Een variant op een heipaal is een zogeheten monopile. Dit is eigenlijk weinig anders dan één enkele, heel grote heipaal die recht omlaag wordt geslagen en die als een soort overmaatse spijker in de grond steekt. Deze manier van fundatie wordt vooral gebruikt als er water in het spel is.

Een monopile is een soort overmaatse spijkerMonopiles worden op land voornamelijk gebruikt om buismasten op te zetten. Omdat buismasten een smalle voet zonder broekstuk hebben is het ingewikkeld (en ook onnodig) om meerdere heipalen in de grond te slaan. Ook koppensnellen en dan een betonfundament opgieten doet men eigenlijk alleen bij zeer grote buismasten zoals wintracks. Voor kleinere buismasten biedt een monopile duidelijk voordelen, maar voor vakwerkmasten zien we het zelden. In eigenlijk alle gevallen van grote monopiles is er sprake van water: stromend water, overstromend water, dichtvriezend water of een meer met slappe bodem.

IJskrui, moeras, overstromingen en offshore windmolens

Monopiles zijn vooral bekend van hun toepassingen op water, zoals in de offshore windindustrie. Een monopile is precies wat de naam zegt: een enkele, zeer grote paal die als een heipaal de grond in wordt geslagen.

Bij een monopile geldt een vreemd soort hoe groter hoe makkelijker. Windmolens die in zee staan fundeert men bijna uitsluitend op monopiles die met gigantische, gespecialiseerde schepen de bodem in worden geslagen. Daar heb je geen rotondes of zwakke viaducten en vaar je er gewoon heen met een vrachtschip en een bok. De gehele windturbine staat dan op een uit zijn krachten gegroeide spijker die bij de grootste exemplaren met gemak meer dan duizend ton weegt. En het kan altijd nog groter. Fabrikant SIF maakt tegenwoordig met enige trots de Monopile XL, een loeder van elf meter doorsnee en een gewicht van ruim 2000 ton.

Nu zijn zulke gevaartes een maatje te groot voor de meeste hoogspanningsmasten. Maar de naam zegt het al: een monopile bestaat uit één stuk. Het aanvoeren van een monopile over land vereist een convoi exceptionnel en een hei-installatie die al snel flink in de papieren loopt, zodat monopiles alleen bij specifieke voordelen worden ingezet.

Watervlaktes zijn altijd lastige dingen om te kruisen met een hoogspanningslijn. Zeker als dat water stroomt en ook kan bevriezen. De 380 kV-verbinding Ens – Lelystad heeft daar last van. De zware verbinding heeft een waterkruising met het Ketelmeer en daar komt wel eens ijsgang voor.

Kruisingsmasten op betonnen monopiles in het Ketelmeer

Zware kruisingsmasten op betonnen monopiles. De vangrail eromheen is bedoeld om schepen af te werel waarvan de kapitein 's nachts een broodje is gaan pakken waarna zijn Roemeense stuurman per ongeluk de hele mastpositie over het hoofd ziet, zoals in 2013 is gebeurd. Gelukkig bleek de monopile sterker dan het binnenvaartschip. Foto op een ijskoude winterdag door Tom Börger

IJskrui is een indrukwekkend verschijnsel en als je denkt dat je dat kan tegenhouden: mispoes. Hele vuurtorens kunnen erdoor van hun fundamenten worden gedrukt. Beter is het om te voorkomen dat er überhaupt gevaarlijke ijskrui tegen een object ontstaat, zodat een eilandje als obstakel waartegen zich ijs kan ophopen niet zo handig is. Door objecten in het water zo klein mogelijk te houden en ze een ronde vorm te geven kan ijs zich veel moeilijker opbouwen. Daarvoor was het in het Ketelmeer nodig om de grote kruisingsmasten op betonnen monopiles te zetten die een eindje boven het water uit steken. Dat levert een bizar gezicht op, maar het is bewezen effectief.

Monopilefundament in het Markiezaatsmeer  Monopilefundament in het Markiezaatsmeer

Hoogspanningsmasten op monopiles in het Markiezaatsmeer. In de praktijk is dit uitzicht vrij uitzonderlijk, want meestal worden de monopiles gebruikt voor windturbines. Logistiek is het een mammoetklus om deze overmaatse spijkers uit één stuk in de grond te slaan, zodat een monopile duurder is dan vier losse heipalen. Maar bij ijsgang of zompige meerbodems tot grote diepte is het een aardige oplossing. Foto's door Michel van Giersbergen.

Een andere situatie zien we bij Bergen op Zoom. Daar is geen ijsgang, maar wel een slappe bodem. Eilandjes aanleggen zou er erg duur worden omdat er moet worden gebaggerd. En dan nog is het de vraag of de masten netjes blijven staan na enkele tientallen jaren. Men heeft er hier voor gekozen om broekstukloze masten te bouwen en ze op een monopile vast te schroeven, net alsof het een windmolen is.

Monopile op land: voor het geval dat

Een van de bijzonderste gevallen op de wereld staat (jazeker!) gewoon in Nederland. In het kader van grootschalige reconstructie van het landschap (operatie Ruimte voor de Rivier) moesten twee bestaande hoogspanningslijnen in het IJsseldal worden aangepast om te kunnen omgaan met metershoge overstromingen waarbij het water woest kan stromen. Men heeft dat opgelost door 18 masten in hun geheel van hun fundament te lichten en een nieuw fundament te slaan in de vorm van een stalen monopile, die over zijn laatste vier meter niet werd ingeslagen. Op die manier ontstaat een zeer smal fundament, analoog aan de aanpak die men in het Ketelmeer heeft gebruikt. Maar de plek waar de masten staan is een noodgeul: 99% van de tijd staat hij droog alsof het een wadi is en kan er gewoon landbouw worden bedreven. Dat betekent ook dat de masten bijna altijd "voor niets" op die monopile staan te pronken. Of dat visueel nou zo geslaagd is, daar hebben we bij HoogspanningsNet eh.. zo onze eigen gedachten over. Feit is wel dat het de enige plek is waar je een monopile als mastfundament gewoon op land kan bewonderen zonder natte voeten te krijgen – hoewel je hier wel weer moet opletten voor een boze stier, want met deze monopiles is het buitengewoon lastig is om dan de hoogspanningsmast in te vluchten…

Monopilefundatie bij Veessen

In het IJsseldal bij Veessen treffen we deze twee PGEM-tonlijnen die op monopiles zijn gezet. Zo kunnen ze probleemloos een overstroming met ruig stromend water (en drijvend ijs, boomstammen en ander ongerief) de baas, maar wanneer het land droog staat zijn de open vakwerkmasten met brede voeten op een smalle, gesloten zwartgeverfde 'spijker' een beetje een kolderiek gezicht. Foto door Ruben Schots.