signaal niet of nauwelijks verandert door het aanbrengen van de axiale belasting kan de scheur niet worden dichtgedrukt of is sprake van één van de overige oorzaken. Wordt onder de belasting een continu toenemende zakking gemeten, dan is sprake van het ontbreken van beton over enige hoogte. Via een vijzel met drukmeting wordt met ballast een axiale belasting op de kop van de paal aangebracht. De grootte van de belasting dient te worden bepaald aan de hand van een berekening van de wrijving langs de paalschacht tot aan de diepte van de afwijking. Hierbij dient t\ e worden uitgegaan van de maxi- maal te ontwikkelen wrijving over het betreffende paaldeel in de uiterste grenstoestand. Toelichting Om de veiligheid van de uitvoering te waarborgen kan het, afhankelijk van de situatie, nodig zijn de belasting in stappen aan te brengen. De aan te houden duur van de belasting is afhankelijk van de be- vindingen maar bedraagt maximaal 20 minuten per stap. De gevolgde procedure van het aanbrengen van de belasting en de grootte ervan moeten worden geregistreerd. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 18 De paal dient te worden doorgemeten voorafgaand aan het aanbrengen van de belasting, tijdens het onder belasting staan en na het belasten. Vooraf, tijdens en na het belasten dient de hoogteligging van de paalkop \ ten opzichte van een vast punt te worden gemeten. Toelichting De optredende zetting zegt, in combinatie met het meetsignaal, iets over de aar\ d en de grootte van de afwijking. Blijkt uit een eerste keer belasten dat er weinig of geen \ verandering in het meetsignaal ontstaat en er nauwelijks vervorming optreedt, dan kan worden overwogen een aantal belastingsherha- lingen uit te voeren. Hiermee kan de schachtwrijving worden verminderd, zodat de belasting effectief reikt tot aan de afwijking. Bij een groep afwijkende palen met een gelijkwaardig signaal dient 20% van de palen te worden gecon- troleerd met een minimum van vijf stuks en een maximum van twaalf stuks, mits g\ elijkwaardige resulta- ten worden verkregen. Toelichting Bij een grote groep gelijkwaardige afwijkingen kan worden volstaan met een ruime steekproef om na- dere informatie over het gedrag van de palen te verkrijgen. Aan de hand van\ de verkregen resultaten moet worden vastgesteld of alsnog meer beproevingen nodig zijn. 5.3 Nadere onderzoeksmethoden In bijzondere gevallen kan het bij in de grond gevormde palen noodzakelijk zijn door middel van een betonkern tot op grote diepte uit het midden van de paal de oorzaak van een afwijkend meetsignaal te onderzoeken. De betonkern dient hierbij dieper dan het niveau van de afwijkin\ g te worden doorgezet. Toelichting Bekend zijn enkele situaties waar tot bijna het eind van de paal een bet\ onkern is gemaakt ter vaststel- ling van de aard van de afwijking. Uit de resultaten van de betonkern kunnen de benodigde maatregelen voor de paalfundering worden vastgesteld. Bepalend hierbij is of sprake is van scheurvorming door onv\ oldoende wapening of van de aanwezigheid van grond in de paal (door ontbreken van beton). De bruikbaarheid van de paal waarin een kernboring is gemaakt, moet uiteindelijk door de (hoofd)con- structeur worden beoordeeld. Toelichting Bij twijfel over het gedrag van de palen (onvoldoende paalkwaliteit om \ zonder te grote vervorming de belasting over te brengen naar en in de funderingslaag), kunnen dynamische proefbelastingen of semi-statische proefbelastingen (onder meer Statnamic) worden uitgevoerd. Met dat onderzoek dient vergelijkenderwijs te worden aangetoond dat het gedrag van de palen onderling nagenoeg gelijkwaar\ - dig is. Naast palen met afwijkende meetsignalen dienen ten minste twee n\ iet verdachte palen op deze wijze te worden beproefd. Naast nadere onderzoeksmethoden in het veld bestaat de mogelijkheid op basis van de akoestische meting een berekening van de meest waarschijnlijke paalvorm uit te voeren (signal matching), zie 6.3.3. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 19 6 Interpretatie 6.1 Algemene randvoorwaarden Bij de interpretatie van de metingen moet worden bedacht dat ervaring met een bepaald paalsysteem en/of de bodemopbouw in een specifiek gebied niet algemeen vertaalbaar is. Brede kennis van paalsy- stemen, aspecten van uitvoering, geotechnische randvoorwaarden en bodemomstandigheden zijn nood- zakelijk om een juiste interpretatie mogelijk te maken. De benodigde ervaring voor de interpretatie van de metingen vergt enige jaren met praktisch onderzoek op palen met defecten van verschillende aard. 6.1.1 Vereiste expertise De vereiste expertise betreft het volgende: ? kennis van de mogelijkheden en onmogelijkheden om de integriteit van pal\ en met behulp van het akoestisch doormeten te kunnen bepalen; Toelichting Van belang is te weten wat de beperkingen van het systeem zijn en welke g\ ebreken wel en niet kunnen worden gedetecteerd. Daarbij dient de invloed van de wapening in de paal en aanwezigheid v\ an forse wapening boven de paalkop in de beschouwing te worden meegenomen. Bij palen die inmiddels zijn omringd door een dikke betonvloer (bijvoor\ beeld onderwaterbeton) is het niet mogelijk de integriteit onder de vloer te bepalen. Alleen het d\ eel boven de vloer kan worden gecontroleerd. ? kennis van de ééndimensionale golftheorie en de gebruikte meetappa\ ratuur met instellingen en de invloed hiervan op de meetsignalen; Toelichting In het bijzonder de duur van het inputsignaal heeft grote invloed op de mogelijkheid om afwijkingen in de paal vast te stellen (zie 5.1.5). Verder beïnvloedt de filterfactor de duur van het inputsignaal, zodat een te hoge filterfactor de reflecties van oneffenheden bij de in de grond gevormde paal (verdikkingen en verjongingen) minder goed zichtbaar maakt (zie ook B1). Bij paalbreuk en sterkere scheurvorming is dit effect minder. ? inzicht en kennis van uitvoeringsaspecten van palen en mogelijke problemen die zich voor kunnen doen tijdens de vervaardiging van palen; Toelichting Ieder paalsysteem heeft bij de uitvoering mogelijke risico's ten aanzien van de paalkwaliteit zoals breuk, scheurvorming, (lokale) verjongingen, uitstulpingen, ontmenging v\ an beton, ontbreken van be- ton, vermenging met grond. Bij in de grond gevormde palen dient de aanvoer van het beton in relatie met de treksnelheid van de paal goed op elkaar te zijn afgestemd. Variaties in het betonstorten van een paal gedurende het trekproces kunnen leiden tot variaties in de schachtdiameter, bijvoorbeeld bij het gefaseerd trekken van de avegaar of het deels overlappend terugboren bij stagnatie in de be- tonaanvoer. Bijvullen van beton in slappe lagen vanaf grote hoogte bij palen met een tijdelijke stalen casing kan leiden tot ernstige plaatselijke verstoringen. De volgorde van werken is van belang bij dicht op elkaar staande palen met sterke grondverdringing of -ontspanning (grondverwijderende palen) met risico's van doorpersing van beton of beschadiging van palen door manoeuvres in de bouwput. Bij gedeeltelijk gewapende palen is er zeker in poeren met meer palen risico van scheurvorming onder de wapeningskorf als gevolg van opheien en/of beweging van de bodem. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 20 ? inzicht in de invloed van variaties in betonkwaliteit op het meetsignaal\ . De variatie in de gemiddelde golfvoortplantingssnelheid is afhankelijk van de betonkwaliteit en de ontwikkeling van de betondruk- sterkte bij toenemende ouderdom (zie bijlage A); ? geotechnische kennis van het gedrag van de ondergrond en de invloed die dit kan hebben op de vorm van de te maken paal en/of op de vorm van het meetsignaal. Toelichting Harde tussenlagen (zand of stijve klei/siltlagen) dempen de deeltjessnelh\ eid alsof er sprake is van een verdikking van de paalschacht die weer wegvalt als er een zwakkere grondlaag volgt. Bij de in de grond gevormde palen geldt dat de grond rondom de paal de contramal vormt voor de betonspecie. In slappere lagen zal de horizontale druk van het beton leiden tot een toename van\ de diameter. In geval van cohesieve lagen kan door terugvering van het opgespannen grondmateriaal mogelijk een verjonging ontstaan. Van belang is ook de snelheid waarmee het opstijven van het beton begint.\ In doorlatende zandlagen is dit vrijwel direct het geval, omdat het beton niet meer in beweging is. In slappe lagen wordt dit vertraagd omdat de stabiliteit tussen betondruk en gronddruk nog niet bereikt is en het uittreden van water wordt bemoeilijkt. Wanneer de paal in een zeer harde bodemlaag staat, kan het zijn dat het signaal door schachtwrijving zo sterk wordt uitgedempt dat er geen reflecties zijn. Bij een verdachte prefabbetonpaal verdient in dat geval naheien en direct erna akoestisch doormeten aanbeveling omdat dan de schachtwrijving nog is beperkt door het heiproces. 6.1.2 Vereiste gegevens De volgende gegevens zijn vereist: ? inzicht in geotechnische opbouw en eigenschappen van de bodem en de mogelijke variaties daarin; ? gegevens van uitvoering van de palen zoals vermeld in 5.1.2. Toelichting Naast algemeen bekende geotechnische gegevens van het gebied zal het zek\ er in geval van afwijken- de meetsignalen nodig zijn sonderingen (bij voorkeur met kleefmeting) \ te raadplegen. Deze moeten worden opgevraagd, bijvoorbeeld bij de coördinerend constructeur. Het is gewenst dit al op voorhand te doen, om mogelijke lokale verschillen in opbouw van de bodem te onder\ kennen. 6.1.3 Toegepaste software In hoofdstuk 4 'Meetapparatuur' is ingegaan op de verwerking van d\ e signalen met de veldcomputer en de daarop aanwezige software. De software, gebruikt bij de interpretatie, moet de mogelijkheid bieden het signaal te bewerken en eventueel de paalvorm te berekenen. 6.2 Signaalbewerking Het primaire meetsignaal moet ten behoeve van de interpretatie en bewerking in onbewerkte vorm zijn opgeslagen en als basis beschikbaar zijn. Voor eenduidigheid in de bewerking van signalen dient bij de weergave de richting van het inputsignaal neerwaarts te worden gesteld, waarbij de ingestelde parame- ters (golfvoortplantingssnelheid, versterkingsfactor, versterkingsvorm en filtering) voor gelijke palen bij dezelfde grondslag identiek dienen te zijn. 6.2.1 Filtering meetsignaal Een filter wordt gebruikt om ongewenste verstoringen uit een meetsignaal te verwijderen en de informa- tie over de integriteit van de paalschacht zo min mogelijk te reduceren. Zolang de t 50% van het meetsignaal nauwelijks vergroot wordt (< 10 %) kan optimaal van een filter ge- bruik worden gemaakt om de ongewenste verstoringen te verwijderen. Het effect van de toegepaste filterinstelling kan daarom getoetst worden door de t 50% van het meetsig- naal met en zonder het filter te bepalen. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 21 Toelichting Een te sterke filtering van het signaal kan ervoor zorgen dat een gebrek in de paal niet meer zichtbaar of minder zichtbaar is (zie figuur B1). 6.2.2 Versterking meetsignaal Versterking van het ruwe meetsignaal als functie van de diepte is nodig o\ m de invloed van de demping van de grond te compenseren. Het meetsignaal wordt meer versterkt als de afstand tot de paalkop toeneemt. De versterking\ is 1 op de paalkop en de ingestelde versterkingswaarde op de opgegeven paallengte. De puntreflectie wordt door deze bewerking beter herkenbaar. Er kan gekozen worden tussen een exponentiële of lineaire versterking als functie van de diepte. De exponentiële instelling hee\ ft de voorkeur, omdat hiermee de demping van de schacht omhullende grond beter wordt gecorrigeerd. De demping in het meetsignaal wordt beïnvloed door de wijze van aanbrengen van de paal, de stijfheid van de grond rond de paalschacht en de (al dan niet opgespannen) grond onder de paalvoet. De veelal aanwezige gelaagde structuur van de bodemopbouw in Nederland maakt het l\ astig om alleen aan de hand van de paallengte/diameter (L/D eq) en eenduidige grondsoort een beeld te geven van de mogelijk te meten diepte (paallengte). In zeer vaste zanden en/of keileemlagen \ kan bij een dicht palenveld een zodanige hoge schachtwrijving langs de paalschacht door horizontale opsp\ anning van de grond ont- staan, dat het vaststellen van een paalpunt al na enkele meters niet mee\ r mogelijk kan zijn. Het contrast tussen het paalmateriaal en de grond wordt dan te klein. In onderstaande tabel is voor de Nederlandse grondslag aan de hand van de gemeten sterkte met het sonderen (q c;typical ) een indicatie voor de mogelijkheid van het verkrijgen van een puntreflectie gegeven. Tabel 1 Indicatie over de mogelijkheid van het verkrijgen van een puntreflectie aan de hand van Nederlandse grondsoorten geldig voor grondverdringende paalsystemen in combinatie met de aanbevolen indicatieve exponentiële versterking Grondsoort q c;typical in MPa van ? tot (in funderingslaag) Gangbare paallengte in m Indicatie exp. versterking Zeer vaste tot harde keileem 1,5 ? 6,0 4,0 ? 10,0 10 ? 20 Vaste klei 0,6 ? 1,0 8,0 ? 15,0 20 ? 50 Slappe lagen op vaste laag 0,1 ? 0,5 (? 20,0)20,0 ? 30,0*10 ? 50 Dichte zandlagen / Grind 20,0 ? 50,0 6,0 ? 15,020 ? 50 Potklei / Boomse klei 2,0 ? 4,0 5,0 ? 10,010 ? 50 * Van groot belang is hierbij de lengte waarover de paal in de zandlaag staat, bij een toenemende lengte van meer dan 6 tot 8 meter wordt het in vaste zanden (q c ? 20 MPa) praktisch niet goed mogelijk om een reflectie van de paalpunt vast te stellen. Toelichting Een grotere versterking betekent wel dat onregelmatigheden te sterk worden uitvergroot, waardoor mogelijk sneller de aanwezigheid van een gebrek wordt verondersteld. Bij het terugschalen in de presentatie worden de reflecties kleiner. Een versterkingsfactor 50 of 100 kan dan ook alleen worden gebruikt voor beoordeling van de puntreflectie. Hierbij dient te worden bedacht dat het dieptebereik van de meting afhankelijk is van de stijfheid van de omhullende grond (E-waarde), de lengte waarover de paal in vaste zandlagen staat en het type paal. CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 22 Grondverwijderende paaltypen (avegaar) of palen met een al dan niet productmatige verstoring aan de paalpunt, kunnen tot op grotere diepte dan vermeld wel een puntreflectie geven. Het onderling vergelijk van de meetsignalen moet uitwijzen of sprake is van een afwijkend beeld \ voor de betreffende paal. Voor de exponentiële versterking wordt in eerste instantie geadviseerd de laagste waarde aan te houden. 6.2.3 Vorm en sterkte van ingangssignaal Het type hamer (massa alsmede dop) en de sterkte van de slag op de paa\ l bepalen de vorm van het ingangssignaal dat van belang is voor de mogelijke detectie van afwijkin\ gen in de paal. Ook de mate waarin het beton is verhard, is van invloed. Onregelmatigheden in het inputsignaal kunnen wijzen op een verkeerde uitvoering van de meting of op een afwijking in de paalkop. De ingangssnelheid van het meetsignaal is een aandachtspunt bij de beoor\ deling van de signalen. Afwij- king van de specificaties van de gebruikte apparatuur kan een aanwijzing\ vormen voor een gebrek in de paalkop of een verkeerde uitvoering van de meting, waarbij de opnemer op een ongeschikt deel v\ an het paalkop-oppervlak is geplaatst, zie 5.1.5. 6.3 Beoordeling meetsignalen Bij het akoestisch doormeten van palen gaat het om een relatieve vergelijking van meetsignalen in een palenveld. Bij onderling afwijkende signalen is het van belang te beschi\ kken over de gegevens van de bodemopbouw, uitvoering van de paalfundering, tijdstip van meting in relatie tot paalvervaardiging en een mogelijk latere ontgraving van de bouwput dan wel het snellen van palen. 6.3.1 Afwijkende signalen Beoordeel de meetsignalen op afwijkende signalen: ? Stel vast of er sprake is van representatieve meetsignalen. ? Stel in het algemeen vast of een puntreflectie aanwezig is of aanwezig kan zijn. ? Vorm aan de hand van een onderlinge vergelijking van de verkregen meetsignalen een algemeen beeld van de palen en selecteer de afwijkende meetsignalen. ? Beschouw de aanwezigheid van niet-repeterende reflecties die een gevolg zijn van de variaties in opbouw van de bodem. ? Stel vast of er sprake is van een repeterende reflectie en al dan niet de aanwezigheid van een pun- treflectie waarbij het signaal op de eerste reflectie geheel of gedeeltelijk wordt teruggekaatst (zwakke of sterke reflectie). Toelichting De algemene afwezigheid van een reflectie van de paalpunt betekent niet dat er redenen zijn de integriteit van de paal in twijfel te trekken. In zeer vaste zandlagen waarin met name een grondverdrin- gende paal over enige meters is ingebracht, zal de demping van de schokg\ olf door schachtwrijving en de overgang van paalpunt naar zeer vaste grond dermate hoog zijn, dat een reflectie niet meer is te onderscheiden, zie figuur B3. Het is gewoon niet mogelijk een punt\ reflectie te zien. Juist in die situatie is een enkele paal met een duidelijke reflectie van de paalpunt verdacht. Dit kan wijzen op een 'losse' overgang tussen paal en grond, wat een gevolg kan zijn van een in eerste instantie niet geloste voetplaat. Bij gekoppelde prefabbetonpalen ontstaat meestal een reflectie ter plaatse van de koppeling(en). Indien elementen van gelijke lengte worden toegepast, wordt het lastig onderscheid te maken tussen de reflecties van de verschillende segmenten. 6.3.2 Mogelijke afwijkingen van de integriteit van de paal Indien zich in de serie metingen afwijkingen bevinden, moet de meest waarschijnlijke aard van de afwij- king worden vastgesteld en de mogelijke invloed worden bepaald die de afwijking op de functie van de paal heeft. De mogelijkheden zijn: CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 23 ? afwijkingen in het inputsignaal; ? zwak repeterende reflectie; ? sterk repeterende reflectie. 6.3.2.1 Afwijkingen in het inputsignaal Afwijkingen in het inputsignaal zoals een lange duur, een asymmetrische vorm van het oplopende sig- naal, aanwezigheid van een sterke oploop boven de referentielijn of oversturing van het signaal, wijzen op de aanwezigheid van een onregelmatigheid in de paalkop. Naast visuele inspectie van de kop bete- kent het in de regel het snellen van de paal en opnieuw meten, omdat het verkregen signaal geen inzicht geeft in de integriteit van de resterende paal. Toelichting Een duidelijke afwijking in de paalkop is tijdens de uitvoering van de m\ eting ook al hoorbaar doordat bij het slaan een afwijkend geluid optreedt. Raadpleeg de aantekeningen van de uitvoering van de metingen, zie 5.1.5. 6.3.2.2 Zwak repeterende reflectie Bij een zwak repeterende reflectie met wel een puntreflectie is sprake van een beperkte afwijking in de paalschacht met een mogelijke vorm van: ? scheurvorming over een deel van de doorsnede van de paal. Deze vorm van \ afwijking zal leiden tot een (beperkte) reflectie als een neerwaarts gerichte afwijking van het signaal gevolgd door een opwaartse afwijking ten opzichte van het standaardsignaal. De verhouding tot de sterkte van de invoerslag zegt iets over de mate van de afwijking; ? verdikking van de paalschacht, al dan niet over een deel van of over de tot\ ale omtrek. Deze vorm van afwijking zal leiden tot een (beperkte) reflectie als een opwaarts gerichte afwijking van het sig- naal, gevolgd door een neerwaarts gerichte afwijking ten opzichte van het standaardsignaal (figuur 3). De verhouding tot de sterkte van de invoerslag zegt iets over de ma\ te van afwijking; Figuur 3 Akoestisch meetsignaal paal met verdikking ? verjonging van de paalschacht, al dan niet over een deel van of over de \ totale omtrek. Deze vorm van afwijking zal leiden tot een reflectie als een neerwaarts gerichte afwijking van het signaal, ge- volgd door een opwaartse afwijking ten opzichte van het standaardsignaal (figuur 4). De verhouding tot de sterkte van de invoerslag zegt iets over de mate van afwijking; t' = 2L'/c L' L t = 2L/c punt refle ctie klap tijd CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 24 Figuur 4 Akoestisch meetsignaal paal met verjonging ? afwijkende betonkwaliteit door ontmenging van beton of vermenging van be\ ton met grond. Deze vorm van afwijking zal leiden tot een reflectie die vergelijkbaar is met een verjonging van de paal, een neerwaarts gericht signaal ten opzichte van het standaardsignaal. De verhouding tot de sterkte van de invoerslag zegt iets over de mate van afwijking. Toelichting De omstandigheid kan zich voordoen dat een zwakke repetitie van de reflectie op een afwijking in de paal samenvalt met de puntreflectie en er twijfel bestaat over de interpretatie van de aanwezigheid van een puntreflectie of herhaling van een reflectie op een afwijking. In dat geval kan worden overwogen de paal iets te snellen en wel zodanig dat de repetitie niet meer kan samenvallen met de puntreflectie. De afstand tot de puntreflectie dient daarbij zodanig te worden veranderd dat dit geen veelvoud meer is van de afstand tot de afwijking. 6.3.2.3 Sterk repeterende reflectie Sterk repeterende reflectie zonder puntreflectie waarbij zich de volgende mogelijkheden voordoen: ? doorgaande scheurvorming over een groot deel van de doorsnede van de paal. Zodra er geen con- tact meer is tussen beide paaldelen, kaatst het signaal terug als zijnde\ een reflectie van einde paal, zie figuren B2 en B5; ? ontbreken van het beton over enige hoogte. Toelichting De wijdte en de richting van de scheur kunnen op basis van het meetsigna\ al niet worden vastgesteld. De richting van de scheur die ontstaat als gevolg van trek in de paalschacht tijdens de uitvoering (heien of opheien), loopt in het algemeen haaks op de paalas. Door aanstoten van de paal tijdens graafwerk kan een buigscheur ontstaan\ die in het algemeen even- eens haaks op de paalas loopt. Door afschuiving van grond kan een breuk/scheur ontstaan die niet haaks op de paalas behoeft te lopen. Bij breuk van een prefabbetonpaal tijdens het heien is in het algemeen sprake van een afschu\ ivings- scheur die niet haaks op de paalschacht staat. t' = 2L'/c L' L t = 2L/c punt refle ctie klap tijd CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 CUR Bouw & InfraAanbeveling 109:2013 25 Vooral bij gedeeltelijk gewapende palen komt doorgaande scheurvorming onder de wapeningskorf regelma- tig voor. De nog jonge paal is gevoelig voor beweging in de grond door het heien van palen in de omgeving, beweging van de putbodem tijdens transport in de bouwput, onzorgvuldig ontgraven van de bouwput, onoor- deelkundig snellen van de paalkop of door toevallig aanstoten van de paal. Ook bij palen met een zwaar kopnet, gevolgd door een beperkt doorlopende wapening naar grotere diepte, kan juist op die overgang een probleem ontstaan. Bijzondere omstandigheden doen zich voor in een bodem met vaste (overgeconsoli- deerde) kleilagen in combinatie met een dicht palenveld. Doordat ongedraineerde klei en leem volumevast is en de grond moet worden verdrongen, kan een opwaartse verplaatsing van de grond ontstaan. Dit kan ook gelden voor de geheel of gedeeltelijk gewapende paal als deze onvoldoend\ e is gewapend (opheien). Zeker bij niet-voorgespannen palen kunnen toevallige trekkrachten door wapening alleen maar worden opgenomen als deze wapening een verlenging ondergaat, met scheurvorming van het (jonge) beton tot gevolg. 6.3.3 Advies naar opdrachtgever/constructeur Op basis van de verkregen meetgegevens wordt de rapportage opgesteld. In geval van de aanwezig- heid van afwijkingen in signalen zullen tussentijds in de rapportage aanbevelingen worden gedaan voor nader onderzoek. Uit het eerste onderzoek kunnen de volgende conclusies volgen: ? Er zijn geen afwijkingen aangetroffen en de integriteit van de paalschacht is in orde bevonden, zodat direct een eindrapport kan worden gemaakt. ? Er zijn afwijkingen aangetroffen waarbij een eindoordeel over de invloed van de afwijking niet moge- lijk is