Vroeger was het een populair kinderliedje op basisscholen:
’Amsterdam, die grote stad Die is gebouwd op palen Als die stad eens ommeviel Wie zou dat betalen?’
Op het eerste gezicht lijkt het klinkklare onzin; wie in Amsterdam door het centrum loopt, ziet geen paalwoningen boven zich uittorenen. De grachtenpanden, De Bijenkorf, het Paleis op de Dam: ze staan allemaal stevig op de grond. En toch slaat het liedje de spijker op zijn kop, want zonder palen had heel Amsterdam niet kunnen bestaan. De palen bevinden zich alleen niet boven, maar onder de grond. In de bovenste twintig meter van de Amsterdamse bodem verrijst een compleet oerwoud van houten en betonnen heipalen.
Van omvallen zal niet direct sprake zijn, maar van verzakken des te meer. De ondergrond van Amsterdam is namelijk opvallend slap: op de plek van de hoofdstad lag vroeger een veenmoeras, met als gevolg dat de bodem nu grotendeels bestaat uit organische prut met plantenwortels erin. Wanneer er water uit dat veenpakket wegsijpelt, klinkt de grond in met als gevolg dat bovenliggende gebouwen gaan verzakken. Gekkenwerk, om op zo’n drilpudding een complete stad te bouwen, vinden geologen tegenwoordig. Maar ja, de stad staat er en dat is te danken aan twee zandlagen die onder het veen liggen.
De diepste zandlaag ligt nu op zo’n 20 meter onder het oppervlak en werd afgezet in de laatste ijstijd, het Weichsel (ca. 110.000 – 10.000 jaar geleden). Erboven ligt een kleilaag en daar ligt weer een Weichsel-zandlaag bovenop, gevolgd door een dik pakket veen. Vervolgens werd er weer een kleilaag afgezet.
Het zijn de zandlagen waar aannemers hun heipalen in verankeren. De diepste zandlaag is het betrouwbaarst en dus slaat men al gauw palen van zo’n 20 meter de Amsterdamse bodem in. Dat gebeurt volgens de ouderwetse heimethode: een stalen heiblok van zo’n 1500 kilo wordt door een lier vliegensvlug op en neer getild binnen een stalen buis; bij elke klap wordt de onderliggende paal iets verder de grond in geramd. Het heiblok fungeert in feite als een automatisch aangedreven hamer.
Bomen op palen
In het Amsterdamse Vondelpark is de afgelopen jaren een bijzondere fundering toegepast: daar werden geen huizen maar bomen op houten palen gezet. Paardenkastanjes, zomereiken, platanen: allemaal soorten die normaal gesproken een levensduur van enkele eeuwen hebben, maar in het Vondelpark nooit oud werden. De bomen zakten namelijk weg onder hun eigen gewicht, waardoor ze met hun wortels onder het grondwaterpeil kwamen en daar kunnen ze niet tegen. Daarom worden nieuw aangeplante bomen nu op een houten vlonder van 4 bij 4 meter gezet en dat vlonder rust op een fundering van 9 houten palen. Op het vlonder komt ophoogzand en humeuze grond. De boomwortels van de desbetreffende soorten groeien maar tot een meter de diepte in en zullen niet tot op het vlonder reiken. Wel zullen ze zich in de breedte uitbreiden, maar dat is geen probleem; het grootste gewicht drukt op de palen, waardoor de boom niet zal verzakken.
Funderen gaat niet altijd gepaard met heien. Op plekken waar de ondergrond stevig is (dankzij draagkrachtige zandlagen aan de oppervlakte bijvoorbeeld) is alleen sprake van funderen op staal. Daar komt geen staal aan te pas: het woord komt van het Oud-Germaanse ‘stal’, wat ‘vaste plaats’ betekent. Herman Keijer, senioradviseur geotechniek van Fugro Ingenieursbureau: ‘Er wordt weleens beweerd dat er vroeger koeienhuiden onder gebouwen werden gelegd, als ondergrond, maar dat is een indianenverhaal. Huiden waren vroeger veel te kostbaar voor een dergelijke bestemming.’ In de praktijk betekent funderen op staal dat muren direct (of hooguit met een paar balken ertussen) op de bodem rusten. Onderin zijn de muren in dat geval wat breder, zodat het gebouw steviger staat. In de provincie Utrecht (zand) wordt deels op staal gefundeerd; in Groningen (klei) en Den Haag (veen) wordt met heipalen gewerkt.
Naast de ondergrond zijn nog enkele factoren van belang wat het heibeleid betreft: hoge gebouwen, zoals flats, worden vaak op heipalen gezet. Ook in aardbevingsgevoelige gebieden (Roermond) wordt uit voorzorg geheid.
Bouwen op permafrost
Waar we in Nederland met het probleem van inklinkend veen zitten, hebben ze in poolgebieden weer bouwzorgen van een hele andere aard. De huizen daar worden namelijk gebouwd op permafrost (jaarrond bevroren ondergrond), maar boven die permafrost zit een actieve laag die ’s winters bevriest en ’s zomers ontdooit. Zaak is om de fundering diep genoeg in de permafrostbodem te slaan, anders vinden er ernstige verzakkingen plaats. Maar dan nog is het riskant: door de warmte die via de heipalen de grond in wordt gevoerd, ontdooit de permafrost gedeeltelijk. Daarom worden vaak speciale ammoniumpijpen geinstalleerd. Wanneer de grond opwarmt, verdampt ammonium. Op die manier wordt grondwarmte afgevoerd naar de lucht en blijft de bodem koel.
Voorafgaand aan het heien vindt er altijd een zogenaamde sondering plaats. Daarbij wordt een dunne, stalen stang de bodem ingeduwd om te kijken hoeveel weerstand de bodem geeft. Een bodemlaag met veel weerstand heeft een grote draagkracht en vormt daarom een goede funderingslaag. Een heipaal moet namelijk duizenden kilo’s kunnen houden. Met een speciaal apparaat testen aannemers de palen tegenwoordig zelfs met krachten die gelijk staan aan 1600 ton (gelijk aan zo’n 1600 auto’s).
Vroeger bestonden alle heipalen uit hout. Nadeel is dat houten palen ten prooi kunnen vallen aan bacterien (zogenaamde palenpest) en gaan rotten als ze met zuurstof in contact komen. Dat laatste gebeurt wanneer het grondwaterpeil daalt (bijvoorbeeld door droogte) en de palen droog komen te staan. Als er vandaag de dag nog houten palen gebruikt worden, dan gaat het vaak om stevig vurenhout, afkomstig van sparren. Herman Keijer van Fugro Ingenieursbureau: ‘Helaas worden zelfs vuren palen aangetast door bacteriën. De aantasting verloopt meestal wel langzamer dan bij grenen palen, maar in Amsterdam-Centrum hebben wij bij diverse vuren funderingen ernstige aantasting geconstateerd.’ Het voordeel van hout boven beton is dat de houten palen als CO2-opslag kunnen dienen: in de grond, onder het waterpeil, rotten ze niet en komt er geen CO2 vrij.
Meestal bestaan heipalen tegenwoordig uit stalen buizen, die van tevoren of ter plekke worden gevuld met een mengsel van wapening en beton. Als smeermiddel, om de palen gemakkelijker de grond in te krijgen, wordt grout gebruikt: waterig cement. Soms worden er ook dunne horizontale buizen in de grond gelegd waardoor extra grout kan worden ingespoten als de bodem dreigt te verzakken. ‘Een soort microchirurgie’, omschrijft Ad Tissink het in zijn boek De fundamenten van de stad. ‘Elk rimpeltje dat in de bodem dreigt te ontstaan wordt direct gevuld met de botox van de funderingstechnologie.’ Hopelijk helpt die verjongingskuur om Amsterdam nog een hele poos op zijn plek te laten staan…
Bronnen
- Tissink, A. De fundamenten van de stad. ISBN 978 90 5937 260 3, € 17,50. Uitgeverij Bas Lubberhuizen.
- Bosatlas van Ondergronds Nederland. ISBN 9789001122454, € 24,95. Noordhoff Uitgevers B.V.
Zie ook:
- Amsterdam heeft verraderlijke bodem (Ons Amsterdam)
- Gevaar door dooiende permafrost (Kennislinkartikel)
- Achtergrond funderingen in Amsterdam (Gemeente Amsterdam)
Dit is het tweede deel van de serie ‘Stadsgeologie’, waarin steden vanuit aardwetenschappelijk oogpunt worden bekeken. De vorige aflevering ging over stadsfossielen