1               Inleiding

Op de test- en demonstratiedag tijdens de Stress Wave Conferentie in Rotterdam in 2022 is onderzoek uitgevoerd om de nauwkeurigheid van de akoestische methode voor integriteit van nieuwgebouwde paalfunderingen te verbeteren. Hierbij is specifiek aandacht besteed aan de verschillen die ontstaan als meer personen personen de test op dezelfde situatie uitvoeren: het begrip precisie in de zin van de ASTM Standaard E691 – 22 (zie [1],[2]).

Op basis van dit onderzoek is geconcludeerd dat de precisie van de methode beperkt is. Het onderzoek suggereert dat met een andere manier van werken de precisie beter en goedkoper kan worden vastgesteld. Dit memo geeft een voorstel hoe dat kan worden uitgevoerd.

Deze aangepaste manier leidt mogelijk tot een sector brede aanpak van verbetering van de meetmethode. Daarmee kan een significante verbeterslag van de kwaliteit van funderingen met in de grond gevormde palen worden verkregen.

2               Theoretische achtergrond

De kwaliteit van een in de grond gevormde paal door de betonkwaliteit en de grootte van de doorsnede. Het akoestisch doormeten van palen berust op het fysische fenomeen dat pulsvormige signalen door onvolkomenheden in de palen worden gereflecteerd, zodat uit een akoestische meting in beginsel de kwaliteit van de paal kan worden afgeleid. In gelaagde bodem geven laagscheidingen ook reflecties, die slecht onderscheidbaar zijn van de reflecties door variatie in de paaleigenschappen. De grondeigenschappen spelen bij de uitwerking van de meetsignalen daarom een belangrijke rol. Het oordeel over de kwaliteit van de palen kan lokaal sterk worden beïnvloed door de aanwezige grondslag. Hierdoor is de interpretatie van de metingen complex. Dit leidt in de praktijk vaak tot discussies over de kwaliteit van de palen.

De betrouwbaarheid van een meting wordt in beginsel bepaald door twee aspecten:

• De meting is nauwkeurig, wat betekent dat de meting in gemiddelde zin de juiste werkelijke waarde geeft, of te wel: de methodiek bevat geen systematische fout (in het Engels: ‘unbiased’);
• De meting is voldoende precies, wat betekent dat de uitkomsten van metingen weinig verschillen als deze meerdere keren of door verschillende personen (of bedrijven) wordt uitgevoerd.

Om het eerste aspect te beoordelen is kennis van de werkelijke waarde van de grootheid die wordt gemeten noodzakelijk. Het tweede aspect kan zonder kennis van de werkelijke waarde worden bepaald, door te vergelijken met het gemiddelde van meer metingen. Als de methode geen systematische fout heeft, is dat gemiddelde een goede schatter van de werkelijke waarde.

Het idee is momenteel dat de akoestische meetmethode geen systematische fout bevat. De discussies over de resultaten ontstaan door de onzekere/onbekende precisie van de methode.

De ASTM-norm geeft aan dat de methode voor het onderzoek naar precisie moet plaats­vinden in een omgeving waarin de normale werkwijze wordt gevolgd. Voor bijvoorbeeld laboratoriumonderzoek: de kunstmatig aangemaakte monsters worden gewoon verwerkt in een procesgang zonder dat het personeel zich bewust is van de bijzondere status van het betreffende monster.

In dit stadium is het nuttig om het verschil tussen het meest gangbare gebruik van betrouw­baarheid van een meetmethode en de precisie van een meetmethode aan te geven. Elke meetmethode heeft een afwijking van de werkelijke waarde. Bij precisie gaat het met name om de vraag wat de verschillen zijn als eenzelfde meetmethode door verschillende personen of verschillende bedrijven worden uitgevoerd, waarbij impliciet wordt verondersteld dat de meting op zichzelf voldoende nauwkeurig is. Voor akoestisch doormeten van palen is het gemeten signaal als functie van de tijd waarschijnlijk heel nauwkeurig, maar ontstaan de verschillen door bijvoorbeeld de , de keuze van de golfsnelheid en de interpretatie van de gebruikte sonderingen.

Het onderzoek naar de precisie van de methode dat op de test- en demonstratie dag tijdens de Stress Wave Conferentie is uitgevoerd (zie [1],[2]), voldeed niet aan de eisen die de ASTM stelt. Het was namelijk geen standaard praktijksituatie. De metingen zijn uitgevoerd door congres­bezoekers, die duidelijk het idee hadden dat zij aan een test mee deden. De gevraagde antwoorden weken af van wat standaard wordt aangegeven. De nabewerking die de meting in de praktijksituatie ondergaat (bijvoorbeeld het vergelijken met de resultaten van het grond­onderzoek), heeft veelal volledig ontbroken.

3               Voorstel voor precisie bepaling

3.1           Algemene beschrijving van de aanpak

Het voorstel is om de precisie van de methode te bepalen door daadwerkelijk geïnstalleerde funderingen door verschillende bedrijven te laten beoordelen. Dat betekent dat (een deel van) de palen door twee of meer bedrijven wordt beoordeeld in een daadwerkelijke opdrachtvorm. Het eerste bedrijf is niet bekend met het feit dat de meting herhaald zal worden door een ander bedrijf, en het tweede bedrijf is niet bekend met het feit dat zij een meting opnieuw herhalen.

, Deze uitwerking is op elke geïnstalleerde fundering mogelijk, omdat voor de bepaling van de precisie de exacte uitkomst niet nodig is. Door verschillende bedrijven bij verschillende funderingen de kwaliteit te laten beoordelen kan na enige tijd de precisie van de methode worden bepaald. Daarbij kan ook per bedrijf worden aangegeven of het bedrijf relatief grote afwijkingen (ten opzichte van het gemiddelde) geeft en er dus redenen zijn om de gang van zaken (intern) te controleren en zo nodig de interne procedures aan te passen of beter te volgen. Deze methode kan in eerste instantie een kwaliteitsimpuls geven aan de funderingsbranche, waarna ook een continue kwaliteitscontrole mogelijk is.

De voorgestelde methode heeft in vergelijking met de methode van het maken van een testveld een aantal belangrijke voordelen:

• De aannemer die de palen installeert, voert een gewoon standaard werk uit. Er worden geen kunstmatige defecten aangebracht of juist extra nauwkeurig gewerkt.

• De kosten van het installeren (en verwijderen) van palen in een testveld worden niet gemaakt. De kosten van de controle van een werk door verschillende partijen zijn natuurlijk hoger dan bij controle door één partij. De verwachting is dat de kosten van de controle aanzienlijk lager zijn dan de kosten van een groot proefveld. Maar bij de voorgestelde methode worden er wel veel meer palen in een realistische situatie gecontroleerd.

3.2           Uitwerking van de beoordeling

3.2.1          Wat speelt er bij de toepassing van de ASTM-standaard op de akoestische meting?

Voor de toepassing van de ASTM-standaard op de precisie van een akoestische meting worden twee belangrijke uitdagingen gezien:

• De ASTM-standaard veronderstelt een uitkomst in één numerieke waarde;
• De ASTM-standaard veronderstelt dat er voldoende metingen beschikbaar zijn.

In het vervolg wordt hier dieper op in gegaan.

Het grootste probleem dat zich voordoet is het feit dat de ASTM-standaard gebaseerd is op de situatie dat de uitkomst van een experiment bepaald wordt door één uniek getal. Dat is momenteel voor in de grond gevormde palen niet het geval. In het ideale geval leidt dit tot een kwaliteitsindicator voor elke individuele paal.

Een ander aspect dat bij verwerking volgens de ASTM-standaard lastig kan zijn is dat er voor een goede uitwerking voldoende bedrijven en cases moeten worden beschouwd. Het zal dus enige tijd duren voordat een volledige uitwerking mogelijk is. De vergelijking van de eerste meetresultaten kan echter al wel een eerste indicatie van de precisie geven.

3.2.2          Benodigde uitkomst: een kwaliteitsindicator

De eerste stap is het maken van een kwaliteitsindicator op basis van de eisen die aan de paal worden gesteld. Als voorbeeld kan worden gegeven dat de ideale paal (met over de hele lengte de doorsnede gelijk aan de nominale doorsnede, de betonkwaliteit gelijk aan de nominale kwaliteit) op 100% wordt gesteld. Op basis van een rekenregel wordt voor een kleinere doorsnede en een lagere betonkwaliteit de kwaliteitsindicator over de hele paallengte bepaald, waarbij eventueel rekening kan worden gehouden met de diepte van de afwijking.

Op deze wijze kan dan de precisie van de methode wel worden bepaald op basis van de De paal moet worden afgekeurd als de kwaliteitsindicator onder een bepaalde kritische grens komt. Ook voor een geheel palenveld kan misschien een afkeurgrens worden bepaald, bijvoorbeeld op basis van een gemiddelde van de kwaliteits­indicator of een maximaal aantal dat onder een specifieke waarde komt. Een numerieke kwaliteitsindicator maakt het mogelijk de onzeker­heid met behulp van probabilistische analyses te beoordelen.

Een akoestische meting wordt altijd in de uitgevoerd. De resultaten van de meting worden bepaald door de aanwezige grondlagen (die worden geschat uit beschikbare sonderingen) en de doorsnede en lokale stijfheid van de paal. , en kan de kwaliteitsindicator voor de paal worden bepaald.

Als alternatief kan worden overwogen om geen traditionele numerieke aanpak te volgen, maar een aanpak op basis van bijvoorbeeld vage logica (fuzzy logic). Een belangrijk kenmerk van fuzzy logic is de mogelijkheid om getalsmatige kennis en expertkennis te combineren. Het uitwerken van de precisie van een methode waarvan de uitkomst niet in één exact getal wordt uitgedrukt, zal dan moeten worden uitgewerkt.

Het kwantificeren van de precisie vereist een kwaliteitsindicator. Deze aanpak kan de eerste stap zijn naar standaardisatie van de verwerking van de akoestische meetmethode. Op het moment wordt de uitvoer van de meting geïnterpreteerd op basis van ervaring, waarna het resultaat uitgedrukt wordt in woordelijke beoordeling, die kan afhangen de uitvoerder. Als de resultaten duidelijk te kwantificeren zijn in een kwaliteitsindicator waarvan de precisie bekend is, zal er voor de markt sneller reden zijn tot het ontwikkelen van een (objectieve) gestandaar­diseerde methode.

3.2.3          Bepaling precisie

De precisie van de methode kan worden bepaald aan de hand van voor een bouwwerk, omdat het bij precisie uitsluitend gaat om de verschillen tussen de methode. De werkelijke waarde van de kwaliteitsindicator wordt bepaald uit het gemiddelde van de bepaalde waardes. Dit betekent dat een palenveld door tenminste twee bedrijven moet worden getest.

Hierbij kan worden overwogen of het hele palenveld steeds opnieuw moet worden onderzocht. Mogelijk is het aantrekkelijker om een deel hiervoor te selecteren. Dat kan vooraf worden bepaald, of een (gewogen) selectie op basis van de uitkomsten van het eerste onderzoek. De kwaliteitsindicator leent zich uitstekend om een gewogen selectie te genereren, waarbij de kans om getrokken te worden toeneemt bij afnemende kwaliteits­indicator.

Een dergelijke aanpak brengt kosten met zich mee. In vergelijking met de ontwikkeling van een proefveld zijn de kosten veel kleiner, terwijl de verwachting is dat de opbrengsten in termen van kennis en precisie veel groter zijn. Een alternatieve beschouwing vanuit de opdrachtgevers kan zijn dat er regelmatig een kwaliteitscontrole wordt uitgevoerd. kan een dergelijke aanpak wel kosten met zich meebrengen, maar ook meer zekerheid over de kwaliteit van de beoordeling. Voor opdracht­nemers kan het een voordeel zijn dat zij een aantoonbaar kwaliteitssysteem gebruiken

3.3           Afsluiting

Het zal de toepassing van een meer kwantitatieve beschouwing zijn die aan de ene kant een investering vraagt, maar daarna een verbetering van de kwaliteit zal leveren. De discussies over de interpretatie van de akoestische metingen zullen verminderen. Als de benodigde kwaliteitsindicator daadwerkelijk een goed onderbouwd beeld van de bruikbaarheid van de palen geeft, zal de discussie zich beperken tot de eis die aan de fundering wordt gesteld.

Referenties

• Deltares, Precisie en nauwkeurigheid van akoestische metingen op prefab palen, Rapport met kenmerk 11209349-000-GEO-0004, door Linneman, 2025
• Deltares, Analyse resultaten van akoestische metingen op in-situ palen, rapport met kenmerk 11209349-000-GEO-0005 door Linneman, 2025

Terug