Het heien is een complex proces waarin het heiblok, de heimuts, de heipaal en de omliggende grond een belangrijke rol hebben. Een heisimulatie bootst het toekomstige heiproces na. Daarbij gelden drie parameters: de grond, de paal en het heimiddel.
Het heiblok zorgt voor de impact op de paalkop. Vooral het gewicht en de valhoogte van het valgewicht bepalen de grootte van de impact en de hoeveelheid energie die in de paal komt. De vorm van het heiblok bepaalt mede de hoogte van de spanningspiek in de paal en daarmee de kans op (te) hoge piekspanningen in de betonnen heipaal. De meest gebruikte heiblokken zijn het dieselblok, het hydraulisch heiblok en het (pers)luchtblok.
Vuistregels voor de blokkeuze zijn:
De massa van het vallende deel van het blok moet 0,5 tot 1,0 x de paalmassa zijn. Bij dieselblokken liggen de getallen op 0,5 tot 0,75, terwijl bij hydraulische blokken de voorkeur uitgaat naar 0,75 tot 1,0. Deze verhoudingsgetallen zijn maatstaf voor het risico van het optreden van trekscheuren in een gegeven paal en niet, zoals ten onrechte vaak wordt verondersteld, voor de lengte van de paal.
Bij lagere waarden, 0,5 tot 0,75 - afhankelijk van het bloktype -, is het risico van trekscheuren reëel en bij een groter verhoudingsgetal dan 1,0 neemt het risico verder sterk af.
De heimuts is een buffer tussen de paalkop en het valgewicht, dat als doel heeft de paalkop te beschermen tegen de grote impact van het heiblok. In de muts bevindt zich zowel aan de boven- als onderzijde een mutsvulling. De heimuts moet goed passend zijn de ruimte tussen de paalschacht en de heimuts mag maximaal 20 mm bedragen.
De drukspanning wordt voornamelijk bepaald door de klap van het heiblok. Het type heiblok, en in het bijzonder de vorm van het valgewicht, bepaald de vorm van de heiklap in de paal. De maximale impact wordt afgezwakt door de muts met de bovenprop en mutsvulling. De valhoogte en de mutsvulling bepalen in hoge mate de maximale drukspanning in de paal. Te hoge drukspanningen leiden doorgaans door schade aan de kop van de paal. Wanneer te veel schade optreedt, moet het verder heien worden gestaakt. Reductie van de valhoogte en het vervangen van de mutsvulling door een verse, eventueel drielaagse mutsvulling zorgt voor aanzienlijk lagere drukspanningen in de paal.
Excentrisch heien, wanneer het heiblok niet recht en in het midden op de heipaal staat, zorgt voor hogere spanningen en aanzienlijk minder efficiënt heien. Door tijdens het heien het blok een keer te lichten, wordt excentrisch heien voorkomen.
Trekspanningen ontstaan wanneer er geen of zeer geringe weerstand aan de paalpunt is. De heiklap die als een drukgolf door de paal naar beneden loopt, wordt dan als trekgolven gereflecteerd. Kans op paalbreuk ontstaat wanneer de trekspanning de
voorspanning en treksterkte van het beton overschrijdt.
Naarmate het heien zwaarder gaat en langer duurt, levert de grond meer weerstand. De weerstand die de grond biedt tegen het indringen van de paal noemt men heiweerstand. De grootte van de heiweerstand hangt af van het type bodem, de mate van verdichting, enzovoort.
Voordat er geheid kan worden, moeten er diverse werkzaamheden worden verricht: