Optimalisatie van het trilprocedé 2012/02.04

De triltechniek wordt in de burgerlijke bouwkunde frequent toegepast voor het intrillen van palen en/of damwanden in de grond. Het intrillen van funderingselementen gebeurt door een trilkracht uit te oefenen bovenaan de profielen. Deze techniek is gebaseerd op het feit dat de bodem zijn weerstand verliest onder invloed van trillingen. Hoewel de triltechniek talrijke economische en milieuvriendelijke voordelen biedt, rijzen er vandaag de dag nog een aantal vragen omtrent de mogelijkheden en de optimale gebruiksvoorwaarden ervan. Het WTCB voerde daarom van september 2006 tot mei 2011 een onderzoek uit rond dit onderwerp in samenwerking met de UCL.

Kader van het onderzoek

Intrillen van een damplank
Het moeilijkste vraagstuk bij het toepassen van de intriltechniek betreft de materieelkeuze in functie van het in te trillen element en de aanwezige grondeigenschappen. Doorgaans kan de aannemer hierop een antwoord formuleren op basis van zijn eigen ervaring en eventueel met behulp van vereenvoudigde rekentools.

Deze aanpak is gerechtvaardigd voor kleinschalige werken binnen het ervaringsgebied van de aannemer, maar blijkt ontoereikend voor andere werken. De materieelkeuze kan bovendien niet geoptimaliseerd worden met de vereenvoudigde rekentools die men gewoonlijk hanteert voor de triltechniek. Met deze tools is het immers niet mogelijk om de intrilduur van het profiel te beoordelen, noch het energieverbruik tijdens het trilprocedé.

Uitgebreidere voorspellingstools bieden meer mogelijkheden (bv. voorspelling van minder frequente situaties qua grondeigenschappen en/of profielen en voorspelling van de intrilsnelheid van het profiel), maar zijn minder gebruiksvriendelijk voor aannemers.

Doelstellingen en resultaten

Tijdens het onderzoek trachtten we voorspellingstools voor de triltechniek te ontwikkelen die beter aangepast zijn aan de noden van de aannemers. We hadden hierbij de volgende doelstellingen voor ogen :

  • beoordeling van de prestaties van de bestaande voorspellingsmethoden met behulp van uiterst gesofisticeerde proeven op ware grootte en verschillende databanken van proefgegevens

  • aanpassing van de bestaande voorspellingsmethoden (materieelkeuze voor het trilprocedé en intrilsnelheid van de profielen) volgens de bovenstaande beoordeling en toevoeging van de mogelijkheid om een schatting te maken van het energieverbruik tijdens het procedé (en de optimalisatie ervan)

  • vereenvoudiging van de uitgebreidere rekentools voor aannemers.
Bij het nastreven van deze doelstellingen, stootten we op een aantal probleempunten met betrekking tot de globale inzichten in het trilprocedé. Deze punten werden aangepakt in het Hipervib-I-programma. We voegden tevens een functie toe waarmee het mogelijk wordt om het energieverbruik tijdens het procedé te beoordelen en maakten het programma een pak gebruiksvriendelijker voor de vakman.

Toepassingen

Een eerste toepassingsgebied van het onderzoek betreft de beoordeling van de intrilbaarheid van profielen in situaties die buiten het ervaringsgebied van de aannemer vallen. Dit wil zeggen dat het WTCB vanaf nu, aan de hand van de afmetingen van het in te trillen profiel en van de grondeigenschappen (resultaten van een statische diepsondering CPT), kan antwoorden op vragen over voorspellingen inzake het trilprocedé (keuze van het intrilmaterieel, intrilduur en eventueel het energieverbruik) en dit zelfs voor damplanken en palen die op grote diepte ingetrild worden (> 30 m) en voor gronden die als 'moeilijk' beschouwd worden.

Een tweede toepassingsgebied van het onderzoek heeft betrekking op het vibrocompacteringsprocedé. Bij dit procedé creëert men tijdens het intrillen van het profiel doelbewust omgevingstrillingen die de gronddeeltjes moeten herschikken in een compactere samenstelling. Het WTCB gebruikte de tijdens het onderzoek ontwikkelde rekentools om aannemers te helpen bij de keuze van het profiel dat het hoogste rendement zal opleveren bij dit procedé (d.i. het profiel dat de meeste omgevingstrillingen creëert in een zo kort mogelijke tijdspanne).

Besluit

Dit onderzoek leidde niet alleen tot een beter globaal inzicht in het trilprocedé, maar ook tot de ontwikkeling van praktische tools voor de dimensionering van de techniek (materieelkeuze, uitvoeringstijd, energieverbruik). In een volgende stap zullen de resultaten bijkomend gevaloriseerd moeten worden en zal het rekenmodel getoetst moeten worden aan werkelijke uitvoeringsvoorwaarden.

Het WTCB wil daarom een Comité rond de triltechniek oprichten dat bestaat uit aannemers en vertegenwoordigers van de sector. Geïnteresseerden voor dit Comité en personen met vragen over de voorspelling van het trilprocedé kunnen bij het WTCB terecht (info@bbri.be). Ze zullen in ruil voor een gedetailleerd advies gevraagd worden om hun ervaringen met het bestudeerde trilprocedé te delen met het Centrum. Op deze manier willen we niet alleen de technische en wetenschappelijke correctheid van het rekenmodel optimaliseren, maar ook de gebruiksvriendelijkheid ervan. Zo hopen we op termijn een gebruiksklaar programma te ontwikkelen voor aannemers.


V. Whenham, ir., adjunct labohoofd, laboratorium 'Geotechniek', WTCB
N. Huybrechts, dr. ir., afdelingshoofd , afdeling 'Geotechniek', WTCB
A. Holeyman, prof. dr. ir., UCL