Tegenwoordig is heien de meest gebruikte fundatiemethode. Hoogspanningsmasten met vier poten (een broekstuk) worden dan vastgemaakt op vier heipalen die schuin de grond in zijn geslagen.

Heipalen als fundament zijn momenteel het meest populairTot ongeveer midden jaren zestig waren zwaartekrachtsfundamenten oppermachtig. Tegenwoordig zijn dit soort fundaties grotendeels verdrongen door heipalen. Meestal zonder een betonnen plaat. De reden daarvoor is pragmatisch: een heipaal is veel sneller, eenvoudiger (en goedkoper) aan te brengen en hij kan in veel meer bodemsoorten worden gebruikt dan een zwaartekrachtsfundament.

Ook in de zompige bodems van westelijk Nederland, waar een zwaartekrachtsfundament metersdiep graven zou vereisen tot op een vaste grondlaag (en dan waarschijnlijk alsnog langzaam zou gaan verzakken) kan men met heipalen tot tientallen meters diepte een stevige standplaats creëeren voor eigenlijk ieder formaat mast. Verder zijn de meeste hoogspanningsmasten voorzien van een broekstuk: een onderstel dat uitloopt in vier poten. Die laten zich uitstekend bevestigen op een (eveneens dunne) heipaal die onder de juiste hoek schuin de grond in is geslagen.

Heipalen: een kwestie van gewicht en 'kleef'

Een fundatie met heipalen vertrouwt op andere krachten dan een zwaartekrachtsfundament. Vergeleken met een plaat beton is een heipaal maar een klein, ijl dingetje dat het niet van zwaartekracht moet hebben. Stel dat de heipalen ieder drie ton wegen terwijl er een hoogspanningsmast van vijftien ton op staat. Maar die mast staat met zijn poten nog altijd vrij dicht bij elkaar in verhouding tot zijn hoogte: bij een zware storm dwars op de hoogspanningslijn kan het gebeuren dat de zijwaartse drukkracht tegen het mastlichaam zo groot wordt dat de mast als het ware over zijn evenwicht heen raakt: wanneer hij niet vastgeschroefd zou zitten aan het fundament, zou hij omwaaien. Wanneer deze omhoog trekkende kracht zo groot wordt dat deze ook het gewicht van de heipalen overwint, zal de heipaal losgetrokken worden waarna de mast omvalt. Toch?

Enorme heipalen met poeren voor een zware hoekmast

Zware heipalen voor een nog zwaardere hoekmast. Deze heipalen bestaan uit 28 meter lange stalen kokers (zogejeten Larssen– of kokerpalen) waar later beton in is gegoten, samen met een zogeheten poer of instortstaaf. Die moet onder de juiste hoek uit de paal omhoog steken zodat de mast erop kan worden geschroefd met heel veel bouten. Het eigengewicht van de mast is ruim 100 ton, maar toch is 'kleef' nodig bij zware stormen. Foto door Tom Börger.

Het antwoord is gelukkig nee. Het omvallen van een mast doordat het fundament faalt is uiterst zeldzaam, ook bij masten met heipalen. Dat komt door een verschijnsel dat kleef of plak wordt genoemd. Heipalen die de grond in worden geslagen steken tot diep in het grondwater en ze maken contact met miljoenen bodemdeeltjes. Het idee wat je dan krijgt is gelijk aan waarom je een tentharing zo lastig uit de grond krijgt: het kleine ding heeft zelf een gewicht van niets, maar het komt geregeld voor dat je hem met blote handen niet eens meer los krijgen kan na een weekje in de Ardennen. Een heipaal is in feite weinig anders dan een uit zijn krachten gegroeide tentharing. Er komt zelfs nog iets anders bij, want wanneer de heipaal de grondwaterspiegel doorsteekt (en dat is vrijwel altijd) zit hij ook vastgezogen. Kleef werkt het beste in kleibodems. In grindbodems is het soms onvoldoende, zodat men daar wel eens kiest voor ter plekke gegoten betopalen: het inslaan van een gietbuis, insteken van wapening en volgieten met beton die in de grond zelf uithardt.

Vier heipalen met ingegoten poeren  Meerdere heipalen samen gebruiken

Metalen buizen als heipaal zijn voor grote masten momenteel de norm. Na het slaan giet men ze vol beton en de poer (de zware hoekstaaf waarop de rest van de mast wordt gemonteerd) wordt meteen mee ingegoten. In andere gevallen kan men betonnen heipalen slaan en deze 'koppensnellen' om ze daarna via een stuk beton te verbinden. Op die manier kan men per poot meerdere heipalen gebruiken, zoals bij versterkingen of buitengewoon zompige bodems. Foto's door Gerard Nachbar.

Heipalen van beton kunnen naast elkaar worden geslagen, waarna de koppen worden verbrijzeld (koppensnellen) en er een stuk beton bovenop wordt gestort om ze te verbinden en een stabiele ondergrond te vormen. Zo ontstaat een onderheid blok met meerdere palen die in verscheidene richtingen kunnen steken. Het wordt daar extra sterk van. Deze methode kan ook worden gebruikt voor fundatie van grote buismasten.

Men kan in plaats van betnook stalen buizen de grond in slaan. Deze heipalen worden Larssen– of kokerpalen genoemd. Na het slaan worden ze volgestort met beton waarna een zogeheten poer of instortstaaf onder precies de juiste hoek in de heipaal wordt gestoken en gefixeerd wordt totdat het beton is uitgehard. Op die manier steekt meteen een kant en klare bevestiging omhoog waar de montageploeg voor de mast direct wat mee kan. Soms kan men ook kiezen voor twee helften van een damwand die tegen elkaar worden gelast of gefelst waarna een zeshoekige koker ontstaat. Deze kan verder net zo worden behandeld als een Larssenpaal. Voordeel van de methode met een koker is dat er geen moeilijke, gelaste voeten aan de randstaven hoeven te worden gemaakt. Nadeel is de onvergeeflijkheid van een foutje tijdens de bouw als je een meetfout of slechte fixatie had. Daar kan je om lachen, maar het blijft mensenwerk en zoiets is 2014 werkelijk gebeurd bij een reconstructie van enkele masten in het westen van Nederland waarvan we de plek uiteraard even niet zullen noemen. Tja, en dan? Alsnog moeilijke verloopstukken en verspringingen in maatwerk laten fabriceren was de enige oplossing…
 

Downburst van Vethuizen - de heipalen zijn nauwelijks bewogen.

Dat heipalen, in dit geval uitgevoerd als twee damwandhelften door de PGEM, niet snel worden losgetrokken zien we hier bewezen door de Downburst van Vethuizen in 2010. Het mastlichaam bezweek, maar de volgegoten damwanden zaten nog stevig in de grond. Foto door Hans Nienhuis.

Dat zit geheid vast

Hoe vast is vast? Heel erg vast. Een heipaal die eenmaal plak of kleef heeft verkregen komt daar niet zomaar meer vanaf. Bij de bouw van Zwolle – Meeden – Eemshaven is er in 1995 een heipaal van een hoekmastpositie daadwerkelijk fysiek getest nadat hij de grond in was geslagen. Gevalletje eens even kijken wat ie kan. Eerst is er (hou je vast!) ongeveer duizend ton aan gewicht op gezet (meer dan tienmaal het totale mastgewicht dat anders ook nog over vier palen verdeeld wordt) om te kijken of hij niet verzakte. Toen dat niet het geval bleek, deed men het omgekeerde en met een ingewikkelde testopstelling hebben ze toen beproefd wat ervoor nodig was om hem weer los te trekken.

Bij maar liefst 6000 kN (omgerekend bijna zeshonderd ton trekkracht) hielden ze maar op, want de heipaal moest daarna ook nog gebruikt worden. Hij was slechts tien centimeter losgekomen of misschien wel uitgerekt. De heipaal in kwestie maakt tot op de dag van vandaag deel uit van het fundament van mastpositie 171. Een proeve van stevigheid.

Ietsje scheef ingegoten heipaal

Larssen- of kokerpaal van bijna hetzelfde type als die getest is in Zwolle – Meeden, alleen dit exemplaar zit onder een draagmast en is iets kleiner. We zien dat de poer trouwens niet erg netjes in het midden is ingegoten. Oeps… Zeker de stagiair die het heeft uitgemeten. Dat had heel lastig kunnen worden ('Pietertje? Dit kan echt niet. Trek 'm maar weer los!') maar ze zijn ermee weggekomen want het past allemaal – nog nét. Foto door Ot Lesley.

Slopend karwei

Heipalen zitten soms zelfs zo vast dat men ze bij het afbreken van een hoogspanningsmast niet eens meer los kan krijgen. Soms helpt het om onder hoge druk water vlak langs de heipaal te injecteren, of door de heipaal te laten trillen. Maar wanneer dat allemaal niet werkt, kan men niets anders doen dan de heipaal doorzagen. In dat geval graaft men een kuil om de heipaal heen en wordt de paal op twee meter diepte afgezaagd, zo diep dat toekomstig gebruik van de grond er niet door gehinderd wordt. De kuil wordt weer opgevuld en het land hersteld, maar het restant van de heipaal laat men noodgedwongen diep in de grond achter…