GEO. kunst. Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden (2) Schuifsterkteparameters. stabiliteitsanalyse van dijken

14 E J A A R G A N G NUMMER 1 JANUARI 2010

Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden (2)

Schuifsterkteparameters in de stabiliteitsanalyse van dijken

Statnamic proeven op Casing boorpalen (1)

Bodemdaling Hondsbossche en Pettemer Zeewering

inclusief

GEO kunst pag. 59– 67

Bouwkundige verzakking?

Van de redactie

Beste lezers Geotechniek is begonnen aan haar 14e jaargang en wij sluiten ook het 1e decennium van de 21e eeuw af. De integratie van Europa is verder gegaan. De laatste obstakels voor het verdrag van Lissabon zijn opgeruimd en we weten ook wie de Europese president geworden is. Andere effecten zoals de Eurocodes, de Euro en de integratie op het gebied van het hoger onderwijs in Europa via de Bachelor- en Mastergraden zijn ondertussen bijna routine geworden. Roel Brouwer schreef in het voorwoord van het oktobernummer over de crisis die de Europese Unie steeds sterker in zijn greep kreeg, hoewel het geotechniekwereldje aan het ergste van deze crisis ontsnapte. Ondertussen lijken prognoses erop te wijzen dat het ergste voorbij is en noteren economische indicatoren de eerste (zij het schuchtere) tekenen van een herstel. 2010 kondigt zich dus beter aan dan 2009. Af en toe zien we als geotechnici nog altijd dat er risico’s genomen worden, zoals onlangs nog in mijn geboortestad waar men een bouwput naast een (weliswaar weinig drukke spoorlijn) heeft uitgegraven tot 2 à 3 meter diep met een verticale wand zonder beschoeiing. Vooral de plaatjes van de fundering van de torenkraan onmiddellijk naast die onbeschoeide bouwput ogen zeer spectaculair. Tijdens mijn zomervakantie kon ik in Zuid-Italië ook getuige zijn van de restanten van een behoorlijke afschuiving van een rotswand. Het zijn geen anekdotes of fait-divers, maar aanmoedigingen om via het onderwijs, via navorming of via initiatieven zoals het vaktijdschrift Geotechniek, verder te werken aan de kennisverspreiding naar een breed publiek van de mogelijkheden en de beperkingen van de Geotechniek. We gaan door met onze Nederlands-Vlaamse samenwerking waarbij we in elke jaargang proberen een vier- tot vijftal artikelen uit Vlaanderen op te nemen. U kunt er op vertrouwen dat de artikelen en de andere vertrouwde rubrieken ook in 2010 blijven verschijnen en als redactie engageren wij ons zodat u ook in 2010 ervan verzekerd kunt zijn dat we op hetzelfde hoge kwalitatieve niveau doorgaan. Onze beste wensen voor 2010 en veel leesplezier! Namens de redactie en uitgever, Dr ir Koenraad Thooft

IN MEMORIAM Deze zomer werden we opgeschrikt door het plotselinge overlijden van ons mede-redactieraadlid Jan Leen Stam. Op vakantie in Oostenrijk is hij op 44-jarige leeftijd heengegaan. Jan-Leen was een zeer vriendelijk mens en een gedreven man met groot enthousiasme voor de geotechniek. Wij kennen hem als een vakman, die er voor zorgde dat zijn kennis up-to-date bleef en gebruik maakte van de nieuwste inzichten en theorieën binnen het vakgebied. Jan-Leen was niet alleen een betrokken persoonlijkheid maar bovenal ook een optimist wiens positieve instelling en uitstraling we nog heel lang zullen missen. We wensen zijn vrouw en kinderen, familie en collega’s, heel veel sterkte in deze moeilijke tijd. We zullen hem erg missen.

GEOtechniek – januari 2010

1

Hoofd- en Sub-sponsors

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hoofdsponsor

Stieltjesweg 2 2628 CK Delft Tel. 015 - 269 35 00

www.deltares.nl

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Sub-sponsors

Kleidijk 35 3161 EK Rhoon Tel. 010 - 503 02 00 www.mosgeo.com Veurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam Tel. 070 - 311 13 33 www.fugro.com

Galvanistraat 15 3029 AD Rotterdam Tel. 010 - 489 69 22 www.gw.rotterdam.nl

Rijksstraatweg 22F 2171 AL Sassenheim Tel. 071-301 92 51 www.geo-explorer.nl

INPIJN-BLOKPOEL Ingenieursbureau Son: 0499 - 47 17 92 Sliedrecht: 0184 - 61 80 10 Hoofddorp: 023 - 565 58 78 www.inpijn-blokpoel.com

IJzerweg 4 8445 PK Heerenveen Tel. 0513 - 63 13 55 www.apvandenberg.com

Klipperweg 14 Tel. 043 - 352 76 09 6222 PC Maastricht www.huesker.com

De Holle Bilt 22 3732 HM De Bilt Tel. 030 - 220 78 02 Fax 030 - 220 50 84 www.grontmij.nl

Gemeenschappenlaan 100 B-1200 Brussel Tel. 0032 2 402 62 11 www.besix.be

Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Tel. 030 - 285 40 00 www.ballast-nedam.nl

Korenmolenlaan 2 3447 GG Woerden Tel. 0348-43 52 54 www.vwsgeotechniek.nl

Postbus 1025, 3600 BA Maarssen Tel. 030-248 6233 Fax 030-248 66 66 [email protected] www.struktonengineering.nl

Dywidag Systems International

Zuidoostbeemster: 0299 - 433 316 Almelo: 0546 - 532 074 Oirschot: 0499 - 578 520 www.lankelma.nl

2


Industrieweg 25 – B-3190 Boortmeerbeek Tel. 0032 16 60 77 60 Veilingweg 2 - NL-5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 418 578922 www.dywidag-systems.com

Geopolymeric innovations

Westbaan 240 Tel. 0172-427 800 2841 MC Moordrecht Fax 0172-427 801 www.geomil.nl

Uretek Nederland BV Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad Tel. 0320 - 256 218 www.uretek.nl

Mede-ondersteuners

Colofon

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Mede-ondersteuners Arcadis Infra BV

Gouda Damwand B.V

Postbus 220

Postbus 493

3800 AE Amersfoort

2800 AL Gouda

Tel. 033 - 477 1000

Tel. 0182 - 51 33 44

Fax 033 - 477 2000

Fax 0182 - 52 09 89

www.arcadis.nl

www.damwand.nl

Baggermaatschappij Boskalis BV

Profound BV

www.boskalis.nl

Limaweg 17

Rosmolenweg 20

2743 CB Waddinxveen

3356 LK Papendrecht

Tel. 0182 - 640 964

Tel. 078 - 696 9011

www.profound.nl

Fax 078 - 696 9555 Jetmix BV

Geotechniek jaargang 14 nummer 1 – januari 2010 Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele

Cofra B.V.

Oudsas 11

Kwadrantweg 9, 1042 AG Amsterdam

4251 AW Werkendam

Postbus 20694, 1001 NR Amsterdam

Postbus 25

Uitgever/bladmanager

Tel. 020 - 693 45 96

4250 DA Werkendam

Uitgeverij Educom BV, R.P.H. Diederiks

Fax 020 - 694 14 57

Tel. 0183 - 50 56 66

www.cofra.nl

Fax 0183 - 50 05 25

Redactieraad

www.jetmix.nl

geotechnische vakgebied te kweken.

Alboom, ir. G. van

Kant, ing. M. de

CRUX Engineering BV

Barends, prof. dr. ir. F.B.J.

Kooistra, mw. ir. A

Asterweg 20 L1 + L2

SBR

Brassinga, ing. H.E.

Korff, mw. ir. M.

Postbus 1819

Brinkgreve, dr. ir. R.B.J.

Lange, drs. G. de

3000 BV Rotterdam

Brok, ing. C.A.J.M.

Mathijssen, ir. F.A.J.M.

Stationsplein 45, A6.016

Brouwer, ir. J.W.R.

Schippers, ing. R.J.

3013 AK Rotterdam

Calster, ir. P. van

Schouten, ir. C.P.

Tel. 010-206 5959

Cools, ir. P.M.C.B.M.

Seters, ir. A.J. van

Fax 010-413 0175

Dalen, ir. J.H. van

Smienk, ing. E.

www.sbr.nl

Deen, dr. J.K. van

Steenbrink, ing. R.

2800 AK Gouda

Diederiks, R.P.H.

Storteboom, O.

Tel. 0182 - 540630

Vroom Funderingstechnieken BV

Eijgenraam, ir. A.A.

Thooft, dr. ir. K.

Postbus 7

Graaf, ing. H.C. van de

Vos, mw. ir. M. de

1474 ZG Oosthuizen

Haasnoot, ir. J.K.

Wibbens, G.

Tel. 0299 - 40 95 00

Jonker, ing. A.

1031 HN Amsterdam Tel. 020 - 494 3070 Fax 020 - 494 3071 www.cruxbv.nl CUR Bouw & Infra Postbus 420

Fax 0182 - 54 06 21 www.curbouweninfra.nl Geomet BV

Fax 0299 - 40 95 55

Postbus 670

www.vroom.nl

2400 AR Alphen aan den Rijn Tel. 0172 - 44 98 22 Fax 0172 - 44 98 23 www.geomet.nl

Redactie Brassinga, ing. H.E.

Kant, ing. M.

Brouwer, ir. J.W.R.

de Korff, mw. ir. M.

Diederiks, R.P.H.

Thooft, dr. ir. K.

Lezersservice Adresmutaties doorgeven via ons e-mailadres: [email protected] Cover

Geotechniek is een uitgave van Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Tel. 010 - 425 6544 Fax 010 - 425 7225 E-mail [email protected] www.uitgeverijeducom.nl

Camperduin-Hondsbossche zeewering, Rijkswaterstaat www.kustfoto.nl © Copyrights Uitgeverij Educom BV - januari 2010 Niets uit deze uitgave mag worden geproduceerd door middel van boekdruk, foto-offset, fotokopie, microfilm of welke andere methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. © ISSN 1386 - 2758


3

Inhoud Geotechniek 1 6 14 17 18 20 22 24 26 28 32 33

Van de Redactie Actueel Ingezonden brieven Agenda Vraag & Antwoord Technische commissies KIVI NIRIA rubriek Normen & Waarden Cur Bouw & Infra Info Leren van geotechnisch falen – Case Depot IJsseloog Afstudeerders SBR-info

34

Evaluatie van metingen en analyses (2)

Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden M.P. Rooduijn 38

Schuifsterkteparameters in de stabiliteitsanalyse van dijken, vanuit de praktijk van de waterkeringbeheerder J.D. Stoop

42

Deel 1: de palen, de grondslag en de proef

Statnamic proeven op Casing boorpalen F. Hoefsloot / E. de Jong / K. J. Bakker 50

Bodemdaling Hondsbossche en Pettemer Zeewering: gevolg van geologische processen in diepe ondergrond F. Schokking / D. Nieuwland

59

Geokunst

61

Van de redactie / Colofon

62

Inpassing A2 door gewapende grond

Gewapende Grond als landschapselement? A. Ramkema / L. Vollmert 66

Hoogwaardig bouwen met baggerspecie in geotextiele tubes

Met baggerspecie naar betaalbare veiligheid E. Besseling / J.L.M. van Leeuwen / E. Berendsen

Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door: ABEF vzw Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken Priester Cuypersstraat 3, 1040 Brussel Secretariaat: [email protected] BGGG

Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniek c/o BBRI, Lozenberg 7, 1932 Sint-Stevens-Woluwe E-mail [email protected]


5

Actueel Proef naar dijkonder gravend verschijnsel piping geslaagd De proef in Bellingwolde naar piping, een verschijnsel dat dijken kan verzwakken en zelfs kan laten bezwijken, is succesvol afgerond. Speciaal voor de proef werd een proefdijk voorzien van geavanceerde meetapparatuur. Na het gecontroleerd laten optreden van het fenomeen brak de proefdijk door. De proef en de metingen laten zien dat piping een serieus te nemen faalmechanisme is. Piping, wat is dat? Bij een hoge waterstand kan het voorkomen dat er, ten gevolge van de hoge druk, aan de voet van een dijk water (kwel) doorsijpelt. Wanneer dit water zandkorrels meevoert, ontstaat er een buisvormige doorgang (pipe) onder de dijk die steeds verder groeit en zo de stabiliteit van de waterkering in gevaar brengt. De dijk kan hierdoor verzwakken en in het ergste geval mogelijk bezwijken. Het onderzoek Veiligheid Nederland in Kaart (VNK) bestempelde piping enkele jaren geleden als een potentieel gevaarlijk faalmechanisme en adviseerde om dit verschijnsel verder te onderzoeken. Tijdens de praktijkproef op de IJkdijklocatie in Bellingwolde is dit gebeurd. De praktijkproef De proef vond plaats in een vak van 4 m diep, 40 m lang en 25 m breed. In het vak bestond de ondergrond uit zand. In het vak bevindt zich,

Onder redactie van R.P.H. Diederiks

haaks op de lengte, een dijk met aan de ene zijde hoogwater (ruim 2,5 m) en aan de andere zijde laagwater (0,1 m). De op voorhand geïnstalleerde meetapparatuur registreert onder meer de waterspanning en de vervorming van de dijken. Daarnaast legden warmtegevoelige camera's het pipingproces vast. De proef is uniek: het is voor het eerst dat op deze schaal het mechanisme in een gecontroleerde omgeving wordt nagebootst en gemonitord. Voor het eerst is ook het verband aangetoond tussen het optreden van piping en het daadwerkelijk bezwijken van een dijk. Sterkte & Belastingen Waterkeringen Rijkswaterstaat participeert via het programma Sterkte & Belastingen Waterkeringen (SBW) in de pipingexperimenten. De resultaten van de praktijkproeven kunnen resulteren in een aanpassing van rekenregels om de sterkte van dijken te bepalen, waardoor dijkbeheerders piping in de toekomst wellicht ook beter kunnen voorspellen. IJkdijk De experimenten vinden plaats op de locatie van de IJkdijk, een internationale proeftuin voor nieuwe inspectie- en bewakingstechnieken voor waterkeringen. IJkdijk biedt het bedrijfsleven, kennisinstellingen en overheid de mogelijkheid om, onder gecontroleerde omstandigheden, op werkelijke schaal experimenten uit te voeren die kunnen bijdragen aan verbeterde inspectie-

technieken en de ontwikkeling van een algemeen toepasbaar bewakingsysteem voor waterkeringen. Participerende partijen De IJkdijk is een initiatief van N.V. NOM, STOWA, Stichting IDL, Deltares en TNO. Staatsbosbeheer en Waterschap Hunze en Aa's zijn partner in IJkdijkprojecten. In deze praktijkproef participeren ook de volgende bedrijven: Alert Solutions, Dike Survey, GTC Kappelmeyer, Intech, Inventec, Landustrie, Ten Cate en VW Telecom. De proef wordt mogelijk gemaakt door steun van Rijkswaterstaat en het Ministerie van Economische Zaken, Pieken in de Delta en door het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling. De IJkdijk participeert daarnaast ook in het onderzoeksprogramma Flood Control 2015, waarin overheid en bedrijfsleven samenwerken om de informatievoorziening tijdens acute overstromingsdreigingen te verbeteren.

Grontmij breidt pier Stockholm uit Grontmij maakt het ontwerp voor de uitbreiding van een pier in de haven van Stockholm. De opdracht is onderdeel van de ontwikkeling van een groot nieuw havengebied in de Zweedse hoofdstad. Het havenbedrijf van Stockholm (Stockholms Hamnar) wil de havens Värtahamnen en Frihamnen met 84.000 vierkante meter uitbreiden. Dit gebeurt door het uitbreiden van de Värta-pier (66.400 m2) en het dempen van een gedeelte van het Värta-bassin (17.000 m2). De uitbreiding zorgt voor 1.200 meter extra kade, wat zorgt voor extra ankerplaatsen voor goederenschepen en ferries. In het nieuwe havengebied komt onder andere een nieuwe terminal voor passagiers en parkeerruimte. Ook de bestaande pier wordt opnieuw ingericht. Met het project komt ook ruimte vrij voor de ontwikkeling van tienduizend nieuwe woningen en kantoren voor dertigduizend mensen. In het te ontwikkelen havengebied komt een hele nieuwe infrastructuur voor het transport van goederen en personen, maar ook voor (oppervlakte)water, riolering, elektriciteit, –telecom, glasvezelkabels, verwarming en koeling. Grontmij is verantwoordelijk voor de planning en het ontwerp van zes facetten van het project.

6


Actueel Het gaat om de funderingen, het bouwkundig ontwerp, infrastructuur, service systemen, water en sanitatie, en automatisering.

Funderingsexperts kunnen snel en nauwkeurig prikgegevens verzamelen voor een objectieve onderbouwing van inspectierapporten.

Een van de uitdagingen van het project zijn de speciale geotechnologische omstandigheden in het Värta-basin. Op verschillende plekken is het niet mogelijk direct op de zeebodem zand op te spuiten. Om de bodem te stabiliseren, moet men daarom kiezen tussen technieken als steenkolommen plaatsen, verticale drainage aanleggen en grond verdichten met trillingsapparatuur.

De laatste decennia is duidelijk geworden dat de levensduur van houten paalfunderingen niet onbeperkt is en dit heeft geleid tot grote problemen in Amsterdam, Rotterdam, Haarlem, Dordrecht en Zaanstad. In Nederland hebben naar schatting 100.000 woningen te kampen met mankementen aan houten paalfunderingen. De SPECHT is ontwikkeld op dringend verzoek van funderingsexperts die vanwege de actuele, nationale problematiek rondom houten paalfunderingen op zoek waren naar meetapparatuur. Deze apparatuur dient te voldoen aan het 'Protocol voor het uitvoeren van een inspectie aan houten paalfunderingen' (ministerie van VROM).

Ongeveer vijftig adviseurs van het ingenieursbureau zullen betrokken zijn bij het project. Het werk aan de pier start eind dit jaar en zal naar verwachting drieëneenhalf jaar duren.

Jonge Nederlander wint prijs op internationale geotechnische conferentie Op donderdag 8 oktober jl. werd tijdens de vierjaarlijkse internationale conferentie voor geotechniek een prijs uitgereikt aan een jonge Nederlander, Leon van Paassen, voor zijn bijdrage aan de ontwikkeling van het vakgebied. In totaal waren er 80 landen vertegenwoordigd op deze conferentie en waren jonge geotechnici uit 18 landen voor deze prijs genomineerd. Naast Nederland ontvingen ook Zweden en Japan een prijs. Young member award De zogenaamde Young member award 2009 werd uitgereikt tijdens de sluitingsceremonie van de ‘17th International Conference on Soil Mechanics & Geotechnical Engineering’ in Alexandria, Egypte (van 5-9 Oktober 2009). De prijs wordt eens in de vier jaar uitgereikt aan jonge leden (tot 35 jaar) van de ‘International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE)’, als erkenning voor hun bijdrage aan de ontwikkeling van de Geotechniek door middel van wetenschappelijk en technologisch werk. Aan de prijs is een bedrag van 1000 GBP verbonden. Genomineerden worden voorgedragen door hun eigen nationale beroepsorganisaties. In Nederland is dit de Kivi-NIRIA.

de drie winnaars. In dit artikel beschrijft hij opschalingsexperimenten over de nieuwe biologische grondverstevigingstechniek, BioGrout. Met BioGrout kan binnen enkele dagen van los zand zandsteen worden gemaakt. Tot nu toe was deze techniek vooral op kleine schaal, in het laboratorium, getest. Leon beschrijft met welke technieken BioGrout ook in de praktijk toepasbaar is. Het project is uitgevoerd in een samenwerkingsverband tussen kennisinstituut Deltares, Technische Universiteit Delft en Volker Wessels en mede gefinancierd door Senter Novem. Het artikel is een onderdeel van het proefschrift dat Leon heeft verdedigd voor zijn promotie aan de TU Delft. Leon van Paassen werkt sinds 1 september als universitair docent aan de TU Delft bij de afdeling Geo-Engineering. Hiervoor was hij werkzaam als onderzoeker bij Deltares.

De SPECHT, nieuwe houthardheidsmeter voor inspecties aan funderingshout

Profound introduceerde onlangs De SPECHT als professionele houthardheidsmeter voor het objectief beoordelen van funderingshout. De SPECHT meet de indringing in aantal millimeters en geeft daarmee een indicatie van de hardheid, kwaliteit en draagkracht van hout.

Begin oktober 2009 heeft Profound De SPECHT op de Nederlandse markt gelanceerd. Tijdens de lanceringbijeenkomst gaf de heer René Klaassen van Stichting Hout Research, SHR, een toelichting op de problematiek rondom houten funderingen. De komende decennia moeten 25 miljoen houten heipalen worden geïnspecteerd waarvan naar verwachting 10 miljoen palen zullen moeten worden vervangen. Nederlandse gemeenten, particuliere huiseigenaren en woningcorporaties zullen gedupeerd worden voor een bedrag van naar verwachting 10 miljard Euro. De SPECHT past goed bij de expertise van Profound als producent van meetapparatuur voor de funderings- en geotechniek. Profound heeft bij de ontwikkeling van De SPECHT de wensen betrokken van funderingsexperts. ‘Profound heeft alles op alles gezet om de nauwkeurigheid van metingen verder te verbeteren. Met De SPECHT zijn metingen ook goed reproduceerbaar’ aldus Jacques Schellingerhout, hoofd Research & Development van Profound BV. Metingen zijn af te lezen zowel op de meetpen als op het afleesvenster. Funderingsonderzoekers kunnen aan de hand

Grondverstevigingstechnieken Met het artikel ‘Scale up of Biogrout, a biological ground improvement method’ was Leon een van


7

Actueel van de slijtvlakindicator zelf zien of de meetpen vervangen moet worden. Ook van essentieel belang: Profound kan De SPECHT altijd bijstellen zodat de houthardheidsmeter blijft vallen binnen het kalibratiebereik van het protocol.

HAN en Civilion Academy starten Associate degreeopleiding Civiele Betonbouw

Onder redactie van R.P.H. Diederiks

Het Ad-programma Civiele Betonbouw is hierop een variant. Het Ad-programma Civiele Betonbouw, dat in januari 2010 start, is bedoeld voor deelnemers met een mbo-diploma Civiele Techniek of Bouwkunde. Civilion Academy werft landelijk de kandidaten. Zij krijgen een passend onderwijs-/ arbeidscontract aangeboden en worden vervolgens gedetacheerd bij de aangesloten bedrijven in de regio. Tijdens hun werk volgen zij het duale studieprogramma van de Ad bij de HAN. Studenten gaan ongeveer een dag in de week naar de hogeschool. De rest van de tijd werken zij in een voor de opleiding relevante functie. Gediplomeerde Ad-studenten die daarna verder willen studeren, kunnen bij de HAN terecht voor een aansluitend programma Bachelor Civiele Techniek. Civilion Academy verwacht in januari met ca. 25 deelnemers te kunnen starten.

Succesvolle start HSL-Zuid Madurodam De Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN) en Civilion Academy BV uit Mierlo hebben een convenant gesloten waarin zij de ontwikkeling en uitvoering van een Associate degree-opleiding voor de Civiele Betonbouw voor heel Nederland hebben vastgelegd. De opleiding start in januari 2010. De Civilion Academy BV is het opleidingsinstituut van de Landelijke Verenigde Aannemingsbedrijven. Deze bedrijven bouwen in Nederland infrastructurele werken als bruggen, viaducten, tunnels, waterzuiveringsinstallaties, etc. In de branche civiele betonbouw is er toenemende vraag naar UTA-middenkaderpersoneel. Omdat er voor mbo-ers nauwelijks geschikte opleidingsmogelijkheden zijn die in de behoefte van bedrijven voorzien, hebben de HAN en Civilion Academy besloten hun krachten te bundelen. Associate degree-programma's Een Associate degree-programma is een onderwijsprogramma binnen het hbo-onderwijs dat opleidt tot een officieel erkende graad en duurt twee jaar. De Academie voor Bouw en Infra (ABI) - onderdeel van de HAN - verzorgt sinds begin 2008 de duale Ad opleidingsprogramma's 'Projectvoorbereiding en -realisatie' en ‘Directievoering Civieltechnische Projecten’.

8


Op 8 oktober jl. lanceerde Jeltje van Nieuwenhoven onder grote belangstelling de miniHSL-Zuid op Madurodam. De mini-HSL is het initiatief van advies- en ingenieursbureaus DHV en Movares die hun betrokkenheid bij het HSL-Zuidproject op deze manier vieren.

Voorafgaand aan de feestelijke start organiseerden DHV en Movares op Madurodam het symposium 'Groot denken in een kleine wereld'. Johan van den Elzen, directievoorzitter Movares, opende het symposium: ‘We kunnen trots zijn op wat we gepresteerd hebben. Grote projecten blijven ook in de toekomst belangrijk voor Nederland en daarbuiten want het zijn aanjagers voor kennisontwikkeling en innovatie.’ Diverse interessante sprekers onder leiding van tv-presentator Inge Diepman discussieerden over hoe je in een zo vol land als Nederland nog grote infrastructurele projecten van de grond krijgt. Het symposium werd afgesloten door Piet Besselink, vice-voorzitter Raad van Bestuur DHV: ‘Onze opgave voor de komende jaren wordt een effectiever planproces te bedenken. Waarbij de overheid niet meer als monopolist acteert maar meer als partner in samenwerkende coalities. En waarbij de ontwerpende en uitvoerende partijen de gebiedsgerichte opgave integraal waarmaken.’ OV-ambassadeur Jeltje van Nieuwenhoven nam de mini-HSL namens de Staat der Nederlanden in ontvangst van DHV en Movares. Het minitracé heeft een lengte van 150 meter en bevat markante elementen als de brug over het Hollandsch Diep, het spoorviaduct bij Bleiswijk, de kruising A4 bij Hoogmade, een open tunnelbak en de ingang naar de boortunnel Groene Hart.

Actueel Lodewikus produceert langste Nederlandse heipaal ooit Lodewikus Voorgespannen Beton BV uit Oosterhout heeft de langste heipaal van Nederland gemaakt. Het gevaarte weegt zo’n 20 ton, meet 39 meter en is daarmee bijna een half voetbalveld lang. De paal ging 4 november jl. op transport naar zijn bestemming langs de A15 en werd dezelfde dag nog geplaatst. De recordpaal werd onder begeleiding van een leger aan transportbegeleiders vervoerd van Oosterhout naar Barendrecht. Niet alleen het transport, maar ook het heien zorgde voor veel spectakel. Zo heeft de hei-installatie een stellinghoogte van 50 meter, een hoogte die zelden tot nooit wordt gehaald in Nederland. De heipaal en zijn zeven broertjes, van ook 39 meter lang, gaan door de BAM gebruikt worden als fundering voor een geluidsscherm naast de A15. Het gaat om een scherm van 1800 meter lang en 13 meter hoog. De lange palen worden ingezet op het stuk met de slechtste, lees drassige, grond. In totaal levert Lodewikus 638 palen tussen de 19,5 en 39 meter lang. Het heien startte al in februari, maar werd in april weer stilgelegd toen er een nest oeverzwaluwen werd ontdekt in het grondlichaam boven de plaats van plaatsing van de langste palen. Nadat het nest was uitgebroed, werden de werkzaamheden direct hervat. Het grondlichaam (bovenbelasting) zorgt er overigens voor dat de grond eronder alvast wat inzakt zodat het geluidsscherm straks goed sluit. Het scherm moet medio 2010 klaar zijn. Het oude record – van tien jaar geleden – was overigens ook in handen van Lodewikus met een heipaal van 37 meter. Die werd toen gebruikt voor een wegomlegging in het Caland tracé. Het bedrijf verwacht in de toekomst nog langere heipalen te kunnen maken. Meer dan veertig meter moet mogelijk zijn, aldus Lodewikus.

ondergronds bouwen en ondergronds ruimtegebruik. Door benutting van de boven- en ondergrond wordt meerwaarde gecreëerd ten behoeve van duurzaam en integraal ruimtegebruik. De essentie van deze samenwerking is dat verschillende partijen en initiatieven met elkaar verbonden zijn en blijven. Inhoudelijk vullen deze partijen elkaar aan. Bij Deltares ligt de focus op grond & nat, bij TNO Bouw en Ondergrond ligt de focus op grond & droog, bij de TU Delft op wetenschappelijk onderwijs en bij COB op het netwerk en de aansluiting met de praktijk. De ambitie is om gezamenlijk voor het eind van 2010 invulling te geven aan een strategische samenwerkingsovereenkomst waarin op uitvoeringsniveau de programmering tussen korte termijngericht toegepast praktijkonderzoek en lange termijn fundamenteel onderzoek ingevuld wordt.

‘Samen ondergronds voor meer waardecreatie’

TTE lanceert Landelijk overzicht WKO mogelijkheden

Tijdens de 'Kennis naar de Marktconferentie', oktober jl. georganiseerd ter afsluiting van het Delft Cluster programma – door COB, Deltares, TU Delft en TNO Bouw en Ondergrond – is een ‘memorandum of understanding’ getekend. Hiermee willen zij vervolg geven aan praktisch en fundamenteel onderzoek op het gebied van

Met het Landelijk overzicht WKO-mogelijkheden wil TTE het vormgeven van gericht WKO-beleid ondersteunen en de toepassing van WKO (warmte-koude opslag) stimuleren. De opslag van warmte en koude in de bodem biedt enorme kansen. Individuele gebruikers zullen vooral gecharmeerd zijn van de kans

om energie te besparen middels het goedkoper verwarmen en koelen van gebouwen. Gemeenten hebben daarnaast ook baat bij de duurzaamheidbijdrage die WKO levert (CO2 reductie!). Het Landelijk overzicht WKOmogelijkheden van TTE biedt een goede indicatie van de mogelijkheden voor WKO bij ontwikkelingen in een gemeente. De toepasbaarheid van WKO wordt in belangrijke mate bepaald door beleidsmatige randvoorwaarden. In het Landelijke overzicht WKOmogelijkheden combineert TTE de bodemtechnische mogelijkheden met de gegevens uit alle relevante landelijke en provinciale beleidsstukken (datum 2008/2009). Het overzicht maakt duidelijk dat in Nederland veel mogelijkheden zijn voor de opslag van warmte en koude. Het overzicht is op te vragen via www.gis. engineers.nl/mapguide/WKOScan.php (of via www.engineers.nl onder 'specials'). Uiteraard kan TTE de kansen en economische haalbaarheid van bodemenergie (WKO en/of geothermie) per gemeente of per project gedetailleerd vaststellen. TTE heeft hiervoor de WKO-potentiekaart ontwikkeld.

Persberichten en nieuwsbrieven kunt u mailen naar [email protected] of sturen aan: Uitgeverij Educom BV, Postbus 25296, 3001 HG Rotterdam, o.v.v. redactie Geotechniek.


9

Creating tools that move your business Sondeerapparatuur 25-300 kN voor on- en offshore Automatisch en continu sonderen Conussen voor geo- en milieutechnisch bodemonderzoek Boorapparatuur icm sondeerapparatuur A pparatuur voor het nemen van ongestoorde bodemmonsters Vane-testers Draadloze gegevensoverdracht Elektrische meetapparatuur Software

Nieuw! Autocoson - Volledig automatisch en continu sonderen - Gebruikersvriendelijk - Kostenbesparend

A.P. van den Berg Machinefabriek Postbus 68, 8440 AB Heerenveen tel. 0513 631355 fax 0513 631212 [email protected]

www.apvandenberg.nl

Actueel Verslag van de 17e ISSMGE

Egypt – where it all began Het begon dus allemaal in Egypte, althans dat was de slogan van de 17e internationale conferentie op het gebied van de geotechniek, georganiseerd door de ISSMGE (de internationale KIVINIRIA voor geotechniek). Om maar meteen met dat Egypte te beginnen, dat was absoluut niet te missen. Gastvrijheid, verkeerschaos, nog even ‘1 minuutje’ wachten en de pyramides waren allemaal onderdeel van het programma. Wat hebben de 27 Nederlandse deelnemers aan dit congres allemaal gezien? Een korte terugblik op de eerste volle week van oktober 2009 in Alexandrië. De week begint in Egypte op zondag, dit keer met de Council meeting, de ledenvergadering van alle nationale organisaties. Hierin werd Jean Louis Briaud van het Geo-Institute uit de VS gekozen als de nieuwe president en bepaald dat de locatie voor de volgende conferentie over

4 jaar Parijs zal zijn. Andere belangrijke onderwerpen waren: Er is een nieuw elektronisch tijdschrift (International Journal of Geoengineering Case Histories) waarvoor artikelen kunnen worden ingediend. De ISSMGE steunt dit tijdschrift. Zie http://casehistories.geoengineer.org/ De technische commissies zullen voortaan open staan voor meer leden en ook jonge leden, waar dit in het verleden tot 1-2 per land was beperkt. Voorwaarde is wel dat er actief wordt deelgenomen. Voor een totaal overzicht van de commissies zie http://afdelingen.kiviniria.net/ geotechniek. Op maandagochtend begon het congres zelf voor in totaal circa 1100 technische deelnemers, inclusief de standhouders van de exhibitie. Ook hier was Nederland goed vertegenwoordigd met stands van Plaxis, A.P. van den Berg, Profound met GeoMil, TNO-DIANA, Plaxis, IOS Press, Deltares en Fugro (maar dan de Engelse tak). De belangrijkste inhoudelijke presentaties werden gegeven in de vorm van 5 State of The Art Lectures: Geomaterial Behavior and Testing – Paul W. Mayne State of the Art Report: Analysis and Design – B. Simpson Prediction, Monitoring and Evaluation of Performance of Geotechnical Structures – Arsenio Negro Jr. Construction Processes – Jian Chu Management, Training and Education in Geotechnical Engineering – M.B. Jaksa Stuk voor stuk goede verhalen met een gedegen achtergronddocument in de proceedings.

Presentatie van Frits van Tol

De Nederlandse inbreng bestond uit diverse korte presentaties in de parallelsessies en enkele wat langere panelpresentaties, allen op dag 3 en 4. Bijzondere bijdragen waren er daarnaast van Frits van Tol in het Practisioners/Academics Forum in de plenaire sessie en van Meindert Van met een General Report in de parallelsessie over monitoring.

Speciaal voor het congres werd een special van het vakblad Geotechniek uitgebracht (www.vakbladgeotechniek.nl) met daarin een mooi overzicht van Nederlandse activiteiten op het gebied van de geotechniek. Dit blad is door veel van de deelnemers meegenomen en daarmee over de hele wereld verspreid. Met name op woensdag hielden diverse technische commissies een workshop en/of een vergadering, waar op enkele onderwerpen wat dieper werd ingegaan. Bij de sluitingsceremony op donderdag kreeg Leon van Paassen (voorheen Deltares, nu TU Delft) de Young Member Award uitgereikt voor zijn uitstekende bijdrage aan de ontwikkeling van het vakgebied in de afgelopen 4 jaar. Deze bijzondere waardering kreeg hij voor zijn werk aan het ontwikkelen van BioGrout. Een prestatie waar Nederlandse geotechnici zeker trots op mogen zijn. Wat namen de deelnemers verder mee naar huis? In ieder geval ruim 10 kg (!) proceedings, veel visitekaartjes, soms wat darmklachten en in een enkel geval wat minder geld/portemonnees dan op de heenweg. Voor wie er niet bij was zijn de proceedings bij Deltares en TU Delft in de bibliotheek te vinden of te bestellen bij www.iospress.nl.


11

Actueel Prijzen beste bijdrages vakgebied geo-engineering

Foto: Casper Cammeraat

Niet iedereen in deze wereld is zich bewust van de bijzondere eigenschappen die onze ondergrond als bouwmateriaal heeft. Om dit besef te stimuleren en diegenen te belonen die aan deze bewustwording bijdragen, reikten kennisinstituut Deltares en KIVI-NIRIA Geotechniek tijdens de Geotechniekdag op 5 november jl. in Rotterdam de Keverling Buisman Prijs 2009 uit.

Wetenschappelijke publicaties De Keverling Buisman Prijs, vernoemd naar de grondlegger van de grondmechanica in Nederland, is een jaarlijkse prijs en kent drie categorieën. Als eerste de categorie 'wetenschappelijke publicaties'. Dit zijn artikelen van Nederlandse en Belgische auteurs in de internationale wetenschappelijke literatuur. De tweede categorie is 'geo-engineering voor een breed publiek'. Dit zijn de populairwetenschappelijke artikelen in de Nederlandse landelijke dagbladen en de populaire pers. De derde en laatste categorie is die van Jong talent. Hieronder vallen de beste afstudeerders aan TU's en Hbo-instellingen.

Beste wetenschappelijke publicatie Juryvoorzitter ir. Mandy Korff van Deltares, vicevoorzitter van Kivi-Niria Geotechniek, reikte de prijzen uit. In de categorie: ‘wetenschappelijke publicaties’ waren de criteria: wetenschappelijk vernieuwend, maatschappelijke impact en helderheid van de presentatie.

De winnaar in deze categorie was het artikel van Piet Meijers, Maarten de Groot, Piet Lubking en René Thijssen over 'het Gedrag van zand onder cyclische belasting'. Dit state-ofthe-art artikel kent belangrijke toepassingsmogelijkheden en is behalve praktisch toepasbaar ook nog eens helder en toegankelijk beschreven. Het lastige onderwerp van cyclische belastingen wordt met voorbeelden uitgewerkt en met effectieve illustraties ondersteund. Dit artikel geeft mooi aan dat we in Nederland een herkenbare trackrecord hebben voor wat betreft het rekenen met dynamische en cyclische belastingen uit de wereld van de waterbouw en verweking van zand en dat deze kennis algemeen beschikbaar is door deze Nederlandse publicatie.

Breed publiek De categorie: 'geo-engineering voor een breed publiek' richt zich op artikelen in landelijke (dag)bladen. Criteria waren: een duidelijke uitleg voor een breed publiek, technisch correcte weergave en een positieve bijdrage aan het imago van het vakgebied. De prijs is uitgereikt aan journalist Ad Tissink voor zijn serie artikelen in het Parool over fundamenten van een stad. Tissink beschrijft een uitgebreide serie van aspecten die gerelateerd zijn aan de ondergrond. Behalve dat de serie interesse wekt in de bodem en bouwwerkzaamheden is deze helder geschreven met een goede technische

onderbouwing en diepgang. Er is ook aandacht voor de mensen achter de onderwerpen. De serie levert een positief beeld van het vakgebied.

Jong Talent Afstudeerders van universiteiten en hogescholen kwamen in aanmerking voor de prijs voor ‘Jong Talent’. Hierin werd beoordeeld op originaliteit en creativiteit, helderheid en inzicht in de maatschappelijke relevantie. De prijs ging naar Bart Jan van Eijk en Marnix Gallegos Ruiz met hun onderzoek ‘Grondkering ten behoeve van sluitvoeg bouwkuip Voorplein met afzinktunnel Amsterdam CS’. Zij beschrijven de technische uitdaging van het bouwen onder het Centraal Station in Amsterdam. De jury is van mening dat het formuleren van een onderzoek in een dergelijk complex project zeer nuttig is en een stimulans geeft om in het vakgebied actief te zijn. Het afstudeerwerk geeft een originele en vooral relevante uitwerking van het probleem.

Samenstelling van de jury De jury van de Keverling Buisman Prijs 2009 bestaat uit vertegenwoordigers van de organisaties: Deltares, de TU Delft, KIVI Geotechniek, Rijkswaterstaat, Gemeentewerken Rotterdam en BAM Infra en WTCB België. De drie prijswinnaars zijn beloond met ieder een cheque van €1000.


13

Ingezonden Reactie op: Regionale proevenverzameling – Sterkteparameters voor boezemkeringen – L. Golovanova Geotechniek oktober 2009 pag. 42- 46

Het artikel is een helder verhaal, dat oplossingen aandraagt binnen de context van de huidige werkwijze in Nederland. De gesignaleerde problemen met veen zijn een extra aansporing om ook daarvoor werkbare oplossingen te vinden. De beschreven nieuwe proevenverzameling is gebaseerd op de multi-stage triaxiaalproef, met de eerste consolidatiestap bij 1 à 1,5 maal de grensspanning, en afbreken van de schuiffase bij 2% axiale rek. Voor klei worden in figuur 5 duidelijke verbanden gevonden tussen volumieke massa, watergehalte, c’ en w ’. Daarin neemt w ’ toe met de volumieke massa, blijven de waarden van w ’ beneden de 30°, en is er vrij veel cohesie. Eerder heeft Den Haan in [11] laten zien dat in humeuze Nederlandse klei het omgekeerde geldt: w ’ neemt af bij toenemende volumieke massa, w ’ blijft boven de 35°, en er is weinig tot geen cohesie. De verschillen zijn het gevolg van het gebruik van de multi-stage proef. De verstoring door de voorgaande stappen op het gedrag is vrij extreem, en is groter naarmate de klei lichter is. Dit leidt tot lage w ’ en kunstmatig hoge c’. Het bezwijkgedrag wordt alleen betrouwbaar gemeten met single-stage proeven die tot aan

14


bezwijken worden doorgezet. De uitspraak van de auteur dat de multi-stage uitkomsten (bij 2%) een betrouwbare beschrijving zijn van het kleigedrag, en dat MStab sommen met deze parameters op de werkelijkheid in situ lijken, kan daarom niet juist zijn. De hoge cohesie (circa 6 kPa in figuur 5) kan een gevolg zijn van de hoge initiële consolidatiespanning, die 1 à 1.5 maal de grensspanning bedraagt. In [11] wordt in figuur 2 getoond hoe de waarde van de eerste consolidatiespanning de grootte van de cohesie bepaalt. Het artikel beschrijft verder de moeilijkheden die zijn ontstaan bij het ontwikkelen van een proevenverzameling voor veen. De spreiding is groot en de sterkte in het algemeen erg laag. De multi-stage procedure is in dit geval slechts ten dele debet aan de problemen. De single-stage procedure doorgezet tot bezwijken eindigt bij veen namelijk bijna altijd bij de s’3 = 0 conditie waarbij w ’=90° wordt berekend. Het hanteren van een rek-criterium in de (isotroop geconsolideerde) triaxiaalproef voor veen is daarom een praktische kunstgreep om tot een bruikbare waarde van de sterkte te komen. De keuze voor slechts 2% leidt echter tot waarden die irreëel laag zijn; in vele gevallen zelfs lager dan de schuifspanning die hoort bij de neutrale één-dimensionale toestand! Het schuifsterktegedrag van Nederlandse humeuze klei en veen is contra-intuïtief en stelt ‘de rekenaar’ voor de nodige problemen. Het 2 - 5% rekcriterium in de triaxiaalproef is als oplossing van die problemen aanvaardbaar als praktische kunstgreep. De verstoring door de multi-stage procedure echter niet. Die is juist in slappe klei en veen groot. De single-stage procedure moet daarom de norm zijn. Het is daarbij, in tegenstelling tot de mening van de auteur, niet nodig om steeds drie identieke monsters te beproeven. Binnen de regionale proevenverzameling is elk individueel resultaat van een single-stage triaxiaalproef een steekproef van de schuifsterkte van een grondlaag. Statistische analyse vindt niet noodzakelijkerwijs plaats op de geconstrueerde bezwijkomhullende van steeds drie identieke monsters, maar rechtstreeks op de steekproeven van de schuifsterkte. Het te hanteren rekcriterium bij toepassing van

de single-stage triaxiaalproef zal nog nader bepaald moeten worden. Type grond, en isotrope cq. anisotrope consolidatie speelt daarin een rol. Onderzoek door Deltares naar de verhouding tussen de cel- en multi-stage triaxiaalparameters resulteerde destijds (2000) in de aanbeveling om voor humeuze klei, 2% rek te hanteren, en voor veen, 5%. In dat licht is de keuze van de auteur voor 2% rek bij veen wellicht te behoudend. Naar verwachting zal bij keuze voor een hogere rekmaat ook de relatieve spreiding afnemen. Loslaten van de multi-stage triaxiaalproef zal vermoedelijk resulteren in lagere sterkte bij geringe bovenbelasting. De geringe cohesie uit single-stage proeven zal ondanks de hogere w ’ aan de teen van kaden resulteren in geringere schuifsterkte. Deltares werkt in het kader van het project Sterkte en Belasting Waterkeringen (SBW) aan een betere beschrijving van de sterkte van humeuze klei en (vooral) veen. In dit project wordt een methode ontwikkeld voor het toetsen van de taludstabiliteit van dijken en kaden uitgaande van ongedraineerd grondgedrag. Bezwijken van grondconstructies op en van slappe grond gebeurt in het algemeen onder ongedraineerde condities, zodat de ongedraineerde aanpak onontkoombaar is. Tevens wordt onderzoek gedaan naar de simple shear proef als vervanging voor de triaxiaalproef op veen. Het voordeel van de simple shear proef is het waarheidsgetrouwe afschuifmechanisme die het oplegt – het nadeel echter het niet bekend zijn van de volledige spanningstoestand. Een oplossing hiervoor kan zijn om van een glijvlak in veen alleen de verticale projectie te beschouwen en hierop de gemeten s’v - th toe te passen. Evert den Haan Alexander van Duinen Cor Zwanenburg Deltares

Ingezonden Weerwoord op Reactie* van Fugro Ingenieursbureau op ‘Nieuw Hoog Catharijne, ontwerp 5-laags ondergrondse parkeergarage’ – A.E.C. van der Stoel, H.C. van de Graaf,D. Vink, H. Ali; in Geotechniek 2009-2, pag. 28-33. *Verschenen in Geotechniek 2009-4 In het artikel is voor de bepaling van de stijfheidseigenschappen van de grond onder meer gebruik gemaakt van een nieuwe in-situ onderzoektechnek, de conusbelastingsproef. In de reactie van Fugro ingenieursbureau wordt een aantal kritische kanttekeningen geplaatst bij deze proef. In dit weerwoord gaan enkele auteurs van het artikel kort hierop in. Geen enkele onderzoekstechniek is perfect, zeker in de geotechniek; de kracht van elke proef ligt in de combinatie met en relatie met andere soorten proeven. De proef is ontwikkeld door een gedegen team, waarbij middels de inbreng van elk teamlid de proef zowel theoretisch onderbouwd als praktisch uitvoerbaar is. Het team wordt

gevormd door het Laboratoire des Ponts et Chaussées te Parijs, de Université Blaise Pascal in Clermont Ferrand, Fondasol en Lankelma, voor het project Nieuw Hoog Catharijne versterkt met Crux Engineering. Inderdaad is de proef een herbelastingsproef, maar dit geldt ook voor bijvoorbeeld een triaxiaalproef, als men zich realiseert welke spanningen er op een zandmonster komen als men een ongeroerd monster neemt met een Ackermann steekapparaat (propvorming) en welke krachten er op een zandmonster worden uitgeoefend als dit in het laboratorium wordt verdicht tot de in-situ dichtheid. Het werkelijke gedrag van grond wijkt sterk af van elastisch lineair gedrag, dus moet men zich bij iedere modulus rekenschap geven van het spanningspad, de spanningsgeschiedenis, het begin- en eindpunt van de meting, enz.; bij de conusbelastingsproef zijn deze invloeden goed te bepalen. Het nauwkeurig meten van de puntverplaatsing is inderdaad moeilijk; het door Fugro genoemde verschijnsel dat de sondeerstreng in meer of mindere mate kan doorbuigen en een spiraal kan vormen kan inderdaad voorkomen, maar

dat zal gezien onze ervaringen alleen optreden bij (zeer) grote diepten, gecombineerd met een zeer grote wegdrukkracht en dan ook pas in het laatste deel van de kromme; of dit verschijnsel inderdaad optreedt is te constateren uit de mate van terugvering van de kop van de sondeerstreng na ontlasten; het meten van deze ontlasting maakt daarom deel uit van het nieuwe proefprotocol. Validatie van de proefresultaten is niet alleen gedaan bij Nieuw Hoog Catharijne in Utrecht (zand) maar tevens in stijve tertiaire klei (Merville, Noord-Frankrijk). Verder validatie kan het best in het kader van het geotechnisch onderzoek voor bouwprojecten plaats vinden. Hierbij zal overigens een deel van de hiermee gemoeide kosten gedragen worden door bovengenoemd projectteam. Wij hopen tenslotte dat dit een stimulans zal vormen om aan het goede voorbeeld van CORIO een vervolg te geven en deze, in onze ogen voor geotechnisch Nederland waardevolle proef, verder in de markt te implementeren Henk van de Graaf Lankelma Almer van der Stoel Crux Engineering BV

Xxxxxxxxxxxxxx

agenda 2010 = Organisatie

Internationale Congressen

Cursussen Op het moment van drukken van dit januarinummer waren de volgende cursussen en symposia bekend. Voor een actueel overzicht verwijzen wij u naar de websites van de diverse cursusaanbieders. Standard Course on Computational Geotechnics 25 januari Plaxis Damwandconstructies en bouwputten Deltares 4 februari PAO

Info & aanmelding Betonvereniging www.betonvereniging.nl +31-(0)182-539 233 COB www.cob.nl +31-(0)182-540 660 CROW www.crow.nl +31-(0)318-695 300

Grondmechanica en funderingstechniek, basisopleiding (14 avonden) Start: regio Utrecht: 4 feb.; regio Delft: 2 feb. KIVI/NIRIA Elsevier Grondmechanica en funderingstechniek, academy (14 avonden) Start: regio Utrecht: 4 feb.; regio Delft: 2 feb. KIVI/NIRIA Elsevier Eurocode 7: Geotechniek PAO 11 maart Funderingsproblematiek bij houten paalfunderingen en funderingen op staal 22 april PAO

CUR www.cur.nl +31-(0)182-540 600 Deltares Academy www.delftgeoacademy.nl +31-(0)15-269 3752 Deltares www.deltares.nl +31-(0)15-269 3500 Elsevier Opleidingen www.elsevieropleidingen.nl +31-(0)78-625 3888

9th International conference on geosynthetics (IX ICG) 23 -27 maart 2010 Brazilië www.9icg-brazil2010.info 11th GFI International Conference Geotechnical Challanges in Urban Regeneration 26 - 28 mei 2010 Londen www.geotechnicalconference.com 2th International Symposium on Service Life Design for Infrastructure 4-6 oktober 2010 Delft

KIVI NIRIA www.kiviniria.nl +31-(0)70-391 9890 KOAC-NPC www.koac-npc.nl +31-(0)55-543 3100 NGO www.ngo.nl +31-(0)30-605 6399 NSTT www.nstt.nl +31-(0)182-567 380

PAO www.pao.tudelft.nl +31-(0)15-278 4618 PLAXIS www.plaxis.nl +31-(0)15-251 7720 SBR www.sbr.nl +31 -(0)10 - 206 59 94 TI-KVIV www.ti.kviv.be +32-(0)3-260 0840

vraag & antwoord Uit het CGF 1 examen juni 2009

1. Bijgevoegd is een sondering (zie figuur 1) van een locatie in West-Nederland. Maak op grond van de sondering een laagindeling met de grondsoort en bepaal voor elke laag het verzadigd volumiek gewicht g, de effectieve hoek van inwendige wrijving w ' en de effectieve cohesie c'. Gebruik hiervoor Tabel 1 van NEN 6740. De grond-waterstand ligt op NAP - 3,5 m. 2. Een geboorde tunnel met uitwendige diameter van 10 m en een lengte van 1000 m, waarvan zoals gebruikelijk de segmentringen vast aan elkaar zijn verbonden, ligt met de kruin op 6 m minus maaiveld (rekenwaarde). De grondslag bestaat uit 1 m zand, gevolgd door een kleilaag met dikte van 10 m. Daaronder bevindt zich het vaste zand pakket. De stijghoogte van de diepe waterstand en de freatische waterstand liggen beide op 1 m minus maaiveld (Rekenwaarde). De diepteligging van de tunnel moet worden gecontroleerd op opdrijven. De tunnel heeft een neerwaarts gewicht van 341 kN per strekkende m lengte (rekenwaarde). Het opdrijven van de tunnel wordt weerstaan door het gewicht van een moot grond, die onder 2:1 vanaf de kruin van de tunnel aangrijpt (zie figuur 2). De karakteristieke waarde van het volumiek gewicht van het zand bedraagt 17 kN/m3 (boven grondwaterstand). Op de klei zijn over het tunneltracé 50 bepalingen van het volumiek gewicht uitgevoerd, waarbij de volgende resultaten zijn verkregen: Aantal proeven ≥

Totaal

8 16 4 10 12 50

Verzadigd volumiek gewicht

gsat [kN/m3] 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0

Vragen a. Bereken de karakteristieke waarde van het verzadigd volumiek gewicht van de klei. b. Controleer of de ligging van de tunnel voldoet aan de Uiterste Grenstoestand voor het mechanisme opdrijven.

18


Antwoorden Vraag 1 Bijgevoegd is een sondering (zie figuur 1). Bovenkant laag [m NAP]

Grondsoort

Volumiek gewicht Effectieve Effectieve g/gsat [kN/m3] wrijvingshoek cohesie w ' [graden] c' [kPa]

- 2,6 - 3,5 - 4,3 - 5,4 - 7,5 - 9,3 - 9,8 - 11,3 - 11,8 - 18

Uitgedroogde KLEI, schoon, matig vast KLEI organisch, slap VEEN, matig voorbelast KLEI, schoon, slap KLEI, zwak zandig, slap VEEN, matig voorbelast KLEI, schoon, slap (Basis)Veen, matig voorbelast ZAND, matig vast gepakt, schoon (Einddiepte sondering)

14 13 12 14 15 12 14 13 20

17,5 15 15 17,5 22,5 15 17,5 15 32,5

0 0 2,5 0 0 2,5 0 5 0

Vraag 2 a. Karakteristieke waarde voor g De tunnel 1 km lang, alle segment ringen zijn gekoppeld. In dit geval drijft de tunnel als één geheel op en is locaal bezwijken niet aan de orde. De karakteristieke waarde van het volumiek gewicht wordt dus bepaald voor het gemiddelde volgens de formule: ggem = Sg / n = (8*14 + 16*14,5 + 4*15 + 10*15,5 + 12*16) / 50 = 15,0 kN/m3 Standaard afwijking van de steekproef s s = { S (gi -ggem)2 ) / (n-1) } = { [8*(14-15)2 + 16*(14,5-15)2 + 4*(15-15)2 + 10*(15,5-15)2 + 12*(16-16)2] /(50-1)} = 0,74 kN/m3 Variantie v = s / ggem = 0,05

ggem;kar = ≥ggem - t * s / n –> N = 50 –> t = 1,64 ggem;kar = 15 - 1,64 * 0,74 / 50 = 14,8 kN/m3 b. Verticaal evenwicht van de tunnel Opdrijvende kracht per strekkende m' tunnel: Fopw = p/4 * D2 * gwater = p/4 * 102 * 10 = 785 kN/m' Neerwaarts gerichte kracht per strekkende m' tunnel: 341 kN/m' (gegeven). Resultante Fopw;res = 785 - 341 = 444 kN/m' opwaarts gericht (rekenwaarde). Rekenwaarde verzadigd volumiek gewicht van de kleilaag: Rekenwaarde voor effectief gewicht: Totaal effectief gewicht van de kleimoot: Rekenwaarde voor gewicht zand: Totaal gewicht van moot zandlaag: Totale rekenwaarde van het effectieve gewicht grondmoot: Unity check:

aandrijvende kracht 444 kN/m'

gd = 14,8 / 1,1 = 13,5 kN/m3 g'd = 13,5 - 10 = 3,5 kN/m3. [5 m * 10 m + 2 * 1/2 * 2,5 m * 5 m] * 3,5 kN/m3 = 219 kN/m' (rekenwaarde) g'd = 17,0 / 1,1 = 15,5 kN/m3. 1 m * 15,5 m * 15,5 kN/m3 = 240 kN/m' 219 + 240 = 459 kN/m' < weerstandbiedende kracht < 459 kN/m' –> OK

vraag & antwoord Figuur 1

Figuur 2

N. Huybrechts WTCB

Technische commissies

ISSMGE - TC 17 Ground Improvement Het Comité Français de Mécanique des Sols (CFMS) en de Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniek (BGGG) treden sinds 2004 op als gastlanden voor het TC 17 Ground Improvement. CFMS en BGGG nomineerden respectievelijk Serge Varaksin (Ménard Soltraitement) en Jan Maertens (Jan Maertens & Partners bvba en KULeuven) als voorzitters van dit comité. Noël Huybrechts (WTCB) werd aangesteld als secretaris. België en Nederland werden in dit TC vertegenwoordigd door N. Cortlever (Cofra, Nl), Y. Sleuwaegen (Smet boring, B), A. van der Stoel (Crux engineering, Nl), D. Verastegui (UGent, B) en J.C. Verbrugge (ULB, B). Omdat grondverbetering een zeer uitgebreide materie betreft, werden er onder impuls van de voorzitters 7 thematische werkgroepen opgericht (zie tabel 1). Voor elke werkgroep werd een coördinator aangesteld. De voornaamste taak van de werkgroepen bestond erin een beknopte beschrijving te maken van de verschillende technieken die ressorteerden onder hun WG, inclusief een overzicht van recente referenties. De technische beschrijvingen die door de Werkgroepen werden opgesteld zijn beschikbaar op de TC 17 website www.bbri.be/go/tc17

bij de organisatie van of nam het deel aan heel wat evenementen die verband houden met grondverbeterings- of grondverstevigingstechnieken. In het bijzonder kan er echter verwezen worden naar de bijdragen aan de XIVth ECSMGE te Madrid (2007) en aan de XVIIth ICSMGE te Alexandrië (2009), waar het TC telkens een workshop organiseerde. Voor wat betreft deze laatste conferentie droeg TC 17 ook in belangrijke mate bij tot de realisatie van de State-of-theart lecture ‘Construction Processes’ (figuur 1). Dit document, alsook de presentaties in de TC 17 workhops zijn integraal beschikbaar op www.bbri.be/go/tc17. Voor een meer gedetailleerd overzicht van alle activiteiten wordt verwezen naar het administratief rapport dat ter gelegenheid van de ICSMGE te Alexandria (2009) werd opgesteld. Dit rapport is eveneens beschikbaar op de hiervoor vernoemde website. De toekomstige activiteiten van TC 17 zullen in belangrijke mate afhangen van de beslissingen van de nieuwe ISSGME voorzitter die recentelijk werd aangesteld. In elk geval hebben de huidige voorzitters van TC 17 zich geëngageerd om hun activiteiten verder te zetten voor een nieuwe periode van 4 jaar, waarbij er voorgesteld is om de focus te verleggen naar:

In de periode 2004 - 2009 was TC 17 betrokken

Tabel 1 TC 17 Werkgroepen – Coördinatoren WG A Concept and Design

H. Schweiger, Austria

WG B Ground Improvement without admixtures in non cohesive soils

Chairman

WG C Ground Improvement without admixtures in non cohesive soils

J. Chu, Singapore

WG D Ground Improvement with admixtures R. Essler, UK

20

WG E Ground Improvement with grouting type admixtures

M. Chopin, France

WG F Earth reinforcement in Fill

Ph. Héry, France

WG G Earth Reinforcement in Cut

T. Durgunoglu, Turkey


verzamelen en beschikbaar stellen van besteksbepalingen voor grondverbeteringswerken, nagaan van de invloed van de uitrusting op de performantie, methodes voor het realiseren van kwaliteitscontrole tijdens de uitvoering, monitoren van verbeterde grond, uitvoering van grondverbetering in specifieke gronden (bvb. verbrijzelbare zanden, glauconiethoudende zanden, organische gronden, industrieel of baggerslib,…) Ter gelegenheid van de 17th ICSMGE te Alexandria, verdeelde ‘TC 17 Ground Improvement’ een CD-ROM die rapporten en informatie bevat met betrekking tot de TC 17 activiteiten. Deze CD-Rom kan op aanvraag verkregen worden bij [email protected].

Technische commissies Technische Commissies van de ISSMGE JTC = gemeenschappelijke commissie van de ISSMGE met de International Association for Engineering Geology and the Environment (IAEG) en de International Society for Rock Mechanics (ISRM) JTC 1 JTC 2 JTC 3 JTC 4 JTC 5 JTC 6 JTC 7

Landslides and Engineered Slopes Representation of Geo-Engineering Data Education and Training Professional Practice Sustainable Use of Underground Space Ancient Monuments/Historic Sites Soft Rocks and Indurated Soils

TC = internationale technische commissie van de International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE) TC 1 TC 2 TC 3 TC 4 TC 5 TC 6 TC 8 TC 16

ERTC = Europese regionale technische commissie ERTC 3 ERTC 7

Piles Numerical Methods in Geotechnical Engineering ERTC10 Evaluation Committee for the Application of EC 7 ERTC12 Evaluation Committee for the Application of EC 8

TC 17 TC 18 TC 23 TC 28 TC 29

Coastal Engineering and Dyke Technology Physical Modelling in Geotechnics Geotechnics of Pavements Earthquake Geotechnical Engineering and Associated Problems Environmental Geotechnics Unsaturated Soil Frost Geotechnics Ground Property Characterization from In-Situ Tests Ground Improvement Deep Foundations Limit State Design in Geotechnical Engineering Underground Construction in Soft Ground Laboratory Stress Strain Strength Testing of Geomaterials

TC 32 TC 33 TC 34 TC 35 TC 36 TC 37 TC 38 TC 39 TC 40 TC 41

Engineering Practice of Risk Assessment and Management Geotechnics of Soil Erosion Prediction and Simulation Methods in Geomechanics Geo-Mechanics from Micro to Macro Foundation Engineering in Difficult Soft Soil Conditions Interactive Geotechnical Design Soil-Structure Interaction Geotechnical Engineering for Coastal Disaster Mitigation and Rehabilitation Forensic Geotechnical Engineering Geotechnical Infrastructure for Mega Cities and New Capitals

Meer informatie over de vertegenwoordigingen: Nederland: http://afdelingen.kiviniria.net/geotechniek België (alleen leden): www.bggg-gbms.be

Afdeling Geotechniek

KIVI NIRIA

Levenlang Leren In het kader van het thema Levenlang Leren is Kivi-Niria Geotechniek medio vorig jaar begonnen met het erkennen van vakinhoudelijke geotechnische cursussen door hier Professional Development Hours (PDH’s) aan toe te kennen. PDH’s zijn daarbij gedefinieerd als de som van effectieve kennis-contacturen (bijwonen van voordrachten met een aantoonbare kennis component, oefeningen of trainingen onder begeleiding, dus exclusief pauzes). Om voldoende draagvlak te creëren zijn wij eenvoudig begonnen met het toekennen van PDH’s zonder hierbij eisen te stellen aan de hoeveelheid PDH’s die gedurende een bepaalde periode zou moeten worden verworven. Echter, behaalde cq. te behalen PDH's zouden zowel door werknemers als werkgevers in het kader van functionerings-/ontwikkelings-/beoordelingsgesprekken aan de orde gesteld kunnen worden, waardoor het systeem ook zonder opgelegde criteria kan werken. Een lijst met door KiviNiria Geotechniek erkende cursussen waarvoor PDH's kunnen worden behaald is beschikbaar op onze website via onderstaande link. Medio 2009 heeft een evaluatie plaatsgehad van de eerste stap op dit gebied, waarvan de uitkomst positief is gebleken. Dit heeft ons doen besluiten om het systeem uit te breiden. Bij deze willen wij u over de volgende stappen informeren. De belangrijkste uitbreiding die wij beogen is een verruiming van het zuiver geotechnische vakgebied in de richting van geo-engineering (geotechniek, funderingstechniek, grondwatertechniek en hydrologie, ondergronds bouwen, ingenieursgeologie, geo-energie

22


en geo-environmental engineering). Voorwaarde is wel dat het cursussen betreft die voor het grootste deel (tenminste 80%) een technisch-inhoudelijke component hebben. Overige criteria staan hieronder vermeld: Het moet gaan om een gedegen

vakinhoudelijke technische cursus van minimaal HBO-niveau met een duidelijk omschreven programma op het gebied van de geo-engineering. De cursus moet worden gegeven door ervaren docenten. De cursus moet worden geëvalueerd. Aan het eind van de cursus worden certificaten uitgereikt waarop de gevolgde cursus staat vermeld; op deze certificaten dient het aantal PDH’s alsmede het speciale Kivi-Niria logo te worden vermeld. De commissie Opleidingen van Kivi-Niria Geotechniek besluit uiteindelijk over het al dan niet erkennen van een cursus. Wij nodigen cursus-organiserende instellingen van harte uit om cursussen, die aan bovenstaande criteria voldoen, voor te dragen voor erkenning door Kivi-Niria Geotechniek. Voor de duidelijkheid wordt vermeld dat congressen, seminars, lezingen of (project)presentaties niet worden gehonoreerd met PDH's omdat de inhoud en het ‘leereffect’ hiervan slecht meetbaar zijn. Dat neemt niet weg dat Kivi-Niria Geotechniek haar leden het bezoeken van dergelijke bijeenkomsten van harte aanbeveelt. Nieuw wordt ook dat leden verworven PDH’s binnenkort via hun

Meer informatie naar erkende cursussen waar PDH’s kunnen gehaald worden kijk op: http://afdelingen.kiviniria.net/ geotechniek/PAG000004283/ Levenlang-leren.html persoonlijke account op de KiviNiria website kunnen administreren. Deze faciliteit zal naar verwachting komende winter beschikbaar komen. Medio 2010 zal opnieuw worden geëvalueerd of het systeem is aangeslagen, welk vervolg het zou moeten krijgen en hoe e.e.a. door Kivi-Niria verder kan worden gefaciliteerd. We hopen van harte dat dit idee massaal wordt ondersteund en houden u op de hoogte van de verdere ontwikkelingen. Namens Kivi-Niria Geotechniek, Ronald Brinkgreve

KIVI NIRIA is dé Nederlandse beroepsvereniging van en voor ingenieurs, opgeleid aan universiteiten en hogescholen, en vormt een hoogwaardig technisch kennis- en kennissennetwerk. Hiermee maakt KIVI NIRIA , het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs, het belang van techniek zichtbaar in onze samenleving en ondersteunt ingenieurs bij het uitoefenen van hun belangrijke taak. Ingenieurs staan aan de basis van innovatie, doordat zij hun technische kennis weten toe te passen ten behoeve van ontwikkeling in de maatschappij. Waarom een Afdeling Geotechniek? Geotechniek volgens Van Dale: de toegepaste wetenschap, die zich bezighoudt met het gedrag van grond en rots, ten behoeve van het ontwerpen en uitvoeren van gronden kunstwerken Dit klinkt erg abstract, maar in de praktijk zijn er maar weinig ingenieurs die niet met geotechniek te maken krijgen. Denk maar eens aan de fundering van een weg of gebouw, het aanbrengen van waterdichte schermen bij een bodemsanering of het verplaatsen van grond bij het baggeren of boren van een tunnel. Daarom dus een Afdeling Geotechniek.

Aanmelden of meer informatie over KIVI NIRIA Geotechniek ? Meer informatie over de Afdeling Geotechniek kunt u vinden op www.kiviniria.nl/geo of bij Marty Herrmann, KIVI NIRIA Kamer TU Eindhoven, Tel. 040-247 29 49 (ma t/m vrij 10 - 14 uur), E-mail [email protected] Meer informatie over KIVI NIRIA: www.kiviniria.nl

Netwerk en Communicatie De Afdeling Geotechniek vormt een netwerk van mensen werkzaam op het vakgebied, mensen die het vak studeren en andere geïnteresseerden. Dit netwerk strekt zich uit over de grenzen van ons land en uit zich in nauwe samenwerking met soortgelijke verenigingen binnen Europa. Jaarlijks organiseert de afdeling tal van activiteiten, waarvan een aantal op Europees niveau in samenwerking met anderen. KIVI NIRIA Geotechniek is tevens founding partner van Geonet, het onafhankelijk platform voor interactief geotechnisch Nederland (www.geonet.nl). Alle leden van KIVI NIRIA Geotechniek kunnen zich gratis abonneren op het vakblad Geotechniek. Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vakblad dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele geotechnisch vakgebied te kweken. Het vakblad verschijnt vier maal per jaar (excl. specials). Activiteiten De Afdeling Geotechiek geeft steun aan wetenschappelijk onderzoek en helpt mee aan de ontwikkeling van diverse cursussen op het vakgebied. Daarnaast organiseert de afdeling de Funderingsdag en de Geotechniekdag en vele excursies, lezingen en symposia. Ook voor jonge leden is de afdeling actief. Zo levert zij een bijdrage aan de Young Geotechnical Engineers Conference en er is een speciale afstudeerdersmiddag.

Normen en Waarden Ir. M. Korff

Evaluatie Eurocode 7 Deze rubriek besteedt aandacht aan de nationale en internationale normontwikkeling. In deze bijdrage wordt aandacht besteed aan de evaluatie van Eurocode 7. Deze rubriek verschijnt onder verantwoordelijkheid van de redactie van Geotechniek en komt tot stand met medewerking van de leden van de normcommissies.

2. Fundering op staal, horizontale en verticale belasting op klei; 3. Paal fundering in klei; 4. Grond en waterdruk op een verticale wand; 5. Grondlichaam op veen; 6. Paalfundering in dichtgepakt zand. Van opdracht 1 en 6 is hieronder de opgave kort weergegeven.

Inleiding Iedereen weet dat de Eurocode, ondanks dat deze bedoeld is voor harmonisatie van het ontwerpproces, er nog niet toe heeft geleid dat in alle Europese landen een paalfundering hetzelfde veiligheidsniveau heeft, laat staan dat dezelfde berekeningsmethode wordt gebruikt om hiertoe te komen. Dit gegeven is echter geen reden om niet vooruit te denken aan verdere harmonisatie. De ISSMGE heeft een Europese technische commissie (ETC10) opgericht met als doel het ontwerpproces van constructies met Eurocode 7 te evalueren door middel van ontwerpvoorbeelden. In 2005 is al eens een dergelijke vergelijking gemaakt waaruit een grote spreiding bleek in de resultaten. Deze vergelijking kan worden opgevraagd via www.eurocode7.com/etc10. In 2009 is een nieuwe vergelijking gestart. Dit artikel geeft een voorbeeld van de opgaven en dient als uitnodiging voor iedere geotechnisch adviseur om één of meerdere ontwerpopdrachten uit te voeren met behulp van de Eurocode en deze in te dienen bij ETC10. Alle achtergrondinformatie bij de opdrachten kan worden gevonden op www.eurocode7.com/etc10. Er zijn ontwerpopdrachten voor: 1. Fundering op staal, verticale belasting op zand;

Figuur 1 Fundering op staal.

24


Ontwerpopdracht 1 - Fundering op staal met verticale belasting op dichtgepakt zand De vierkante fundering is gemaakt van beton met een volumiek gewicht van 25 kN/m3 is is ingebed op een diepte van 0.8 m. De grond boven dit niveau is niet verstoord. De fundering dient ontworpen te worden op de volgende belastingen: Permanent: Verticaal Gv,k = 1000 kN, exclusief het gewicht van de fundering Horizontaal: Gh,k = 0 kN Variabel: Verticaal Qv,k = 750 kN Horizontaal Qh,k = 0 De ondergrond bestaat uit een zeer dicht fijn glaciaal zand met een gemiddelde korrelgrootte van 0,14 mm. Het volumiek gewicht van de grond is 20 kN/m3 en de relatieve dichtheid dicht bij de

Figuur 2 Sondering opdracht 1.

100%. Het grondwater bevindt zich 6 m onder het maaiveld. Het watergehalte boven het grondwaterniveau is 71%. Op een diepte van 8 m onder het zand wordt rots aangetroffen. Zie figuur 1 voor de geometrie en figuur 2 voor één van de sonderingen. De fundering dient te worden ontworpen volgens Eurocode 7. Bepaal op basis hiervan de benodigde breedte van de fundering bij een maximale zetting van 25 mm. Effecten van vorst en vegetatie kunnen worden weggelaten. De levensduur bedraagt 50 jaar. Ontwerpopdracht 6 – Paalfundering in zand De fundering van een gebouw bestaat uit geboorde palen met een diameter van 450 mm, hart op hart 2 m. De palen staan in een matig tot dichtgepakt zand. De boorpalen worden gemaakt met behulp van een tijdelijke casing gevuld met water en dezelfde dag gevuld met beton. De belasting op de palen bedraagt: - karakteristieke verticale permanente belasting 300 kN - karakteristieke verticale variabele belasting 150 kN. Het betreft een klein project en proefbelastingen zijn niet voorzien.

Normen en Waarden Het zand is van Pleistocene oorsprong en fijn tot middelgrof. De afzetting is horizontaal. Op het zand bevindt zich een Holoceen pakket van losgepakt zand, slappe klei en veen (zie figuur 3). Er is 1 sondering uitgevoerd op een afstand van 5m van de boring. De sondering is uitgevoerd zonder kleefmeting of waterspanning. Het maaiveld bevindt zich 2,5 m boven het referentieniveau. Er wordt geen ophoging uitgevoerd op maaiveld. Het grondwater bevindt zich 1,4 m onder het maaiveld. Bepaal de benodigde lengte van de palen. Om mee te doen met de opdrachten van ETC10 dient een vragenlijst te worden ingevuld als antwoord van de opgave. Deze vragenlijst is ook te vinden op www.eurocode7.com/etc10. Let op: de deadline op de website is formeel al verstreken. Inzendingen zijn echter tot begin 2010 nog zeer welkom.

Figuur 3 Grondonderzoek opdracht 6.

Figuur 4 Geometrie paalfundering.

CUR Bouw & Infra Info Nieuw perspectief in Funderingen en Bouwputten Het Delft Cluster/ CUR programma Nieuw Perspectief in Funderingen en Bouwputten bevindt zich in de laatste fase van het proces. De vier eindproducten, waaraan momenteel in de vier commissies de laatste hand wordt gelegd, zijn vrijdag 30 oktober in Delft gepresenteerd op de conferentie Kennis naar de Markt, de afsluitende bijeenkomst van het Delft Cluster programma. Vanuit CUR Bouw & Infra, het COB en het CROW wordt de komende maanden, op basis van de gesondeerde belangstelling, een voorstel uitgewerkt om in het kennisdomein Funderingen, Bouwputten en Grondonderzoek een vervolgtraject op te zetten, dat sterk gekoppeld is aan de uitvoeringspraktijk. Info: [email protected]

Commissie Axiaal belaste palen In oktober 2009 heeft de laatste commissie vergadering plaats gevonden. In deze vergadering is de definitieve versie van het Delft Cluster rapport besproken en door de commissie vastgesteld. De commissie concludeert daarin dat de onderzoekers een uitstekende prestatie hebben geleverd. Door gebrek aan voldoende paaltesten zijn er echter alleen concrete resultaten bereikt bij de grondverdringende paalsystemen. De commissie, met daarin de sectorpartijen, beveelt daarom aan dat er landelijk meer testen op de nu beschikbare en nieuw te ontwikkelen paalsystemen uitgevoerd gaan worden. Een CUR richtlijn 'Testen van Axiaal belaste paalsystemen' wordt daarbij als logische vervolgstap gezien. CUR Bouw & Infra zal daartoe het initiatief nemen. Het eindrapport ‘Axiaal belast palen’ zal begin 2010 beschikbaar komen. Info: [email protected]

26


Commissie Meten en Monitoring Bouwputten De eindtekst van de richtlijn ‘Meten en monitoren van bouwputten’ is geredigeerd en is in november 209 definitief vastgesteld. De richtlijn zal begin 2010 in drukvorm beschikbaar komen. In haar voorwoord concludeert de commissie dat, uitgaande van goede contractuele inbedding, de inrichting van een goed meet- en monitorprogramma voor bouwputten mogelijk is. Op basis van de nu beschikbare meet- en monitoringtechnieken en door systematische risicoanalyse kan voor bouwputten een effectief monitoringplan opgesteld worden. Brede toepassing van deze richtlijn, in alle fasen van het bouwproces, zal de aanwezige risico's sterk reduceren, de faalkosten verminderen en de hinder en overlast voor de omgeving beperken. Tevens beveelt de commissie twee vervolgtrajecten aan: Instelling van een praktijkcommissie 'Meten en monitoren van bouwputten' om te bevorderen dat het bereikte resultaat maximaal gaat doorwerken in de praktijk en tijdig wordt aangepast aan de opgedane ervaringen en nieuwe ontwikkelingen. Ontwikkelen van een ‘Richtlijn ontwerp van bouwputten’, een eenduidige, sectorbreed gedragen richtlijn die alle beschikbare bouwputkennis en bouwput ervaring ontsluit en voor de kenniswerkers optimaal toegankelijk maakt. CUR Bouw & infra zal beide onderwerpen in haar programma voor de komende jaren opnemen. Info: [email protected]

Commissie Snelle Paaltesten De eindtekst van de richtlijn 'Snelle Paaltesten' en het voorwoord van de commissie zijn door de commissie vastgesteld. Het drukproces is in

gang gezet. Verwacht wordt dat de richtlijn begin 2010 beschikbaar zal komen. Meer weten: [email protected]

Commissie Door grond horizontaal belaste palen De eerste volledige versie van de ontwerprichtlijn 'Door grond horizontaal belaste palen' is in oktober in de commissie besproken. In november 2009 is de eindtekst door de commissie vastgesteld, inclusief het voorwoord. Dit betekent dat de richtlijn begin 2010 in druk beschikbaar zal komen. Info: [email protected]

Blijvend Vlakke Wegen Ook de eindproducten van het Delft Cluster/ CUR/ CROW programma Blijvend Vlakke Wegen zijn op de Delft Cluster manifestatie ‘Kennis naar de Markt’ gepresenteerd. CROW, Deltares en CUR Bouw & Infra hebben het initiatief genomen om de kennisontwikkeling en kennisdoorwerking in het domein wegeninfrastructuur te continueren. De opbouw van het vervolgtraject, het programma ‘Blijvend Vlakke Wegen in de Praktijk’ is gestart en zal in april 2010 op het CROW XL congres worden gepresenteerd. Info: [email protected]

Commissie Paalmatrassystemen De ontwerprichtlijn ‘Paalmatrassystemen’ is op 15 oktober 2009 in de commissievergadering vastgesteld. Op de Geotechniekdag 2009 is het bereikte eindresultaat gepresenteerd. Met de CUR/ CROW/ DC ontwerprichtlijn 'Paalmatrassystemen' krijgt de sector de beschikking over een richtlijn die bredere toepassing van paalmatrassystemen in Nederland zal bevorderen. Door toepassing van paalmatrassystemen wordt snellere aanleg van

infrastructuur mogelijk, worden kwetsbare objecten beschermd en wordt de overlast en hinder tijdens aanleg en beheer gereduceerd en nemen de onderhoudslasten af. De commissie beveelt opdrachtgevers van paalmatrassystemen aan hun projecten te voorzien van meetinstrumentarium en een monitoringprogramma in het beheer op te nemen. Een breed uitgevoerd monitoringprogramma zal een belangrijke bijdrage leveren aan verdere kennisontwikkeling en optimalisatie van het ontwerp van paalmatrassystemen. De commissie beveelt tevens aan, door instelling van een praktijkcommissie Paalmatrassystemen, een vervolgtraject op te starten voor verdere doorwerking van de nu beschikbare kennis. Info: [email protected]

Grondonderzoek (in de tenderfase) De komende maanden zal de commissie haar activiteiten voor fase 1 van het werkpakket, het grondonderzoek voor weginfrastructuur, afronden. Fase 2, grondonderzoek bij haveninfrastructuur, grote kunstwerken, tunnels en bruggen, zal daarna, mede op basis van financiering uit het Rijkswaterstaat Geoimpuls programma, ter hand worden genomen. Dit betekent dat de bereikte resultaten uit de eerste fase niet in druk, maar alleen digitaal beschikbaar zullen komen. Naar verwachting zal de volledige richtlijn ‘Grondonderzoek in de tenderfase’ eind 2010 beschikbaar komen. Info: ton.siemerink@ curbouweninfra.nl

Toezicht op de realisatie van paalfunderingen In de vorige uitgave van Geotechniek is over dit onderwerp gerapporteerd. Inmiddels kan worden gemeld dat CUR-Aanbeveling 114 ‘Toezicht op de realisatie van paalfunderingen’ is verschenen. Er is

CUR Bouw & Infra Info zoveel vraag naar deze Aanbeveling dat de eerste oplage van 250 stuks in ‘no-time’ was uitverkocht. Het is goed om te vermelden dat naast een brede vertegenwoordiging uit de bouwsector ook Bouw- en Woningtoezicht heeft deelgenomen aan de commissie die deze Aanbeveling heeft opgesteld. Toepassing van deze Aanbeveling en daarmee verhoging van de kwaliteit van een paalfundering, komt echt goed van de grond als de opdrachtgever in het bestek (of in een DC(M) contract) CUR-Aanbeveling 114 van kracht verklaart. Op die manier wordt een sterke impuls gegeven aan verbetering van de kwaliteit van de fundering van gebouwen en objecten waar een paalfundering

wordt toegepast. Om het gebruik ervan in de praktijk te ondersteunenheeft de commissie een aantal standaard formulieren ontwikkeld voor de dagelijkse praktijk (vergaderstaat heibespreking en een set heien boorstaten). Deze standaardvergaderstaat en de set heien

boorstaten zijn te downloaden onder www.curbouweninfra.nl > publicaties > downloads > CURAanbeveling 114. Ook te verkrijgen via de webwinkel van CURNET voor (www.curnet.nl) voor de prijs van € 35,-. Meer info: [email protected]

Postbus 420 2800 AK GOUDA Bezoekadres Groningenweg 10 2803 PV Gouda Tel. 0182-540620 / 0182-540630 Fax 0182-540621 [email protected] www.curbouweninfra.nl

Jacco Haasnoot CRUX Engineering

Jan de Vos Geomet

Leren van geotechnisch falen

Case Depot IJsseloog Inleiding In dit artikel wordt in het kader van het CUR project ‘Leren van geotechnisch falen’ verslag gedaan van de case Depot IJsseloog. Achtergronden van het CUR project zijn gegeven in referentie [1]. De bouw van het depot IJsseloog – een baggerspeciebergingslocatie in het Ketelmeer – heeft tijdens de uitvoering geleid tot verschillende problemen waarin de praktijk anders bleek te zijn dan in de ontwerpen besteksfase was verondersteld. In een aantal gevallen heeft dit tot grote consequenties geleid voor de tijdplanning en kostenraming. Na afloop van het project is door de opdrachtgever Rijkswaterstaat een evaluatie uitgevoerd

van een aantal geotechnische probleemsituaties [2]. De analyse van deze case in het kader van ‘Leren van geotechnisch falen’ is met name op basis van deze evaluatie gedaan. Het depot IJsseloog beslaat een oppervlak van circa 250 hectare en heeft de vorm van een eiland. Het ligt in het midden van het Ketelmeer, ten westen van de lijn Ketelhaven-Schokkerhaven. Het eigenlijke depot bestaat uit een diepe put (bodem op NAP 44,50 m) en is omgeven door een Ringdijk (kruin op NAP +10,00 m), die is opgebouwd uit zand dat bij het graven van de put is vrijgekomen. Aan de zuidkant van het depot is een voorzieningenterrein en een werkhaven aangelegd ten behoeve van exploitatie en beheer met aan de noorden oostkant een natuur- en recreatiegebied (figuur 1).

De milieueffectrapportage voor het project is gestart in 1990, gevolgd door een ontwerp en bestek dat is gemaakt door Rijkswaterstaatdiensten en marktpartijen. Begin 1996 is door de aannemerscombinatie met de realisatie gestart. Het depot is in 1999 opgeleverd. Het project werd gekenmerkt door een hoge tijdsdruk en een gelimiteerd budget. Gedurende het proces vanaf de planfase tot en met de exploitatie is men tegen een aantal geotechnische problemen aangelopen die illustratief zijn voor een project van deze omvang en omstandigheden, maar zeker niet exclusief zijn. De geconstateerde geotechnische problemen kunnen zich dus ook zeer goed in projecten van kleinere omvang manifesteren.

Beschrijving project en problemen De realisatie van het depot IJsseloog wordt gekenmerkt door een grote hoeveelheid nat grondverzet. De oorspronkelijke waterbodem bevond zich op circa NAP -4 m. De bodemopbouw bestaat grofweg uit 1 meter klei met daaronder 2 meter veen. Op circa NAP -7 m begint het pleistoceen zand. Het natuurgebied, grenzend aan de oostzijde van de Ringdijk, zou worden aangelegd met holoceen materiaal gewonnen bij het ontgraven van de put. De kleikade die het natuurgebied aan de oostzijde afsluit zou worden opgebouwd uit holoceen materiaal, vrijkomend uit de cunetten onder de Ringdijk. De resterende Holocene grondlaag vormt een afscheiding met het pleistocene zand, waardoor verspreiding van verontreinigingen naar de ondergrond wordt tegengegaan.

Locatiekeuze in de Planfase

Figuur 1 Depot IJsseloog (bron: Google Maps)

28


In de eerste fase van de milieueffectrapportage is grondonderzoek gedaan, bestaande uit zeven ondiepe boringen. Verder is gebruik gemaakt van drie diepe boringen uit het archief. Op basis van deze gegevens is een globale bodemopbouw bepaald. In de tweede fase van de milieueffectrapportage, toen de voorkeurslocatie bekend was, is aanvullend grondonderzoek uitgevoerd bestaande uit vijf sonderingen, één diepe boring en twee ondiepe boringen. Het doel van het aanvullende grondonderzoek was het nader inventariseren van de bodemopbouw in het voorkeursgebied en het bepalen van geotechnische


parameters die nodig waren voor het voorontwerp van de Ringdijk, het baggeren van de put en de kwaliteitsbeoordeling van mogelijk te verkopen zand. Op dat moment is de aanwezigheid van een oude zandwinput gevuld met slappe grondlagen in het projectgebied ontdekt. Echter, de milieueffectrapportage was intussen in een zodanig ver stadium dat een locatiewijziging nieuwe procedures en daarmee grote vertraging tot gevolg zou hebben. In het ontwerpstadium is uitgebreid grondonderzoek uitgevoerd waarbij nog een tweede geotechnische probleemgebied naar voren kwam, namelijk een geulafzetting in het noorden van het project. Het wijzigen van de locatie was toen echter niet meer mogelijk. Bij het kiezen voor summier grondonderzoek en een beperkt raadplegen van archiefgegevens in een vroeg stadium moet men zich realiseren dat de onzekerheidsmarge in de opbouw en samenstelling van de ondergrond groot is. Deze marge kan verkleind worden door juist in het beginstadium uitgebreider grondonderzoek te doen, waardoor de geotechnische consequenties van de keuze voor de locatie beter kunnen worden beoordeeld.

Werken met slappe grond Het nat werken met slappe grond heeft tot problemen in de uitvoering geleid met vertraging en meerkosten tot gevolg. De volgende aspecten zijn problematisch gebleken, deze worden in de volgende paragraaf nader beschouwd.

Taludhelling in holoceen materiaal Het natuurgebied zou worden aangelegd met holoceen materiaal dat gewonnen is bij het ontgraven van de put. De uitvoeringsmethodiek was afgestemd op een taludhelling van holoceen materiaal van 1:4 tot 1:10. In de uitvoering bleek dat tijdens het graven deze taludhelling wel gerealiseerd werd. Echter, de taludhelling van het gestorte materiaal bleken flauwer dan 1:20. Samenstelling van het Holoceen materiaal Volgens de beschikbare geotechnische gegevens bestond de ondergrond uit 1 meter klei met daaronder 2 meter veen. De klei bleek in de praktijk veel veniger te zijn. Oppersingen van holoceen materiaal Tijdens het gefaseerd aanbrengen van de Ringdijk zijn oppersingen van holoceen materiaal opgetreden, waardoor de uitvoering tijdelijk stil werd gelegd. De ondergrond bleek minder snel te consolideren dan op basis van berekeningen was voorspeld. De ophoogschema's voor de verschillende dijkvakken moesten worden aangepast met vertraging in de uitvoering tot gevolg.

Invloed op de omgeving Het verwijderen van de holocene grondlaag ten behoeve van de aanleg van het depot heeft in de nabijgelegen Noordoostpolder kwel veroorzaakt die omvangrijker bleek te zijn dan verwacht (figuur 2). Daarbij was plaatselijk sprake van verzilting. De situatie, die ongeveer twee jaar heeft geduurd, heeft geleid tot circa 100 schadeclaims, waarvan een groot deel is toegekend. De verhoogde kwel leidde tevens tot een potentieel

risico voor de stabiliteit van de polderdijken. Uit onderzoek bleek echter dat de veiligheid van de waterkering gewaarborgd was. Als gevolg van deze problematiek zijn relatief grote bijkomende kosten gemaakt. In de ontwerpfase zijn grondwatermodelberekeningen uitgevoerd. Hierbij werd een relatief kleine stijghoogte verhoging in het pleistoceen voorspeld. Een belangrijke aanname in de onderliggende beschouwingen was de intredeweerstand in het depot tijdens de ontgravingswerkzaamheden. Deze werd gebaseerd op ervaring bij zandwinputten in het IJsselmeergebied. Tijdens de uitvoering bleek echter dat de stijghoogte een factor 2 groter was dan voorspeld. Na analyse en aanpassing van de rekenmodellen bleek dat bij het in hoog tempo ontgraven van een put, een veel kleinere gemiddelde intredeweerstand in het ontgraven gebied optreedt, dan bij een langzaam ontgraven zandwinningslocatie. In een relatief langzaam ontgraven zandwinput krijgen fijne delen de tijd om te bezinken zodat een waterremmend laagje wordt afgezet op de bodem van de put. Bij het relatief snel baggeren van het depot kan een dergelijk laagje niet ontstaan waardoor de intredeweerstand relatief laag blijft. Daarnaast speelt de dikte van de holocene deklaag een belangrijk rol. De kwel manifesteerde zich namelijk nauwelijks in de nabijgelegen oostelijke Flevopolder, alwaar de holocene deklaag dikker is en een regelmatiger verloop kent ten opzichte van de Noordoostpolder.

Figuur 2 Verhoogde kwel in de polder als gevolg van het ontgraven van het depot.


29


Schade aan de dijken tijdens exploitatie Voor het tegengaan van verontreiniging naar de omgeving wordt de waterstand in het depot lager gehouden dan in het pleistoceen zand zodat de grondwaterstroming altijd richting het depot is. Aan het binnentalud van de Ringdijk is op verschillende plaatsen schade geconstateerd ter hoogte van de bekledingsconstructie, die is opgebouwd uit geotextiel en een steenbestorting. Na analyse is gebleken dat de schade is ontstaan door microinstabiliteit als gevolg van een kritisch uittredeverhang, een aspect dat in het ontwerp onvoldoende is beschouwd. Deze situatie is versterkt door een onvoorziene dunne waterremmende laag die is ontstaan door het neerslaan van ijzeroxyde tegen de onderkant van het geotextiel. Het uittredende kwelwater is opgestuwd en heeft een weg gezocht onder de bekledingsconstructie, waarbij zanddeeltjes worden meegevoerd. De Schermdijk is onderdeel van het depot en heeft als primaire functie het beschermen van de werkhaven en het voorzieningenterrein tegen golfaanvallen en harde wind uit het westen en zuidwesten. Na een zuidwesterstorm in februari 2002 is over een lengte van 600 m schade geconstateerd in de vorm van een vervorming (verzakking) van de granulaire taludbestorting. Als meest waarschijnlijke scenario wordt aangegeven dat de schade is geïnitieerd door het aanbrengen van de zware stortsteen direct op het geotextiel, met een doorponseffect tot gevolg.

Figuur 3 Nat ontgraven en storten van holoceen materiaal.

30


Hierdoor is ook spanning op het geotextiel komen te staan. Via de teen en via de gaten in het geotextiel, is zand uitgespoeld. Hierdoor neemt de spanning op het geotextiel en de stiknaden toe. Dit is een progressief mechanisme, dat door is gegaan totdat de naden zijn bezweken. Waarschijnlijk is door de februaristorm zoveel zand uit de Schermdijk gespoeld, dat dit na de storm tot duidelijk zichtbare schade heeft geleid. Het geleidelijk aan ontstaan van de schade kan echter al veel eerder zijn begonnen.

Nadere beschouwing geotechnische aspecten - werken met slappe grond De aspecten die naar voren zijn gekomen ten aanzien van het werken met slappe grond worden in deze paragraaf nader besproken. In het project is sprake van veel nat grondverzet, met name van holoceen materiaal. Een belangrijk aspect hierbij is de taludhelling waarmee kan worden ontgraven en gestort. De kleikade die het natuurgebied aan de oostzijde afsluit werd opgebouwd uit holoceen materiaal met verwachte taludhellingen bij mechanische verwerking van 1:4 tot 1:10. Aan het begin van de uitvoeringsfase zijn hiertoe twee praktijkproeven uitgevoerd bestaande uit het ontgraven van holoceen en het daarna storten in den natte. De eerste proef werd echter niet representatief geacht omdat de holocene grond uit relatief veel veen was opgebouwd. De tweede proef gaf als resultaat dat het holocene materiaal onder een helling van 1:10 tot 1:12 bleef staan. De resultaten van de praktijk-

proeven vormden geen aanleiding om de beoogde werkmethodiek aan te passen. Tijdens de uitvoering bleek dat bij het ontgraven onder water de hellingen wel gerealiseerd werden, maar dat bij het storten hellingen ontstonden die flauwer waren dan 1:20. Het holocene materiaal was in de praktijk veniger dan verwacht, zodat de eerste praktijkproef wellicht representatiever was dan de tweede proef. Bij het ontwerp van de taludhelling van het gestorte materiaal werd tevens het veranderen van de eigenschappen van de grond onderschat. Bij het ontgraven van holocene grond verandert de consistentie van het materiaal, dit heeft invloed op de sterkte eigenschappen en dus op de te realiseren taludhelling na het storten (figuur 3). Om de voorgeschreven terreinvorm te kunnen maken en de gekozen uitvoeringsmethodiek te kunnen blijven volgen, bleken compartimenteringsdammen bestaande uit zand noodzakelijk te zijn. Het holocene materiaal is vervolgens tussen de aangelegde zanddammen aangebracht. Tijdens het gefaseerd aanbrengen van de Ringdijk zijn oppersingen van holoceen materiaal opgetreden. Analyse heeft tot vraagtekens geleid over de gehanteerde doorlatendheid in de ontwerpberekeningen. Voor de verschillende grondlagen is in de ontwerpfase laboratorium onderzoek uitgevoerd op basis waarvan een geotechnische parameterset is opgesteld. Voor de doorlatendheden zijn de onderzoeksresultaten echter zonder duidelijke onderbouwing met een factor 10 a 100 vergroot. Een dergelijke aan-


passing heeft tot een te snelle uitvoering van de ophoogslagen geleid, met bezwijken tot gevolg. Het belang van monitoren bij het werken met slappe grond is in het proces onderkend met het opstellen van een monitoringsplan. Het monitoren van waterspanningen en zettingen is echter vanwege praktische redenen pas gestart nadat al enkele ophoogslagen waren uitgevoerd en de kruin van de Ringdijk boven water was gekomen. Het monitoren van de waterspanningen voordat deze hoogte bereikt was, werd niet noodzakelijk geacht omdat men daar geen problemen mee verwachtte in relatie met de opgegeven wachttijden in het ontwerp. Gezien het opgetreden bezwijken was deze veronderstelling te optimistisch. Indien vanaf de start ophogen monitoringsgegevens beschikbaar waren geweest, had men op tijd terugkoppeling gekregen over de vertraagde consolidatie van de slappe lagen zodat geotechnisch falen had kunnen worden voorkomen.

rende geotechnische parameters niet voldoende in beeld had. Het holoceen bleek immers veel veniger dan verwacht, het effect van het ontgraven en storten op de consistentie van het holoceen materiaal was niet goed bekend en de doorlatendheid van de slappe lagen is, zonder duidelijke onderbouwing, te optimistisch bijgesteld. Gedurende het proces is voor de eerste twee punten een waarschuwing geweest. Tijdens het uitvoeren van een praktijkproef bleek immers dat de ondergrond veniger was en de taludhelling van het gestorte materiaal flauwer dan in het ontwerp werd aangehouden. Blijkbaar is het voor de professional, maar zeker ook voor de projectorganisatie, lastig om op dat moment conclusies te trekken die verregaande consequenties voor het ontwerp zullen hebben. Argumenten om een dergelijk proefresultaat te verwerpen zijn wellicht sneller gevonden dan het nader onderzoeken van een tegenvallend proefresultaat.

Oorzaken van het falen

Ten aanzien van het te optimistisch ingeschatte consolidatiegedrag van het holoceen materiaal was in het project niet een directe terugkoppeling aanwezig omdat de waterspanningsmeters pas zijn geplaatst nadat enkele ophoogslagen uitgevoerd zijn. Ook hierbij geldt dat de oorzaak van falen op het niveau van de professional kan worden aangemerkt, de gehanteerde parameters zijn niet goed onderbouwd, maar ook op het gebied van de projectorganisatie. Het ontbreken van directe terugkoppeling in de uitvoering door monitoring had voor de projectorganisatie reden moeten zijn om in het kader van risico management een nadere beschouwing of additionele toetsing (second opinion) van het ontwerp uit te voeren, waarbij de gevoeligheid van de uitgangspunten wordt afgetast.

De oorzaak van geotechnisch falen is doorgaans een combinatie van falen op het niveau van de professional en falen op het niveau van de projectorganisatie. In een aantal gevallen kan de oorzaak ook worden gezocht op sector niveau of in externe factoren. Bij de locatiekeuze in de planfase ligt duidelijk een tekort aan geotechnische informatie ten grondslag aan het geconstateerde probleem. Enerzijds heeft de professional niet voldoende gebruik gemaakt van beschikbare archiefgegevens, de aanwezigheid van een zandwinput in het plangebied was immers in archieven vastgelegd. Anderzijds heeft men in de projectorganisatie een relatief klein budget gereserveerd voor het uitvoeren van grondonderzoek, waardoor het risico bestaat dat het beeld van de ondergrond onvolledig blijft. Als derde externe factor kunnen de bestuurlijke procedures worden aangewezen. Immers, nadat in het besluitvormingsproces een locatie is vastgesteld, kan deze niet meer worden aangepast als blijkt dat een deel van de ondergrond geotechnisch gezien problematisch is. Het werken met slappe grond is geotechnisch gezien de kern van het project. In retrospectief kan worden gesteld dat de professional op een aantal punten de bodemopbouw en de bijbeho-

Het uitvoeren van een gevoeligheidsanalyse had ook bij de kwelproblematiek in de Noordoostpolder eerder tot identificatie van de omvang van het risico geleid. Gezien de onzekerheden in uitgangspunten waarmee in de geotechniek wordt gewerkt, kan de oorzaak voor dit punt tevens op sector niveau worden gezocht. De geconstateerde schades aan de dijken zijn enerzijds terug te voeren aan ontwerpen uitvoeringsfouten op het niveau van de professional en de organisatie. Anderzijds is de schade aan de

schermdijk mede aanleiding geweest tot nadere analyse in CUR verband [3], waarmee de oorzaak op sectorniveau kan worden geplaatst.

Conclusies De case depot IJsseloog illustreert dat binnen een relatief groot project op verschillende onderdelen geotechnische problemen op kunnen treden. Analyse leert dat de oorzaak van het geotechnisch falen zowel op het niveau van de professional en de projectorganisatie te vinden is. Waarbij wordt aangemerkt dat voor een aantal punten geldt, dat de oorzaak voor falen ook tot sectorniveau te herleiden is. Een herkenbaar probleem is dat in de planfase van een project te weinig grondonderzoeksgegevens beschikbaar zijn, waardoor geotechnische probleemgebieden niet tijdig worden geïdentificeerd. Het is aan de geotechnisch adviseur om in een project duidelijk te maken dat het vroegtijdig investeren in voldoende grondonderzoek zich altijd gedurende het proces uitbetaalt. Uit de voorbeelden van het werken met slappe grond wordt duidelijk dat het in de geotechniek essentieel is om tijdens de uitvoering tijdig terugkoppeling te krijgen ten aanzien van de aannames die in het ontwerp zijn gemaakt en hierop ook te handelen. De terugkoppeling kan in de vorm van tijdige monitoring zijn, maar ook in de vorm van praktijkproeven waarin de kritieke ontwerpparameters in een representatieve omgeving worden getoetst. De kritieke ontwerpparameters kunnen goed worden vastgesteld door het uitvoeren van gevoeligheidsanalyses al dan niet in combinatie met externe toetsing (‘second opinion’), een middel dat in de geotechniek nog te weinig standaard wordt toegepast.

Referenties [1] Mans D.G., Leren van geotechnisch falen, Geotechniek nummer 3, 2009 [2] Ministerie van Verkeer en Waterstaat, Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat, Bouwdienst Rijkswaterstaat, Waterbouw Innovatie Steunpunt, Geotechnische Evaluatie IJsseloog, kenmerk 5067.REAL.8-00022, 20 april 2000. [3] CUR rapport commissie F41, Schade aan Geotextielen onder Dijkbekleding van Steenbestorting, 2004.


31

Afstudeerders Ing. H.J. Everts

Last-verplaatsingsgedrag van windmolenfundaties In deze rubriek wordt een samenvatting gegeven van het afstudeerwerk van studenten van de Technische Universiteit Delft die afstuderen bij Geo-engineering. Dit keer bespreekt Bert Everts het werk van Leon Bekken, die afstudeerde bij prof. ir. A.F. van Tol. De afstudeeropdracht werd uitgevoerd bij Ballast Nedam Engineering. Door een groeiende belangstelling voor groene energie is er een hernieuwde interesse voor het realiseren van windmolenparken. Een aantrekkelijke funderingswijze van windmolens is het toepassen van open stalen buispalen (figuur 1). Deze buispalen worden in verticale richting licht belast. De horizontale belasting is echter relatief groot en ook nog dynamisch. Het last-verplaatsingsgedrag van deze palen is daarom van doorslaggevende betekenis voor het al dan niet voldoen als funderingselement. Een tot op heden veel gebruikte methode voor het bepalen van de grondweerstand van op de kop horizontaal belaste palen is die volgens de API. Deze methode heeft zijn waarde in de praktijk bewezen, doch is niet gevalideerd voor palen met een diameter in een orde grootte van 4 m. Uit de literatuurstudie bleek dat geen proefbelastingsresultaten beschikbaar waren voor palen met een dergelijke grote diameter. Op voorhand werd verondersteld dat de grote diameter palen zich stijver zouden gedragen dan met de API-methode zou worden voorspeld. De belangrijkste redenen

daarvoor zijn (zie figuur 2): De grotere invloed van schuifspanningen langs de buitenomtrek van de paal bij het opnemen van de momenten in geval van een paal met een grotere diameter; De grotere invloed van het ontwikkelen van schuifspanningen in het kopse vlak van de paal op teenniveau, in geval van een (t.o.v. de grond) buigstijvere paal. Omdat proefbelastingen op grote diameter palen niet voorhanden waren, is in eerste instantie gekozen voor een aanpak, waarbij is verondersteld dat het gebruik van de API-methode tot een juiste voorspelling leidt in geval van een paal met een diameter van 1 m. Voor een case is met deze methode vervolgens een berekening gemaakt (figuur 3). Dezelfde case is vervolgens met Plaxis3D gemaakt. Bij beide methoden zijn alleen statische belastingen verondersteld. De resultaten van Plaxis zijn door aanpassing van de parameters gefit op die van de berekening volgens de API. Vervolgens is met Plaxis een berekening gemaakt voor een paal met een grotere diameter. Verondersteld is dat die berekening ook tot een goede voorspelling leidt. Tenslotte is de grotere diameter paal ook doorgerekend met de API-methode, waarbij echter bleek dat de modellering met Plaxis leidde tot significant grotere verplaatsingen, hetgeen op voorhand niet werd verwacht. Een zoektocht naar de daarvoor verantwoordelijke verschillen leidde tot de conclusie dat als belangrijkste oorzaak daarvoor kon worden aangewezen

Figuur 1 ‘Monopile foundation’.

de in de diepte snelle toename van de stijfheid van de grond in de API-methode; veel sneller dan volgens de huidige inzichten het geval en realistisch zou kunnen zijn (zie figuur 4). Om die reden is de lijn van het onderzoek aangepast en is de uitkomst van de Plaxis-berekening voor een paal met een diameter van 1 m als juist gehanteerd; daarop is de API-methode gefit door de stijfheid van de grond te verlagen. Vervolgens is de case voor een grotere diameter paal met beide methoden doorgerekend. Nu leidde Plaxis wel tot een kleinere paalverplaatsing dan API (zie figuur 5). Duidelijk is dat een validatie van de methoden noodzakelijk is, zowel voor palen met een kleine als met een grote diameter, zodat er plaats is voor een volgende afstudeerder.

Figuur 3 De case

Figuur 2 Schematische weergave van de grondreacties bij een grote diameterpaal.

32


Figuur 4 Verschil in ontwikkeling beddingsconstante als functie van de diepte volgens Plaxis en volgens API.

Figuur 5 Vergelijking van de modellering van de grondweerstand volgens API (groen) en Plaxis-3D (rood) voor een paal met een diameter van 4,3 m.

SBR-info Column Jack de Leeuw

Trillingsrichtlijnen in de praktijk

‘Arbitrage beter dan gang naar rechter’ Een trillingsrichtlijn is gecondenseerde kennis: belangrijke inzichten en feiten zijn aan het papier toevertrouwd. Het is een hele toer om met alle partijen consensus te bereiken en het eens te worden over het eindconcept. Dat lukt overigens vrijwel altijd vanwege de wil bij partijen om die gezamenlijkheid te bereiken. Het op de markt komen van de nieuwe richtlijn gaat dan ook vaak gepaard met: ‘Zo, het is weer gelukt’. En dan gaat de praktijk er mee werken. Dan komen er interpretaties, veronderstellingen en soms zelfs gerechtelijke uitspraken. Deskundigen geven hun opvattingen en benoemen nieuwe elementen. Ook de vaak fysieke gevolgen voor de mens krijgen aandacht en wat te denken van aanpassingen aan een bestaande en gemeten situatie, waardoor er nieuwe of andere hinder kan ontstaan. Een ogenschijnlijk dicht getimmerd verhaal blijkt dan een bron van debat, nieuwe inzichten en verdere detaillering te zijn. Het laat zien wat gecondenseerde kennis eigenlijk is. Een poging zo goed mogelijk alle beschikbare kennis in een handzaam format te stoppen zodat het bruikbaar wordt voor velen. Maar ik zou dat informatie willen noemen. Want het verschil tussen informatie en kennis kwam goed naar voren in de bijeenkomsten die georganiseerd zijn. Kennis is onder andere dat je weet wat er gebeurt als je informatie gebruikt. Vandaar dat SBR naast de publicaties en bijeenkomsten nu ook cursussen organiseert. De eerste goedbezochte verdiepingscursus Trillingsrichtlijnen in de praktijk is al gehouden. Vanwege het succes is er op 9 februari een basiscursus en op 9 maart een nieuwe verdiepingscursus. Meer informatie op www.sbr.nl/agenda.

Jack de Leeuw ir. Jack de Leeuw Algemeen directeur SBR

Bij conflicten over (vermeende) schade door trillingen is arbitrage te prefereren boven een gang naar de rechter. Zeker als betrokken partijen zelf de deskundigen uitkiezen en hun advies als bindend beschouwen. Eventueel met een jurist als scheidsrechter. ‘Dan is de know how aanwezig, dat scheelt een hoop frustratie. Rechters hebben meestal geen idee van techniek. Daardoor kun je een zaak op verkeerde gronden verliezen’. Dat stelde emeritus hoogleraar Jan van Dunné (EUR) tijdens de visiebijeenkomst ‘Trillingsrichtlijnen in de praktijk’ van SBR. De discussie over trillingshinder werd in Nederland concreet met de meet- en beoordelingsrichtlijnen van SBR. De richtlijnen behandelen de schade aan gebouwen (A), de hinder voor personen in gebouwen (B) en storing aan apparatuur (C). Ze geven geen oordeel over schuld, zei Arnold Koopman, wetenschappelijk medewerker bij TNO. Ook delen zij geen verantwoordelijkheid toe, bijvoorbeeld naar gebouweigenaren. Hij pleitte ter verbetering voor strakkere formuleringen. Zo is bijvoorbeeld bij de definitie ’gewijzigde situatie’ niet duidelijk of dat vanuit de situatie van de belever of de veroorzaker bedoeld is. Als type schades noemde Koopman esthetische schades, vermindering van de gebruikswaarde, verkorting van de levensduur en vermindering van de veiligheid in een gebouw. Bij hinder gaat het vooral om slaapverstoring en stress. Naar hinder is in praktijksituaties nog maar zeer weinig dosis-effect onderzoek gedaan. Bekend zijn onderzoeken uit Japan en Noorwegen. ‘Maar daaruit leren we eigenlijk alleen dat Japanners sneller geïrriteerd zijn door trillingen dan Noren,’ aldus Koopman. Carel Ostendorf, senior projectleider bij ingenieursbureau Cauberg-Huygen, ging nader in op de rol van eigenaren van gebouwen. Het verbouwen en herindelen kan panden extra gevoelig voor trillingen maken. Zeker als er wanden worden weggehaald. Ostendorf, mede-auteur van de SBR-Richtlijnen: ‘Dat doen die gebouweigenaren uiteraard onbewust, maar de problemen worden nu eenzijdig op

de veroorzaker van trillingen afgewend. De vraag is of dat eerlijk is’. Hij vroeg zich daarbij af of aanvullende toetsing wenselijk en werkbaar is. In dat geval zou, naast toetsing in de woning, ook een toetsing van de verhouding tussen de trillingsterkte van vloer en maaiveld moeten plaatsvinden. Schadevergoeding ‘in natura’ blijkt in de praktijk niet populair. Van het aanbod van veroorzakers van trillingen, vaak aannemers, om eventuele schades zelf te herstellen, wordt nauwelijks gebruik gemaakt. Ostendorf: ‘Eigenaren en bewoners zijn daar niet happig op. Men heeft dan het gevoel de controle kwijt te zijn’. Daarvoor pleitte Erik de Bruin, directeur van Heitechnisch bureau Brem. ‘Want de meeste tijd steek ik in het geruststellen van mensen.’ Belangrijk praktijkprobleem is volgens De Bruin hoe om te gaan met de grenswaarden uit de SBR-Richtlijnen: wie bepaalt wat acceptabel is of wanneer er gestopt wordt met het heiwerk. Is dat de gemeente, de opdrachtgever, de aannemer? Zijn dat de omwonenden? De fysieke maatregelen die genomen kunnen worden om trillingen te dempen, kwamen aan de orde in een presentatie van Jan Keijzer, senior adviseur bij Sight, bureau voor ruimtelijke ordening en milieu. Hij behandelde een praktijkvoorbeeld over trillingvrij wonen langs het spoor in Heemstede. De SBR-Visiebijeenkomsten in het Bouwhuis te Zoetermeer bleken in een grote behoefte te voorzien. De eerste werd in oktober gehouden en zat, met een maximum van honderd deelnemers, meteen vol. Vandaar dat begin november een tweede werd gehouden.


33

Ing. M.P. Rooduijn Fugro Ingenieursbureau BV

Samenvatting Dit artikel betreft het tweede deel over de metingen en de analyses bij de bouw van een 2-laags parkeergarage onder het gebouw Le Carrefour te Leiden. Trillingsrisico- en deformatieanalyses wezen uit dat door de korte afstand van de werkzaamheden tot de sporen een verhoogde kans op schade en zakking te verwachten was. Teneinde deze risico's beter beheersbaar te houden, is een intensief monitorings- en actieplan opgezet

Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden

Evaluatie van metingen en analyses (deel 2) Figuur 1 Aanbrengen prefab betonnen kern vibro combinatiepaal .

en zijn beheersmaatregelen voor de uitvoering getroffen. Uit toetsing van de trillingsniveaus bleek dat door het trillen van de damwanden en het heien van de palen nauwelijks overschrijdingen van de grenswaarden zijn opgetreden. Ook de gemeten deformaties van de keerconstructie en de sporen, door ontgraven en leegpompen van de bouwkuip, waren kleiner dan voorspeld. Teneinde een verklaring te vinden voor de verschillen tussen de prognoses en de metingen zijn de nadere analyses uitgevoerd.

Inleiding

Metingen

Geconcludeerd kan worden dat de verwach-

In het eerste deel van het artikel [7] zijn de belangrijkste kenmerken van het project beschreven en is nader ingegaan op het ontwerp van de bouwput, de uitwerking van de trillingsrisicoen deformatiesanalyses en de hieruit voortgekomen beheersmaatregelen voor de uitvoering. In het volgende artikel worden de trillings- en deformatiemetingen behandeld en vergeleken met de prognoses. Aan de hand van de evaluatie zijn nadere deformatieanalyses met het PLAXIS HS Small Strain model (HSSS) uitgevoerd en kunnen voor dit project conclusies worden getrokken.

Gedurende de periode half november tot begin december 2007 zijn, met een trilblok PVE 50 VM, damwanden ingetrild. De vibro combinatiepalen zijn geheid met een het dieselblok D62 en 2 heistellingen. Zie figuur 1 en 4. Het heiwerk van de palen is gestart aansluitend op het trillen en heeft geduurd tot half februari 2008.

tingswaarden van de maaiveldzakkingen

Figuur 2a Meetpunt bovenzijde keerconstructie en naast de spoorrails. Bron: Fugro Ingenieursbureau BV

34


Binnen een afstand van ca. 30 m uit de damwand aan de spoorzijde zijn trillings- en deformatiemetingen uitgevoerd. In totaal zijn ca. 90 meetpunten zijn geplaatst op de keerconstructie, de perrons en de sporen.

Figuur 2b Meetpunt bovenzijde naast de spoorrails. Bron: Fugro Ingenieursbureau BV

uit de trillingsprognoses beter aansluiten bij de gemeten maaiveldzakkingen en dat de deformatieanalyses met het PLAXIS HS Small Strain model beter stroken met de gemeten deformaties.

Actieplan Het actieplan omvat te nemen stappen op basis van de meetresultaten. Op voorhand is per object een waarschuwingswaarde en een grenswaarde

Figuur 2c Meetpunt bovenzijde perron. Bron: Fugro Ingenieursbureau BV

voor het trillingsniveau en de deformatie vastgesteld. Bij een normaal verloop van de metingen zijn geen bijzondere acties noodzakelijk. Bij overschrijding van de waarschuwingswaarde en grenswaarde moet actie worden ondernomen. De te nemen acties zijn in het actieplan vastgelegd.

Trillingsmetingen

Figuur 3a Gemeten horizontale deformaties bovenzijde damwand (+dx = in de richting v.h. spoor / -dx richting de bouwput).

Horizontale verplaatsingen (dx) in

Horizontale verplaatsingen damwandkop t.o.v. 0-meting 70 60 50 40 30 20 10 0 0

10 DW3

20 30 Meting nummer

40

50

Figuur 3b Gemeten horizontale deformaties bovenzijde keerconstructie (+dx = in de richting v.h. spoor / -dx richting de bouwput).

Metingen horizontale verplaatsingen b.k. keermuur t.o.v. 0-meting Horizontale verplaatsingen (dx) in mm

Uit de resultaten van de trillingsmetingen bleek dat bij het trillen van de damwanden geen overschrijdingen van de grenswaarde voor de trillingsniveaus zijn opgetreden. Een enkele overschrijding van de grenswaarde op het perron werd veroorzaakt door passerende treinen. Tijdens het inheien van de palen in december zijn verschillende overschrijdingen van de grenswaarden voor trillingssnelheid en trillingsversnelling geconstateerd. Dit was een reden om vanaf januari 2008 de monitoring van de heitrillingen bij te stellen en over te gaan van een ‘beperkte meting’ (1 meetpunt) naar een ‘uitgebreide meting’ (meerdere meetpunten). Volgens SBR-A kan namelijk de partiële factor voor ‘de soort’ meting worden bijgesteld , zodat aan een hogere grenswaarde van het trillingsniveau kan worden getoetst. Op deze meetwijze zijn tot half februari nog slechts enkele overschrijdingen gemeten, veroorzaakt door een zeer beperkt aantal palen. De gemeten overschrijdingen van de grenswaarden voor trillingsversnelling op de perrons konden worden gemarkeerd als niet werk gerelateerd (passerende treinen).

zichtbaar. Zie figuur 3a t/m 3d. Uit de deformatiemetingen blijkt dat de sporen na het trillen van de damwanden en het heien van de palen maximaal ca. 3 à 6 mm zijn gezakt en maximaal ca. 2 à 7 mm in de richting van de

keerconstructie en de sporen zijn de resultaten van de metingen weergegeven in figuur 3a t/m 3d. Uit de metingen 30 t/m 41 is het voorspannen van de ankers en het fixeren van de keerconstructie en de sporen in horizontale richting, duidelijk

0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8

0

10 K M3 L

K M3 R

20 30 Meting nummer

40

50

Figuur 3c Gemeten verticale deformaties 1ste spoor S7.

Deformatiemetingen Een aantal deformatiemetingen ter plaatse van het westelijke compartiment zijn nader uitgewerkt. De meetpunten zijn aangebracht aan de bovenzijde van de damwand (code DW), aan de bovenzijde keerconstructie (code KM) en in 2 raaien aan weerszijden van de spoorrails (code S) en de perrons. Zie figuren 2a t/m 2c.

Verticale verplaatsingen (dz) in mm

Metingen spoor raai km 45.420 t.o.v. 0-meting 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 0

10 S7L

20 30 Meting nummer

40

50

Figuur 3d Gemeten horizontale deformaties 1ste spoor S7 (+dx = in de richting v.h. spoor / -dx richting de bouwput).

0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 0

10 S7L

Voor een enkele locatie op de damwand, de

S7R

M e tinge n spoor ra a i km 45.420 t.o.v. 0-me ting Horizontale verplaatsingen (dx) in mm

In totaal zijn gedurende het bouwproces 46 deformatiemetingen uitgevoerd. De metingen corresponderen globaal met de verschillende activiteiten: installeren damwand meting 1 t/m 4 heien palen meting 5 t/m 26 aanbrengen ankers meting 25 t/m 39 voorspannen ankers meting 30 t/m 41 waterstand opzetten, nat ontgraven en storten onderwater beton meting 40 t/m 45 leeg pompen bouwput meting 45 t/m 46

S7R

20

30

40

50

Meting nummer


35

Figuur 5 S-curves voor zand en klei afgeleid uit Seed en Idriss [9].

Seed & Idriss

Relatie G/G max vs Rek

1.0 0.9 0.8 0.7

G / G max

CPM proef

0.6 Traxiaalproef

0.5 0.4

Aardbevingsbelasting

0.3 Golfbelasting op offshore platforms

0.2 0.1 Windturbine belastingen

Machine fundaties

0.0 1. 0 0 E -0 6

1.0 0 E -0 5 zand

Figuur 4 Intrillen damwanden.

bouwkuip zijn verplaatst. Zie de metingen 1 t/m 26 in figuur 3c en 3d. Door het ontgraven en leegpompen van de bouwkuip zijn de sporen vervolgens nog maximaal ca. 3 à 7 mm gezakt. In horizontale richting zijn de sporen en de keerconstructie nagenoeg niet zijn meer verplaatst richting de bouwkuip. Zie de metingen 25 t/m 46 in figuur 3b t/m 3d.

Vergelijking deformatiemetingen en prognoses Uit vergelijking van de deformatiemetingen met de prognoses blijkt dat de gemeten maaiveldzakkingen ter plaatse van de sporen door het trillen van de damwanden en het heien van de palen veel kleiner zijn geweest dan voorspeld op basis

van bovengrenswaarden (1% overschrijdingskans). De gemeten waarden voor de maaiveldzakking is maximaal 3 à 6 mm en de bovengrenswaarde uit de prognose is ca. 30 à 120 mm. Als uitgangspunt voor het actieplan is ca. 60 mm aangehouden. Uitgaande van de verwachtingwaarden (50% overschrijdingskans) voor de maaiveldzakkingen stroken de metingen echter goed met de prognoses. Ook de metingen van de verticale deformaties aan de sporen door het ontgraven en leegpompen van de bouwkuip zijn veel kleiner dan berekend. De gemeten waarden is maximaal 3 à 7 mm en de berekende waarde is ca. 13 à 16 mm. Om een verklaring te vinden voor de verschillen tussen de gemeten en berekende waarden, zijn voor de sporen nadere deformatieanalyses uit-

Figuur 6 Relaties tussen dynamische- en statische grondstijfheid volgens Alpan [11].

36


k le i

1. 0 0 E -0 4

1. 0 0 E -0 3

1.0 0 E -0 2

1. 0 0 E -0 1

Rek

gevoerd met het HS Small Strain Model (HSSS). Uit een verificatie van andere projecten met ontgraving van een bouwkuip [6] en [8] is bekend dat toevoeging van z.g. Small-Strain parameters aan het Hardening Soil model realistischer voorspellingen kan opleveren. Tijdens de analyses is tevens gebleken dat het verfijnen van de elementen mesh tot grotere deformaties leidt. Vandaar dat ook het effect van mesh verfijning nader is geanalyseerd.

HS Small Strain Model (HSSS) Een van de belangrijkste kenmerken van het HS-model is een goede modellering van het ontlast/herbelast gedrag van grond. Het HS-model echter gaat uit van volledig elastisch materiaalgedrag tijdens ontlasten en herbelasten. Deze veronderstelling is slechts geldig bij zeer kleine

Figuur 7 Verfijnde elementen mesh.

Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden

de waarde voor Gmax gelijk aan G0.

schuifrekken in de orde grootte van 0 tot 1.10-6 [6]. Uit onderzoek [9] en [10] is gebleken dat bij herhaalde schuifbelasting op zand of klei naar hogere spanningniveaus, grotere rekken bij lagere materiaalstijfheden (een lagere glijdingsmodulus G) worden waargenomen. Door de materiaalstijfheid uit te zetten tegen de logaritme van de schuifrek (g) wordt de typische S-vormige curve verkregen. Zie figuur 5.

Resultaten nadere analyses De voorspelde maaiveldzakkingen ter plaatse van de sporen zijn weergegeven in de lijn ‘HS-basis’ in figuur 8. Zie ook figuur 9 uit deel 1 van dit artikel [7]. Bij de evaluatie is in eerste instantie is een berekening uitgevoerd naar de invloed van mesh verfijning, waarbij de clusters van het baanlichaam rond de keerconstructie zijn verfijnd. Zie figuur 7. Het effect hiervan op de berekende maaiveldzetting ter plaatse van de sporen (na leegpompen) is aangeven met de lijn ‘HS_mesh verfijnd’ in figuur 8. Vervolgens zijn aan dit zelfde model ook de Small-Strain parameters toegevoegd. De berekeningsresultaten hiervan zijn ook weergegeven in figuur 8 met de lijn ‘HSSS_mesh verfijnd’.

Het rekniveau, waarbij in de gebruikelijke testen (b.v. triaxiaaltest) schuifstijfheden worden bepaald, zijn relatief groot ten opzichte van het rekniveau van bijvoorbeeld een damwand voor een bouwkuip. Door de z.g. Small-Strain parameters G0 en g0,7 toe te voegen aan het Hardening Soil model wordt rekening gehouden met de voornoemde niet lineaire relatie tussen schuifrekken (g) en schuifstijfheid (G). Voor de werking van het HSSS-model wordt verwezen naar [6] en [8]. De parameters G0 en g0,7 zijn respectievelijk de glijdingsmodulus bij zeer kleine schuifrekken en de schuifrek bij 70% van G0. Door een gebrek aan specifiek onderzoek voor het onderhavige project zijn beide HSSS-parameters geschat op basis van de HS-parameter Eur en de relaties van Alpan [11]. Aangenomen dat de statische grondstijfheid Es kan worden opgevat als Eur of Gur en Ed als G0 als kan voor zand en klei de verhouding Ed / Es of wel G0 / Gur uit figuur 6 worden afgelezen. De waarde voor G0 is dan te bepalen.

Door het effect van mesh verfijning is een gelijkmatiger zettingsverloop aan de rand van de ontlastvloer ontstaan, maar ook een grotere zetting. (ca. 3 à 7 mm groter). Door het gebruik van de Small-Strain parameters in het verfijnde model zijn de zettingen achter de ontlastvloer significant kleiner en stroken ook beter met de meetresultaten. De berekende zettingen van de ontlastvloer lijken aan de optimistische kant te zijn. De metingen aan de keerconstructie wijzen op ca. 2 à 3 mm zetting door het graven en leegpompen van de bouwkuip.

Conclusies Voor dit project is de waarde voor g0,7 geschat aan de hand van de S-curves voor zand en klei weergegeven in figuur 5. De s-curves zijn afgeleid uit het werk van Seed en Idriss [9]. In figuur 6 is

M aaiveldzetting bij sporen v.s. afstand t.o.v. keermuur na leegpompen bouwput 0 -1 -2 -3

maaiveldzetting (dz) in mm

Figuur 8 Maaiveldzetting v.s. afstand tot de keerconstructie.

Op basis van de uitgevoerde trillingsrisicoen deformatieanalyses, alsmede de metingen kan voor dit project het volgende worden geconcludeerd:

-4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19 -20 24

25

26

HS_mesh verf ijnd HSSS_mesh verfijnd HS_basis

27

28

29

30

A fstand t.o.v. keerwand (=24m) in m

31

32

33

34

Na vergelijking van de deformatiemetingen met de berekeningen blijkt dat de maaiveldzakkingen ter plaatse van de sporen door het trillen en heien veel kleiner zijn geweest (max. 3 à 6 mm) dan voorspeld op basis van bovengrenswaarden voor de maaiveldzakkingen (max. 30 à 120 mm). De prognoses van de maaiveldzakkingen op basis van de verwachtingswaarden geven betere resultaten in vergelijking met de metingen; Uit de metingen bleek dat de deformaties aan de sporen sec door het door ontgraven en leegpompen van de bouwkuip (max. 3 à 7 mm) veel kleiner zijn dan berekend (ca. 13 à 16 mm); Door toevoeging van Small-Strain parameters aan het PLAXIS HS model worden, door het ontgraven en leegpompen van de bouwkuip, significant lagere waarden berekend voor de maaiveldzettingen onder de sporen. De berekende waarden stroken redelijk met de metingen. Hierbij dient te worden opgemerkt dat verfijning van de elementen mesh relatief grote invloed heeft op het resultaat. Verfijning leidt tot grotere, maar gelijkmatiger maaiveldzettingen, achter de ontlastvloer; De voorspelde zettingen van de ontlastvloer zijn bij toepassing Small-Strain parameters nihil en lijken optimisch te zijn. Metingen op ca. 2 à 3 mm zetting; Het vroegtijdig voorspannen van de groutankers heeft, bij het ontgraven en leegpompen van de bouwkuip, geleid tot fixatie van de keerconstructie in horizontale richting; De beheersmaatregelen voor de uitvoering zijn zeer waarschijnlijk effectief geweest.

Literatuur [6] Material Models Manual, Plaxis 2D version 8, Plaxis b.v., 2006. [7] Rooduijn, M.P., 2009, deel 1, Evaluatie van deformatiemetingen en analyses, bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden, Geotechniek, oktober 2009; [8] Benz T., 2006, Small-strain Stiffness of Soils and its numerical Consequences, Ph.D Thesis, Stuttgart Universität; [9] Seed, H.B., Idriss, I.M.,1970. Soil moduli and demping factors for dynamic response analyses, Earthquake Engineering Research Center report No. EERC 70-10, University of California, Berkeley, California; [10] Atkinson J.H. and Sallfors G. (1991), Experimental determination of soil properties. In Proc. 10th ECSMFE, Florence, Vol 3, 915-9561991; [11] Alpan I. (1970). The geotechnical properties of soils, Earth-science Reviews, 6: 5-49.


37

ir. J.D. Stoop Adviseur Waterkeringen Hoogheemraadschap van Rijnland

Samenvatting Resultaten van dijktoetsingen op macrostabiliteit en de benodigde omvang van versterking van dijken die op macrostabiliteit zijn afgekeurd hangen onder andere af van de aangehouden schuifsterkteparameters van in en onder de dijk onderscheiden grondlagen. Bepaling van die schuifsterkteparameters is nog regelmatig onderwerp van discussie. Gezien de maatschappelijke kosten en impact van dijkversterkingen is het bestaande gebrek aan eenduidigheid op dit punt voor de waterkeringbeheerder soms ongemakkelijk wanneer beslissingen over noodzaak en omvang van dijkversterkingen moeten worden genomen. Dit artikel geeft een overzicht van de bestaande

Vanuit de praktijk van de waterkeringbeheerder

onduidelijkheid en gevolgen daarvan voor


wordt, op basis van ervaringen uit het

de beheerpraktijk. In het verlengde daarvan lopende programma regionale keringen bij het hoogheemraadschap van Rijnland, een praktische oplossingsrichting aangedragen om op korte termijn tot meer eenduidigheid te komen. Deze oplossingsrichting borduurt min of meer voort op het wat doodgelopen fitfactoren-onderzoek, waarmee het verschil in resultaten tussen celproef en triaxiaalproef werd beoogd

Figuur 1 Veenkade nabij Hazerswoude-Dorp.

te overbruggen. Onderliggende gedachte hierbij is dat het toetsen op macrostabiliteit geen exacte wetenschap is, maar deels ook een ritueel, waarbij op de praktijkervaring

Inleiding Primaire waterkeringen worden sinds de jaren negentig periodiek getoetst op veiligheid. In de periode na de eeuwwisseling zijn daar op basis van provinciale verordeningen duizenden kilometers aan regionale waterkeringen bijgekomen. Keringen die niet blijken te voldoen aan de veiligheidsnorm moeten worden versterkt. Belangrijk aspect in de veiligheidsbeoordeling is de macrostabiliteit binnenwaarts. Afkeuren op dit aspect betekent dat het dijkprofiel moet worden versterkt, met vaak grote ruimtelijke consequenties. En dat kost vaak veel geld. Indien de wijze van beoordeling van de stabiliteit ondubbelzinnig vast zou staan is dat een kwestie van accepteren, zo zijn dan eenmaal de vastgestelde spelregels. Het toetsresultaat of de voorgestelde versterkingsmaatregel is dan, in ieder geval vanuit geotechnisch oogpunt, geen onderwerp meer van discussie. Zover zijn we helaas nog niet. Een onderwerp van veel recente discussie in dit verband is de wijze van bepaling van de schuifsterkte van in de stabiliteitsanalyse onderscheiden grondlagen.

38


Verschillende benaderingen voor de schuifsterkte in de stabiliteitsanalyse De ‘juiste’ wijze van stabiliteitsanalyse van waterkeringen en de ‘juiste’ wijze van bepaling van daarin te hanteren schuifsterkteparameters van met name veen en (humeuze) klei is nog volop onderwerp van ontwikkeling en discussie. In historisch perspectief kunnen grofweg drie benaderingen worden onderscheiden: 1.De stabiliteitsanalyse wordt uitgevoerd met de effectieve sterkteparameters uit bestaande proevenverzamelingen uit celproeven (de oude praktijk); 2.De stabiliteitsanalyse wordt uitgevoerd met de effectieve sterkteparameters uit triaxiaalproeven bij 2% tot 5% rek (de huidige praktijk); 3.De stabiliteitsanalyse wordt uitgevoerd met ongedraineerde schuifsterkteparameters (de mogelijk toekomstige praktijk). In onderstaande wordt kort op deze drie benade-

geijkte afspraken een belangrijk onderdeel zouden moeten vormen.

ringen nader ingegaan. 1. Stabiliteitsanalyse op basis van regionale celproevenverzameling Celproevenverzamelingen zijn in den lande vanuit het verleden volop beschikbaar. Primaire keringen zijn tot in de jaren negentig, en vele zelfs tot op dit moment, op stabiliteit beoordeeld met schuifsterkteparameters uit celproeven. De celproef is in de jaren negentig vaarwel gezegd. De proevenverzameling is daarmee niet meer uitbreidbaar, en maatwerkanalyses op basis van dezelfde proef zijn niet meer mogelijk. Op termijn zal dit ertoe leiden dat de bestaande celproevenverzamelingen hun praktisch bruikbare waarde zullen verliezen, tenzij kan worden gekomen tot een voldoende eenduidig verband tussen celproefresultaten en triaxiaalproefresultaten (waarmee systematische verschillen kunnen worden versleuteld in zogenaamde fitfactoren).

2. Stabiliteitsanalyse op basis van triaxiaalproefresultaten bij 2% tot 5% rek Sinds de triaxiaalproef als de standaard voor de bepaling van schuifsterkteparameters in de stabiliteitsanalyse is geïntroduceerd worden proevenverzamelingen op basis hiervan opgebouwd. De gemobiliseerde schuifsterkte van met name slappe grond blijkt zeer sterk afhankelijk van de rek waarbij deze wordt vastgesteld. In het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies [1], alsmede het latere Addendum, is aangegeven dat de schuifsterkte bepaald mag worden bij een rek van 2% tot 5%. Dit introduceert een zekere mate van willekeur bij het vaststellen van de schuifsterkteparameters voor het uitvoeren van stabiliteitsberekeningen. Hoewel uit geotechnisch oogpunt niet de voorkeursmethodiek, wordt dan veiligheidshalve (alsmede uit praktische overwegingen) vaak maar uitgegaan van de schuifsterkteparameters bepaald uit de meertrapsproef bij 2% rek. 3.Stabiliteitsanalyse op basis van modellering van ongedraineerd materiaalgedrag In de ‘ongedraineerde stabiliteitsanalyse’ wordt rekening gehouden met de wateroverspanningen die tijdens het bezwijkproces kunnen worden gegenereerd. Analyse op basis van modellering van ongedraineerd grondgedrag sluit daarmee beter aan op de fysische werkelijkheid, en sluit ook beter aan op de internationale praktijk [2]. Deze benadering is echter wel duidelijk anders dan de op dit moment gebruikelijke op basis van gedraineerde schuifsterkteparameters en het daarbij vastgestelde stelsel van partiële factoren. Dit houdt in dat nog de nodige doorontwikkeling nodig is alvorens deze benadering geschikt is voor brede toepassing in de praktijk, waarbij onder andere te denken aan het vaststellen van veldmeetmethoden en laboratoriumbepalingen op basis waarvan het grondgedrag te modelleren, alsmede het vaststellen van protocollen of voorschriften voor de uitvoering en interpretatie daarvan. Aangegeven is dat het nog wel enkele jaren kan duren voordat deze benadering als nieuwe aanpak uitontwikkeld is, zie ‘Leidraad Rivieren en proevenverzameling met celproefresultaten’ [3].

heemraadschap van Rijnland beheert enkele tientallen kilometers primaire categorie-c keringen en ca. 1.300 km regionale waterkeringen (boezemkaden en tussenboezem- of polderkaden). Het toetsen op veiligheid van al deze keringen kost enkele miljoenen euro's. Met het verbeteren, waarvan de kosten voor de regionale keringen door het hoogheemraadschap zelf moeten worden geïnd en gedragen, zijn naar verwachting honderden miljoenen euro's gemoeid, gezien de inschatting dat een kwart tot een derde van de totale kadelengte niet aan de stabiliteitsnorm zal blijken te voldoen. Het naast elkaar bestaan van de hiervoor beschreven benaderingen voor de bepaling van de schuifsterkte, de verschillen daartussen en de interpretatieruimte daarbinnen, kan leiden tot twijfel over de noodzaak en omvang van kostbare dijkversterkingsprojecten. Bijkomend gevolg is een gedurende de toetsing en verbeteringsprojecten regelmatig bediscussieerde aanpak wat op zichzelf ook geld en inspanning kost (ook in de aansturing van adviesbureau's die het inhoudelijke toetsen ontwerpwerk in opdracht onder regie uitvoeren). Laatstgenoemd probleem is het meest manifest

Aantal proeven

Veen, w > 300% Veen, w < 300% Klei humeus 12,5-14,4 kN/m3 Klei siltig 14,5-16,4 kN/m3 Klei zandig > 16,4 kN/m3

112 38 54 53 49

in geval van veenkaden. Deze worden bij het toetsen aan de norm grootschalig afgekeurd op stabiliteit, en de kosten van versterking tot de norm zijn in de regel enorm, dit als gevolg van de slappe ondergrond en de vaak grote kerende hoogte en daarmee samenhangende lange taluds, zie figuur 1. Ter indicatie: het op normsterkte brengen van een op binnenwaartse stabiliteit afgekeurde kleiige boezemkade met een kerende hoogte van 2 meter kost afhankelijk van de complexiteit maximaal 1 miljoen Euro per kilometer. Voor de veenkaden langs diepe droogmakerijen met een kerende hoogte van 4 meter loopt dit al gauw op tot meer dan 2 miljoen Euro per kilometer. Het hoogheemraadschap van Rijnland beheert ruim 150 km van dergelijke veenkaden.

Vergelijking van de oude met de huidige praktijk van schuifsterktebepaling Voor de toets op veiligheid van de regionale keringen is medio 2007 door het hoogheemraadschap van Rijnland besloten een nieuwe proevenverzameling op te bouwen op basis van meer-

c'kar [kN/m2]

∆f'kar [°]

≥gm;c [-]

≥gm,f∆ [-]

c'd [kN/m2]

∆f'd [°]

2,6 2,6 2,8 3,2 2,0

13,0 15,3 16,9 20,4 27,6

1,35 1,35 1,2 1,2 1,2

1,15 1,15 1,15 1,15 1,10

1,9 1,9 2,3 2,7 1,7

11,4 13,4 14,8 17,9 25,4

Tabel 1 Resultaten schuifsterktebepaling o.b.v. meertrapstriaxiaalproeven bij 2% rek [4].

Gevolg voor de praktijk van het waterkeringenbeheer bij het hoogheemraadschap van Rijnland Voor de waterkeringbeheerder die sinds de jaren negentig zijn primaire keringen moet toetsen op veiligheid en zonodig versterken en, voor zover in West Nederland beheerder, sinds 2007 voor zijn regionale keringen hetzelfde moet doen, maakt dit alles het er niet eenvoudiger op. Het hoog-

Figuur 2 Rekenwaarden uit meertraps triaxiaalproef op veen bij 2% rek versus rekenwaarden uit celproef.


39

traps triaxiaalproeven. Vanuit de combinatie van het zekere voor het onzekere te willen nemen en daarbij ook zo kostenefficiënt mogelijk te werk te gaan, is er daarbij voor gekozen om de schuifsterkte veen- en (humeuze) kleilagen te bepalen uit meertraps triaxiaalproeven bij 2% rek. De resultaten tot medio 2009, uitgaande van linearisatie van de s'-t'-relatie, lognormale verdeling van de c' en f', en uitgaande van een spreidingsreductiefactor G van 0,5, zijn samengevat in tabel 1. De resultaten lijken globaal gezien overeen te komen met de resultaten die in het beheergebied van het hoogheemraadschap van Amstel, Gooi en Vecht zijn gevonden [5], en passen globaal gezien ook redelijk over de representatieve waarden uit de NEN 6740. Niettemin lijken de resultaten ‘laag’ indien vergeleken met de resultaten uit het systematisch boezemkade-onderzoek, waarbij nog gebruik werd gemaakt van celproeven. Om die reden is eind 2008 Deltares gevraagd een regionale proevenverzameling voor de schuifsterkte van veen in de regionale keringen van het hoogheemraadschap van Rijnland op te stellen op basis van de bestaande celproefresultaten uit dit systematisch boezemkade-onderzoek. In de uitwerking hiervan [6] zijn enkele honderden beschikbare celproefresultaten op veenmonsters beschouwd. Om onzekerheid samenhangend met regionale spreiding af te dekken is ook hier gerekend met een spreidingsreductiefactor G van 0,5. Het samengevatte resultaat is weergegeven in figuur 2. Figuur 2 laat zien dat in het grijze gebied met lage spanningen (tot ca. 10 kPa) de resultaten van de beide proevenverzamelingen elkaar kruisen. Bij hogere spanningen zijn de schuifsterkten uit de celproevenverzameling beduidend hoger. Om een indruk te krijgen van het effect van het gebruik van de beide proevenverzamelingen op het resultaat van de stabiliteitsanalyse van een concreet dijkprofiel is voor een afgekeurd boezemkadeprofiel van de Aderpolder de stabiliteitsfactor berekend in zowel de actuele situatie als in de uitgeconsolideerde situatie na versterking met een kleiberm en een kleiaanvulling over het binnentalud. Het kadeprofiel is te karakteriseren als veenkade met een kerende hoogte van ca. 2 meter. De ondergrond ter plaatse van de kruin bestaat uit een 1 tot 2 meter dikke kleiige toplaag met daaronder een metersdik veenpakket. De resultaten zijn samengevat in tabel 2. De gevonden stabiliteitsfactoren zijn karakteristiek voor veel slappe kaden. Bij toetsing ontlopen de resultaten elkaar niet veel. Dit is te verklaren uit het gegeven dat de terreinspanningen langs

40


Figuur 3 Triaxiaalproefresultaten op veen bij 5% rek in de derde trap.

de kritieke cirkel overwegend laag zijn, tot maximaal orde grootte 10 kPa. In de uitgeconsolideerde situatie na versterking liggen de terreinspanningen langs de kritieke cirkel hoger. Gevolg is dat berekening met schuifsterkten uit de regionale celproevenverzameling tot een beduidend minder zware benodigde versterking leidt dan berekening met schuifsterkten uit de triaxiaalproevenverzameling. Schuifsterkten bepaald met celproeven worden algemeen als ‘veilig’ beschouwd. Uitgaande van deze veronderstelling levert het gebruik van schuifsterkten bepaald uit de triaxiaalproevenverzameling bij 2% rek dus onnodig zware ontwerpen op. Op basis van deze conclusie overweegt het hoogheemraadschap van Rijnland om bij het ontwerpen van kadeversterkingen voorlopig gebruik te maken van de regionale celproevenverzameling voor veen.

Nadere beschouwing van de celproefen triaxiaalproefresultaten Niettemin heeft de stap terug naar de oude celproefresultaten iets onbevredigends. Dit hangt mede samen met het niet meer uitbreidbaar zijn van deze proevenverzameling. Gerichte lokale aanscherping van de sterkteparameters van de ondergrond in een zekere dijkstrekking is daarmee niet mogelijk. Daarnaast speelt het meer formele (maar in de kern eenvoudig oplosbare) bezwaar dat voor de celproefresultaten in de vigerende leidraden geen materiaalfactoren meer zijn opgenomen, en deze dus strikt genomen niet meer zouden mogen worden gebruikt. Een alternatief voor het terugvallen op de cel-

Actueel Versterkt profiel profiel Triaxiaalproevenverzameling

0,42

0,58

Celproevenverzameling

0,39

0,88

Tabel 2 Vergelijking stabiliteitsfactor boezemkadeprofiel met triaxiaal- en celproevenverzameling.

proefresultaten is gebruik te maken van resultaten uit triaxiaalproeven bij hogere rek. Zoals eerder aangegeven is de rekgrens waarbij de schuifsterkte uit triaxiaalproeven moet worden bepaald niet scherp vastgelegd, maar gegeven als range van 2% tot 5%. Voor veen en klei wordt normaliter bij 5% rek een beduidend hogere schuifsterkte bepaald dan bij 2% rek. Omdat in het kader van het regionale keringenprogramma bij het hoogheemraadschap van Rijnland tot dusver vooral meertraps triaxiaalproeven bij 2% rek zijn uitgevoerd, bieden alleen de derde trappen uit deze proeven bruikbare gegevens. Het resultaat van analyse van een deelverzameling van 37 triaxiaalproefresultaten op veenmonsters bij 5% rek in de derde trap is weergegeven in figuur 3. Het zal duidelijk zijn dat hiermee alleen resultaten voor hogere spanningsniveau's worden gevonden, vanaf ca. 25 kPa. De spreiding in de triaxiaalresultaten ten opzichte van de ‘trendlijn’ lijkt werkbaar, de variatiecoefficient van de schuifsterkte bedraagt ca. 0,10. In figuur 4 zijn de rekenwaarden van de schuifsterkte uit de triaxiaalresultaten bij 5% rek in de derde trap afgezet tegen de schuifsterkte


korte termijn ook eentraps triaxiaalproeven tot tenminste 5% rek laten uitvoeren. Resultaten hieruit kunnen worden gebruikt om de impliciete veronderstelling te verifiëren dat de invloed van de eerste twee belastingtrappen tot 2% rek op het resultaat van de derde trap bij 5% rek betrekkelijk gering is. Daarnaast moet dit aanvullende resultaten in het lagere spanningsbereik opleveren. De analyse zal daarnaast verder worden uitgebreid naar (humeuze) klei.

Figuur 4 Rekenwaarden uit triaxiaalproef op veen bij 5% rek versus triaxiaalresultaten bij 2% rek en celproefresultaten.

uit de celproevenverzameling en de triaxiaalproevenverzameling bij 2% rek. Daarbij is voor de triaxiaalresultaten bij 5% rek vanaf ca. 25kPa (ondergrens spanningsbereik) lineair teruggeëxtrapoleerd naar de gevonden rekenwaarde van de effectieve cohesie uit de triaxiaalresultaten bij 2% rek. De overeenkomst tussen de sigma-tau-relatie uit de triaxiaalproefresultaten bij 5% rek en de sigma-tau-relaties uit de celproevenverzameling is opmerkelijk. Aangezien de stabiliteitsanalyse van dijken op basis van de schuifsterkten uit celproeven in het algemeen als veilig wordt beschouwd, lijkt deze constatering, althans tenminste voor veen, bruikbaar om op korte termijn op voort te borduren. Dit is wenselijk uit oogpunt van uitbreidbaarheid van de proevenverzamelingen en waar nodig kunnen uitvoeren van gerichte lokale maatwerkanalyses waarbij de ‘strafkorting’ in de vorm van de term t.s( G 2+1/N) in de berekening van de karakteristieke waarde zoveel mogelijk voorkomen moet worden.

Conclusies en aanbevelingen Op basis van voorgaande beschouwing worden de volgende conclusies getrokken en aanbevelingen gedaan: Over de ‘juiste’ wijze van bepaling van de schuifsterkte van grond ten behoeve van stabiliteitsanalyse van dijken bestaat momenteel de nodige onduidelijkheid. Voor de beheerpraktijk is dit ongelukkig. Er moet in komende jaren veel gebeuren. Tot 2012 moeten in West Nederland bijvoorbeeld duizenden kilometers regionale kering worden getoetst, en voor

2015 moeten de meest risicovolle keringen worden verbeterd. De bestaande onduidelijkheid over de ‘juiste’ wijze van bepaling van de schuifsterkte van grond leidt tot discussies die de legitimiteit van noodzaak en omvang van dijkversterkingen van ‘onvoldoende’ getoetste keringen ondermijnen. Daarnaast leidt het, weliswaar secundair, tot miscommunicatie met adviesbureau's die voor toetsing of ontwerpen van dijkverbeteringen worden ingeschakeld. Vertraging in benodigde dijkversterkingsprogramma’s is hiervan mede het gevolg. Gezien de opgave waar de waterschappen op korte termijn voor staan is het wenselijk deze onduidelijkheid op korte termijn, in ieder geval voorlopig, op praktische wijze op te lossen. Gedacht wordt aan een eenduidiger protocol dat voor iedereen voldoende duidelijkheid biedt en aansluit bij de praktijkervaring van ‘voldoende veilig’ en dus de celproefresultaten. De triaxiaalproefresultaten bij 2% rek lijken dan meer veiligheid dan nodig in zich te bergen. De ervaring leert dat voor slappe Nederlandse grond bij een hogere rek, tot maximaal 5%, altijd een hogere schuifsterkte wordt gevonden (met andere woorden strain softening speelt geen rol).

Fundamenteel onderzoek en daaruit voortvloeiend voortschrijdend inzicht is wenselijk om de onderbouwing van al dan niet benodigde dijkversterkingen steviger te kunnen maken. Op korte en middellange termijn speelt dit nu concreet met betrekking tot de ontwikkeling van een duidelijk protocol voor uitvoering en gebruik van resultaten uit de DSS-proef op veen respectievelijk de ongedraineerde stabiliteiteitsanalyse. Daarbij moeten echter de overige onzekerheden in het ritueel van stabiliteitsanalyses van dijken niet uit het oog worden verloren. Denk hierbij aan de subjectiviteit van de adviseur met betrekking tot met name ook de ondergrondschematisering en schematisering waterspanningen. Aanbevolen wordt een nieuwe benadering niet eerder dan na ontwikkeling van een duidelijk en breed toepasbaar protocol en opbouw van voldoende praktijkervaring te introduceren.

Referenties [1] Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, TAW, juni 2001. [2] Ongedraineerde stabiliteitsanalyse, E.J. den Haan, Geotechniek, juli 2006, 32-37. [3] Leidraad Rivieren en proevenverzameling met celproefresultaten, Deltares / T.A. van Duinen, rapportnr. 1001594-001-GEO-0007, augustus 2009. [4] Regionale proevenverzameling Rijnland - versie 8 juli 2009, Grontmij, juli 2009. [5] Regionale proevenverzameling, schuifsterkteparameters voor boezemkeringen, L. Golovanova, Geotechniek, oktober 2009, 42-46. [6] Gebruik gegevens celproeven bij onderzoek veenkaden, Deltares / J. Heemstra en H.M.G. Kruse, rapportnr. 1001587-001-GEO-0002-sr, oktober 2009.

De geconstateerde overeenkomst voor veen tussen triaxiaalproefresultaten bij 5% rek en de celproefresultaten lijkt een praktisch bruikbaar aanknopingspunt te bieden. Met oog op nadere uitwerking vanuit dit aanknopingspunt zal het hoogheemraadschap van Rijnland op


41

F. Hoefsloot Fugro Ingenieursbureau

E. de Jong VWS Geotechniek

K. J. Bakker TU-Delft en Wad43

Samenvatting

Deel 1: de palen, de grondslag en de proef

Statnamic proeven op Casing boorpalen

In november 2008 zijn in de nabijheid van de spoorlijn Woerden - Utrecht een tweetal Statnamic proeven uitgevoerd met behulp van een 16 MN testapparaat. De proeven zijn uitgevoerd op zogenaamde Casing boorpalen die in 2005 door Volker Staal en Funderingen zijn aangebracht. Deze palen met een diameter van 1,65 m zijn nieuw voor de Nederlandse markt. Dit artikel, dat in 2 delen zal worden gepubliceerd, bespreekt de resultaten en de interpretatie van de proeven.

Inleiding Voor het project Spoorverdubbeling Vleuten Amsterdam-Rijnkanaal is voor het eerst in Nederland gebruik gemaakt van Casing boorpalen. Een uitgebreide beschrijving van het paaltype is gegeven in het artikel dat is gepubliceerd in de Geotechniek special naar aanleiding van de Funderingsdag in 2008 [1]. In het betreffende artikel wordt tevens de keuze voor het paaltype, de controle op de uitvoering en de controle op het draagvermogen van de palen besproken. Onderdeel van dat artikel is ook het last-zakkingsgedrag, zoals dat op basis van statische paalbelastingsproeven is vastgesteld. Deze statische belastingsproeven zijn uitgevoerd tot de rekenwaarde van de paalbelasting (geschiktheidsproeven) en geven derhalve slechts een indicatie van de maximale paaldraagkracht (bezwijkbelasting). In [2] is het last-zakkingsgedrag van de palen verder verklaard en ook vertaald tot steunpuntzakkingen (inclusief groepswerking). Tijdens het installeren van de eerste Casing boorpalen in 2005 met een gemiddeld paalpuntniveau van NAP -18 m, is besloten tot het installeren van een drietal extra proefpalen. Deze proefpalen zijn geïnstalleerd tot een diepte van NAP -13 m om enerzijds te kunnen spreken van een paal (lengte van de paal > 8 x de diameter) en anderzijds het draagvermogen zover mogelijk te beperken in relatie tot een mogelijk later uit te voeren statische proefbelasting (bezwijkproeven). Voordat de palen ter plaatse werden geïnstalleerd is een grondonderzoek uitgevoerd bestaande uit 7 sonderingen met meting van de plaatselijke wrijvingsweerstand en dubbele hellingmeting. Gezien het uitstekende resultaat van de eerder op het werk uitgevoerde geschiktheidsproeven en de hoge kosten voor het uitvoeren van statische proefbelastingen tot de geschatte bezwijkbelasting, is in 2005 afgezien van het uitvoeren van bezwijkproeven.

42


In 2008 kreeg Fugro Ingenieursbureau in Nederland de beschikking over een 16 MN Statnamic apparaat en werd alsnog besloten om twee van de drie proefpalen te testen. De testen zijn uitgevoerd op 17 en 26 november 2008, de laatste onder grote belangstelling van pers en funderingsspecialisten uit Nederland, België en Frankrijk [3]. Kort voor de uitvoering van de Statnamic proeven zijn in de directe nabijheid van de palen een vijftal controlesonderingen uitgevoerd. Deze sonderingen zijn uitgevoerd met meting van de plaatselijke wrijvingsweerstand, met meting van de waterspanning en dubbele hellingmeting. Het uitwerken van de resultaten van de Statnamic proeven loopt gelijk op met voortgang van de CUR-commissie H410 ‘Snelle paaltesten’. Deze onderzoekscommissie is belast met het opstellen van een uitvoeringsnorm en een beoordelingsrichtlijn voor de uitwerking en interpretatie van snelle paaltesten. Fugro en VWS Geotechniek nemen naast andere partijen deel aan commissie H410.

Bepaling theoretisch bezwijkdraagvermogen Op basis van artikel 5.4.2.2.2 mag voor grondverwijderende palen een ap van 1,0 worden aangehouden, mits de berekende maximum puntweerstand op basis van de sonderingen na installatie niet groter is dan de berekende maximum puntweerstand vóór installatie met toepassing van de ontwerpwaarde van ap. De ap voor installatie van de palen is in het geval van de Casing boorpalen feitelijk een onbekende. Op basis van eerder uitgevoerde controlesonderingen bij de productiepalen en de eerder uitgevoerde geschiktheidsproeven op de Casing boorpalen is in eerste aanleg voor deze ontwerpparameter ap een waarde van 0,8 gehanteerd.

Deel 1 behandelt de resultaten en de interpretatie van het ter plaatse van de palen uitgevoerde grondonderzoek, de uitvoering van de Statnamic proeven en de eerste resultaten. Deel 2 gaat in op de interpretatie van de proefresultaten.

Op basis van hetzelfde artikel 5.4.2.2.2 mag voor palen gemaakt met grondverwijdering een as van 0,01 worden aangehouden indien een sondering wordt beschouwd die na paalinstallatie is uitgevoerd. De as voor installatie van de palen is ook in dit geval een onbekende. Op basis van eerdere controlesonderingen bij de productiepalen en de eerder uitgevoerde geschiktheidsproeven op de Casing boorpalen is in eerste aanleg voor deze ontwerpparameter as een waarde van 0,008 gehanteerd. In artikel 5.4.2.2.2 van NEN 6743-1 wordt ook een eis gesteld aan de nasonderingen, namelijk dat deze sonderingen binnen 1 m van de zijkant van de paal moet worden uitgevoerd. Vreemd genoeg is dit de enige eis die aan de sonderingen wordt gesteld. In de norm wordt geen eis gesteld aan de sondeerklasse (geeft een indicatie van de meetnauwkeurigheid) en wordt geen eis gesteld aan de mate waarin de sondeerstreng mag afwijken van de vertikaal (een sondering gaat immers nooit recht). De afstand van 1 m is daarnaast onafhankelijk van de paaldiameter, terwijl het voor het vaststellen van de installatie effecten van de paal wel degelijk van belang is om binnen een bepaalde afstand van de paal te meten, een afstand die direct gerelateerd is aan de paaldiameter. Voor het beoordelen van de Casing boorpalen zijn zowel de sonderingen vóór als na paalinstallatie uitgevoerd met een dubbele hellingmeter.

De sonderingen zijn uitgevoerd conform klasse 2 van NEN 5140 en de sonderingen na installatie zijn aangevangen op minder dan 1 m uit de palen. Door de registratie van de hellingen van de sondeerstreng in 2 richtingen, zie figuur 1, was het mogelijk de exacte positie van de sondering ten opzichte van de paal te controleren. Gezien de diameter van de Casing boorpalen van 1,65 m en de geconstateerde afwijkingen van de sondeerstreng, circa 0,5 m op paalpuntniveau, kan worden geconcludeerd dat de sonderingen representatief zijn voor de beoordeling van het installatiegedrag van de palen en geschikt zijn voor een theoretische benadering van het bezwijkdraagvermogen. In figuur 2 zijn de resultaten gepresenteerd van de sonderingen uitgevoerd vóór en na paalinstallatie ter plaatse van paal PP1.

Berekeningsresultaten Bij het uitvoeren van de berekeningen zijn voor alle sonderingen een j van 1,0 en een gm;b;4 van 1,0 aangehouden. Op deze wijze is per sondering (uitgevoerd na paalinstallatie) een maximum draagkracht (bezwijkbelasting) voor de statnamisch beproefde palen PP1 en PP3 bepaald. De resultaten zijn weergegeven in tabellen 1 en 2. Indien het rekenkundig gemiddelde wordt bepaald op basis van de 4 sonderingen uitgevoerd na paalinstallatie wordt een maximale paaldraagkracht van 18.735 kN verkregen. De grote spreiding in draagkracht op basis van de individuele sonderingen is een bekend fenomeen op de onderzoekslocatie. Op basis van alle voor het project Spoorverdubbeling Vleuten - Amster-

dam-Rijnkanaal uitgevoerde sonderingen is in 2005 reeds door Geodelft geconcludeerd dat de conusweerstanden op de locatie een grotere spreiding vertonen dan gebruikelijk is in de Nederlandse pleistocene zandlagen. Bij de uitgevoerde geschiktheidsproeven op de Casing boorpalen is gebleken dat de individuele sondeerresultaten per paal geen indicatie geven van een hogere of lagere draagkracht. De gemiddelde draagkracht op basis van de beschikbare sonderingen kon daarentegen goed met de geïnterpreteerde resultaten van de statische proefbelastingen worden vergeleken. De maximale paaldraagkracht is tevens berekend op basis van de vooraf uitgevoerde sonderingen. Deze berekeningen zijn uitgevoerd met de factoren zoals deze na paalinstallatie op basis van de norm mogen worden toegepast (ap = 1,0 en as = 0,01) en op basis van de factoren zoals deze bij het ontwerp van de palen zijn gehanteerd (ap = 0,8 en as = 0,008) . Opgemerkt wordt dat voor deze laatst genoemde factoren geen andere basis bestaat dan een beoordeling van de invloed van de paalinstallatie op de conusweerstand en een vergelijking met paalsystemen die zijn opgenomen in tabel 2 van NEN 6743-1. Indien het rekenkundig gemiddelde wordt bepaald op basis van de 6 sonderingen uitgevoerd vóór paalinstallatie wordt een maximale paaldraagkracht van 19.020 kN, respectievelijk 15.216 kN verkregen.

Conclusie theoretisch bezwijkdraagvermogen Op basis van de sonderingen uitgevoerd na paalinstallatie kan conform NEN 6743-1 een maximale paaldraagkracht voor de palen van gemiddeld

Fr;max;punt

Fr;max;schacht

Fr;max

Fr;max;gem1

[kN]

[kN]

[kN]

[kN]

DKMP8

10.434

3.628

14.062

DKMP9

16.242

5.183

21.426

Sondering na paalinstallatie

Figuur 1 Resultaat dubbel hellingmeting sondeerstreng sondering DKMP8

17.744

1 Aangezien beide sonderingen in gelijke mate bepalend zijn voor het draagvermogen van

paal PP1 is hier het rekenkundig gemiddelde gepresenteerd van beide sonderingen.

Tabel 1 Maximale draagkracht paal PP1 op basis van sonderingen na paalinstallatie

Fr;max;punt

Fr;max;schacht

Fr;max

Fr;max;gem1

[kN]

[kN]

[kN]

[kN]

DKMP11

18.105

4.665

22.770

DKMP12

12.534

4.147

16.681

Sondering na paalinstallatie

19.726

Figuur 2 Resultaten sonderingen vóór (DKM1 t/m DKM3 rood) en ná paalinstallatie (DKMP8 en DKMP9 blauw).

1 Aangezien beide sonderingen in gelijke mate bepalend zijn voor het draagvermogen

van paal PP3 is hier het rekenkundig gemiddelde gepresenteerd van beide sonderingen.

Tabel 2 Maximale draagkracht paal PP3 op basis van sonderingen na paalinstallatie


43

Figuur 3 Geprepareerde paalkop met zuiger.

Figuur 4 Aanbrengen ballast en grindcontainer geïnstalleerd.

Figuur 5 Opgebouwde proefopstelling.

Figuur 6 Opstelling direct na de proef.

18.735 kN worden bepaald. Indien gelijke paalklassefactoren worden gehanteerd in combinatie met de vooraf uitgevoerde sonderingen wordt een gemiddelde maximale draagkracht van 19.020 kN verkregen. Bij toepassing van de ontwerpparameters bedraagt de gemiddelde maximale paaldraagkracht 15.216 kN. Op basis van dit vergelijk kan dus worden gesteld dat de ontwerpparameters ap = 0,8 en as = 0,008 op basis

44


van de sondeerresultaten een veilige ondergrens geven van de maximale paaldraagkracht. Op basis van alle sondeerresultaten wordt voor de beschouwde Casing boorpalen dan ook een bezwijkdraagvermogen tussen de 15.216 kN en 18.735 kN verwacht.

Waarom Statnamic? Voorheen werden palen getest met statische bal-

last die werd opgebouwd op een paal. Bij hogere belastingen zijn vaak reactiepalen nodig waarbij de reactiekracht via een constructieframe op de testpaal wordt overgebracht. Vaak kostbare, arbeidsintensieve en tijdrovende testen die lastig in een uitvoeringstraject zijn in te plannen. Statnamic paaltesten zijn circa 20 jaar geleden ontwikkeld en bieden de mogelijkheid om met slechts 5% van de statische belasting een snelle

Statnamic proeven op Casing boorpalen

Figuur 8 Proefresultaat en afgeleide statische weerstand. Figuur 7 Opgebouwde proefopstelling.

proef te doen. In Nederland hebben Profound en Fugro een samenwerkingsverband voor het uitvoeren van statnamic-testen. Profound beschikt over een 4 MN-apparaat en Fugro heeft een 16 MN-apparaat.

Hoe werkt Statnamic? Rondom de paal wordt een vlakke bodem gerealiseerd, waarop een basisframe wordt geplaatst. De paalkop wordt geprepareerd voor het nauwkeurig plaatsen van een loadcell en een verbrandingskamer (figuur 3). Er worden stalen schalen rondom de paal opgebouwd. Vervolgens wordt ballast aangebracht (circa 800 kN) in de vorm van betonnen ringen (figuur 4). Tussen de ringen en de schalen wordt grind aangebracht. Na onsteking wordt in de verbrandingskamer in zeer korte tijd een hoge druk opgebouwd waardoor de cylinder met ballast met een versnelling van circa 20 g wordt gelanceerd. Hierbij wordt een reactiekracht van maximaal 16 MN (1600 ton) op de paal uitgeoefend. De kracht op de paal, de verplaatsing en de versnelling van de paalkop worden hierbij geregistreerd. De opbouw en werking van het apparaat is schematisch weergegeven in figuur 7. Bij de proef zijn tevens omgevingsfactoren gemeten zoals trillingsintensiteit op het maaiveld, nabij het spoor en aan bebouwing, geluidmetingen in de omgeving en waterspanningsmetingen in de bodem.

Proefresultaten en uitwerking Bij het uitvoeren van de proeven in november 2008 is een maximale paalzakking gemeten van circa 50 mm bij een geregistreerde kracht van ruim 16 MN. De 2 proefbelastingen zijn op identieke wijze uitgevoerd en gaven nagenoeg

dezelfde meetresultaten. De uitwerking heeft plaatsgevonden op basis van de conceptrichtlijn voor interpretatie van snelle paalproeven zoals deze op dat moment door de CUR-commissie was opgesteld. Voor deze interpretatie waren meerdere varianten beschikbaar; gekozen is voor de Unloading Point Methode (UPM) met correctie van de gemeten kracht voor traagheidskrachten en demping. Bij deze methode wordt de paal beschouwd als een één-massaveersteem waarbij op elk tijdstip geldt: Fstatic (t) = Fstn (t) - m . a (t) - C . v (t) Met: Fstatic Fstn m a C v

statische bodemweerstand statnamic belasting massa van de paal versnelling van de paal dempingsparameter snelheid van de paal

In bovengenoemde vergelijking wordt de gemeten waarde van de statnamic belasting op de paalkop en de gemeten waarde van de versnelling en snelheid van de paalkop ingevoerd. De massa van de paal wordt berekend op basis van de paaleigenschappen. De gemiddelde demping is afgeleid tussen het moment van maximale belasting en maximale verplaatsing. In figuur 8 is de gemeten statnamic belasting versus zakking en de afgeleide statische grondweerstand als functie van de zakking gegeven. Het feit dat er geen mooie vloeiende curve ontstaat wordt in belangrijke mate bepaald door de interpretatiemethodiek. In deel 2 van het artikel wordt hier nader op ingegaan.

Figuur 9 Geëxtrapoleerd last-zakkingsgedrag.

Het bezwijkdraagvermogen van de paal wordt volgens NEN 6743 gedefinieerd als de belasting horend bij een paalpuntverplaatsing van 0,1 à 0,2 maal de paaldiameter. Dit betekent dat het meetresultaat geëxtrapoleerd moet worden naar grotere verticale vervorming. Dit heeft geleid tot last-zakkingsdiagrammen die in figuur 9 zijn gegeven. Hierbij heeft tevens een correctie plaatsgevonden voor effecten in de grond als gevolg van de relatief korte duur van de belasting. In de figuur zijn de resultaten geven van 2 extrapolatiemethodieken die echter beide een lagere bezwijkwaarde geven bij 0,1 D (165 mm) dan de berekende waarde van 15,2 à 18,7 MN. Ook hierop wordt in deel 2 van het artikel ingegaan.

Numerieke modellering Van de proef is met Plaxis 2D V9, een axiaal symmetrisch numeriek model gemaakt. In eerste instantie is daarbij de in 2005 uitgevoerde


45

statische belasting proef geanalyseerd en zijn daarbij parameters bepaald die de beste overeenstemming gaven met het proefresultaat. Rechtvaardiging voor deze aanpak was de overeenkomstige geologie op beide locaties. Vervolgens is het resultaat van de eerste Statnamic proefbelasting van 17 november door middel van een dynamische berekening geanalyseerd, totdat redelijke overeenstemming was bereikt tussen model en proef. Nadat ook de tweede Statnamic proef was uitgevoerd en bleek dat de resultaten vrijwel gelijk waren aan deze welke bij de eerste proef waren gevonden, is voor de nader analyse verder gewerkt met de geoptimaliseerde dataset zoals bepaald bij de analyse van de eerste proef. De dynamische berekeningen lenen zich uitstekend om op dezelfde wijze als de proefresultaten te worden verwerkt. Dit maakt een vergelijking mogelijk tussen het afgeleide statische lastzakkingsgedrag uit de statnamicproef en een berekend statisch last-zakkingsgedrag. Beide resultaten kunnen worden vergeleken met de berekende waarde van het bezwijkdraagvermogen volgens NEN 6743. Tevens geeft deze

vergelijking aan dat de interpretatiemethodiek van de statnamicproef in positieve richting bijgesteld zou moeten worden. In het volgend artikel wordt uitgebreid ingegaan op de statische en dynamische modelberekeningen en op de interpretatiemethodiek.

Large diameter casing piles, design, testing and monitoring, Proceedings 17th ICSMGE Alexandria, Egypt, page 1201-1204, oktober 2009 [3] M. Pehlig en E. de Jong, Snelle paaltest met belasting van meer dan 1.600 ton, Land + Water nr 1/2 februari 2009.

Eerste conclusies Statnamic proeven Statnamicproeven kunnen worden toegepast op grote diameter (boor)palen en kunnen in relatief korte tijd worden gerealiseerd. De omgevingseffecten tijdens uitvoering van de proef zijn vergelijkbaar met die van een heiwerk. De afgeleide waarde voor het bezwijkdraagvermogen lijkt enigszins conservatief en wordt in belangrijke mate bepaald door de interpretatiemethodiek. Numerieke modellering van de proef heeft uiteindelijk geleid tot een groter inzicht in het gedrag van de paal onder de statnamicbelasting. In deel 2 van dit artikel zal nader op de verkregen resultaten worden ingegaan.

Referenties [1] E. de Jong, Grote diameter casing palen, Geotechniek dec.2008 (Funderingsdag special). [2] J. Brinkman, J.G. van de Water en E. de Jong,

Literatuur [-] P. Middendorp , First experiences with Statnamic load testing of foundation piles in Europe. 2nd Int. Geotechn. Seminar on Deep Foundations on Bored and Auger Piles, Ghent University, Belgium 1993. [-] P. Hölscher and A.F. van Tol, Rapid Load Testing on Piles, CRC Press, Taylor and Frances, London Uk 2009 [-] N.Q. Huy, Rapid load testing of piles in Sand; Effects of loading rate and excess pore pressure, Doctoral thesis Delft University of Technology, Delft, The Netherlands 2008

i.p.v. drukwerk

Er zijn leukere zaken om je geld aan uit te geven dan aan drukwerk. Maar u kunt niet zonder. En áls het moet: dan goed! Uitgeverij Educom staat al meer dan 20 jaar voor kwaliteit, service en aantrekkelijke tarieven. Of het nu gaat om een huisstijl, nieuwsbrief, brochure of handelsdrukwerk. Wij bereiken ‘meer voor minder’. En met die besparingen kunt u dan iets leuks doen.

Uitgeverij Educom BV

Personeels- en relatiemagazines

Rotterdam

Mediacommunicatie

Tel. 010 - 425 6544 www.uitgeverijeducom.nl

Beurzen en evenementen Advies op marketing-, huisstijl- en identiteitsgebied Websites: concept / bouw / beheer Drukwerk: concept / druk / distributie

ADVERTORIAL

Zettingsschade minimaliseren met preventieve injecties

Uretek Nederland BV uit Lelystad past al jaren injectietechnieken toe om bouwkundige verzakkingen te herstellen. Met expansieharsen herstelt het bedrijf verzakte vloeren en stabiliseert het funderingen. Een nieuwe activiteit is preventief injecteren. In Waalwijk is deze techniek met succes ingezet tijdens het trekken van een damwanden. ‘De werkwijze van Uretek is in grote lijnen steeds hetzelfde’, vertelt directeur Alwin ter Huurne, ‘of het nu gaat om het herstellen van verzakte vloeren, het liften van stootplaten bij bruggen of viaducten of het herstellen van niet-ondeheide funderingen. Nadat we de problemen hebben geanalyseerd – waarbij het in kaart brengen van de bodemeigenschappen ter plaatse heel belangrijk is – en we een

tekst Peter Juijn

plan van aanpak hebben ontwikkeld boren we gaten voor het aanbrengen van injectiehulzen (vloeren) of injectielansen (funderingen). Vervolgens injecteren we via deze hulzen of lansen met een speciaal injectiepistool een tweecomponenten expansiehars. Afhankelijk van de toepassing gebruiken we verschillende harsen. Zo moet een hars voor vloerherstel goed uitvloeien voordat hij uithardt, terwijl een hars voor het stabiliseren van een funderingen juist op één punt moet blijven. Een gemeenschappelijke eigenschap van de toegepaste expansieharsen is dat ze een extreem korte reactietijd hebben: direct nadat de twee componenten met elkaar in contact komen, beginnen ze te expanderen en na enkele seconden is de maximale expansie bereikt.’

leidt. Neem het repareren van een verzakte betonvloer. Voorheen waren daarvoor twee opties, het slopen van de bestaande vloer en het storten van een nieuwe of het aanbrengen van een nieuwe betonlaag over de oude vloer. In beide gevallen moest een pand volledig worden ontruimd en kon het dagenlang niet worden gebruikt.

Korte reactietijd

Damwand

Technisch adviseur Klaas van der Brug vult aan: ‘Tijdens het injecteren meten we met laserapparatuur tot op de millimeter nauwkeurig welk effect de injectie heeft op de te herstellen constructie. Deze vorm van monitoring, in combinatie met de korte reactietijd van de harsen, maakt dat we de hersteloperaties goed kunnen beheersen en uiterst precies kunnen werken. Een ander voordeel van de injectietechniek is dat ze nauwelijks tot overlast

Nadat Uretek de injectietechniek jaren had toegepast voor het herstellen van allerlei vormen van zakkingsschade werd het bedrijf door ingenieursbureau Oranjewoud gevraagd of het de techniek ook preventief kon inzetten. Oranjewoud ontwikkelde voor de gemeente Waalwijk een plan voor het saneren van grond die in het verleden was verontreinigd door twee gasfabrieken. Voor de sanering werd uitgegaan van een stijve en goed

Bij onze methode kan alles gewoon doorgaan omdat we alleen op een aantal plaatsen in de vloer gaten met een diameter van twaalf tot veertien millimeter hoeven te boren. Ook bij funderingsherstel is de overlast gering aangezien we van buitenaf injecteren. in gevallen waar dit niet mogelijk is kan de herstelprocedure via gaten in de vloer worden uitgevoerd.’

URETEK Nederland BV www.uretek.nl

gestempelde damwand met een lengte van een van negen meter en het ontgraven van de vervuilde grond tot circa viereneenhalve meter diepte. ‘Bij het ontwerpen van het saneringsplan was de aanwezigheid van bebouwing tegen de grens van het te saneren terrein een complicerende factor’, vertelt geotechnisch adviseur Arend Habing van Oranjewoud. ‘Deze panden waren op staal gefundeerd en uit sonderingen bleek dat de ondergrond bestond uit tamelijk losgepakt zand. De kans op verzakkingsschade was dan ook nadrukkelijk aanwezig. Om deze kans te minimaliseren stelde ik voor om de damwandplanken niet in te trillen, maar in te drukken. Verder nam ik contact op met Uretek voor het herstellen van eventuele schade. Overigens verwachtte ik dat het allemaal wel zou meevallen. Voor het opsporen van kabels en leidingen was namelijk vlak langs de gevel van de panden een sleuf gegraven zonder dat dit tot schade aan de fundering had geleid.’

Compenseren Habing vervolgt: ‘Bij het indrukken van de damwand ontstond inderdaad nauwelijks schade. Daarmee was het gevaar niet geweken, aangezien de grootste zakkingen meestal optreden bij het trekken van damwandplanken. Bij het indrukken wordt de grond namelijk alleen verdicht waarbij het volume van de damwand eventuele zakkingen gedeeltelijk compenseert. Bij het trekken is echter nauwelijks of geen sprake van verdichting en moet het verwijderde volume van de damwand ook nog eens worden gecompenseerd. De aannemer stelde dan ook voor om de damwand na de sanering te laten zitten. Vanwege de grondwaterstroming was dat geen optie. Bovendien zou dat tot hoge kosten leiden omdat de damwandplanken dan niet zouden kunnen worden hergebruikt. In overleg met de aannemer, de gemeente en Uretek hebben we toen besloten om tijdens het trekken van de damwand eventueel optredende verzakkingen met injecties te compenseren.’

Rij injectielansen Voor het preventief injecteren heeft Uretek langs de betreffende gevels een rij injectielansen aangebracht om de expansiehars onder de fundering te kunnen injecteren. Op de gevels heeft het laserontvangers aangebracht om verzakkingen te kunnen waarnemen. Met de aannemer die de damwandplanken ging trekken werd afgesproken dat er per keer steeds vier planken stapsgewijs zouden worden getrokken en Uretek de werkzaam-

Zuiveringweg 93 8243 PE Lelystad

heden zou aansturen. Concreet betekende dit dat de medewerkers van Uretek aan de hand van de metingen aangaven wanneer de aannemer de damwandplanken een stukje uit de grond kon trekken. Zodra zij een zakking waarnamen werd het trekken gestopt en werd de zakking met het injecteren van de expansiehars gecompenseerd.

Tevreden Habing blikt tevreden terug op de preventieve injecties: ‘De aanpak heeft uitstekend gewerkt. Door het injecteren van het expansiehars is het gelukt om de zakkingen teniet te doen en is er nauwelijks schade ontstaan. Ik denk dan ook dat met deze techniek veel meer mogelijk is. Daarvoor is het wel nodig dat Uretek de techniek verder optimaliseert. Zo was er voor het compenseren van de zakkingen aanmerkelijk meer hars nodig dan ik had gedacht. Een reden kan zijn dat het hars zich sterk in het horizontale vlak heeft verspreid. Daarmee komen we bij een lastig punt van alle injectietechnieken, je weet nooit precies hoe het geïnjecteerde materiaal zich in de ondergrond verspreidt. Dat neemt niet weg dat ik ervan overtuigd ben dat er mogelijkheden zijn om ongewenste verspreiding van het expansiehars te beperken.”

T. 0320 256 218 [email protected]

werkwijze kunnen we op verschillende diepten in de ondergrond injecteren. Dat maakt het mogelijk om als het ware een aantal harslenzen boven elkaar aan te brengen, waardoor het expansiehars meer onder de fundering geconcentreerd blijft. Daarnaast zijn we voortdurend met onze leverancier van de expansieharsen in gesprek over het optimaliseren van de eigenschappen voor de verschillende toepassingen en doen we geregeld testen. Door de samenstelling iets te veranderen kunnen we bijvoorbeeld het uitvloeiingsgedrag beïnvloeden. Kortom, we zijn als Uretek voortdurend bezig om onze technieken te verbeteren en nieuwe te ontwikkelen. Een voorbeeld van dat laatste zijn de geotextiele polymeerkolommen. Deze in de grond gevormde palen, PowerPile genoemd, willen we onder meer gaan toepassen voor funderingsherstel in slappe bodems, waar onze gangbare injectietechnieken niet te gebruiken zijn. In Finland en Engeland zijn deze palen al met succes toegepast.’

Optimaliseren Volgens technisch adviseur Van der Brug heeft Uretek sinds de pilot in Waalwijk de techniek al op diverse punten geoptimaliseerd. Zo vertelt hij dat in Waalwijk nog vaste injectielansen zijn toegepast, terwijl inmiddels wordt gewerkt met zogeheten terugtrekkende lansen. ‘Met deze nieuwe

Er wordt een gat geboord waarin een injecteerlans wordt geslagen.

Injectie van het expansiehars in de ondergrond tijdens het trekken van damwanden.

Het mengsel reageert en expandeert daarbij sterk.

Uretek DeepInjection®-methode

dr ir Fl. Schokking GeoConsult B.V. Haarlem

dr D. Nieuwland NewTec B.V. Leiderdorp

Samenvatting

Bodemdaling Hondsbossche en Pettemer Zeewering: gevolg van geologische processen in diepe ondergrond

November 2004 werden door Floris Schokking van GeoConsult bodemdalingsnelheden ter plaatse van de Hondsbossche Zeewering van meer dan 40 cm/eeuw in de media vermeld. In relatie met de in de toekomst verwachte zeespiegelstijging en klimaatverandering is de hierdoor veroorzaakte vermindering van de hoogte van de zeewering zorgwekkend. In dit artikel wordt de juistheid van de hypothese aangetoond, dat de optredende bodemdaling een natuurlijke oorzaak heeft en verband houdt met tektonische en mogelijk andere geologische processen in de diepe ondergrond. Het belangrijkste bewijs voor een neotektonische oorzaak is het periodische karakter van het dalingsverloop van de aangemeten peilmerken van het NAP. Deze duidt op een kleef-slip beweging langs breuken. Dergelijke grote verticale neo-tektonische bewegingssnelheden zijn nooit elders in de wereld op deze wijze geregistreerd en beschreven. De juistheid van de hypothese wordt verder ondersteund door waarnemingen aan geofysi-

Figuur 1 Hondsbossche en Pettemer Zeewering.

sche 2D-seismische opnamen afkomstig uit de olieindustrie, door laboratorium onderzoek van bewegingen langs breuken, door historisch geologisch onderzoek en door recent

Inleiding GeoConsult werd in het kader van het project Kustvisie 2050 in 2004 door Rijkswaterstaat (RWS), Directie Noord-Holland verzocht te beoordelen wat op ingenieurs geologisch en geotechnisch gebied de problemen van de Zwakke Schakels zouden zijn, en met name waar het de Hondsbossche en Pettemer Zeewering betreft. Door betrokkenheid bij de beoordeling van de effecten van de aardgaswinning in de zuidelijker gelegen aardgasvelden in de toenmalige concessies van BP (voorheen Amoco en recentelijk Taqa Energy) was GeoConsult in staat met de interpretatie van historische peilmerk gegevens en uitgebreid ingenieurs geologisch en geotechnisch onderzoek extreem hoge bodemdalingsnelheden waar te nemen en de oorzaken daarvan gedeeltelijk te verklaren. De eerste resultaten van dit onderzoek werden november 2004 gepubliceerd (Schokking, 2004). Naar aanleiding hiervan werd juli 2005 een workshop georganiseerd door RWS teneinde de problematiek door een aantal deskundigen te laten belichten. De bijdragen aan de workshop en een verslag ervan werden gebundeld en gerapporteerd (RWS/Deltares/TUDelft, 2008). De algemene conclusie in de rapportage luidt,

50


dat er sprake is van door de mens veroorzaakte bodemdaling, waarbij aardgasonttrekking en verhoging van de Hondsbossche en Pettemer Zeewering als mogelijke activiteiten genoemd worden. Anders dan in de genoemde workshop worden in dit beschreven onderzoek de resultaten van een aantal methodieken direct met elkaar vergeleken. De gepresenteerde gevolgtrekkingen geven een inzicht in de natuurlijke geologische processen die de oorzaak zijn van bodemdaling ter plaatse van de Hondsbossche en Pettemer Zeewering. Hoewel geen direct gevaar voor overstroming of instabiliteit van de zeeweringen dreigt, is verder onderzoek nodig om nauwkeuriger te definiëren welke mechanismen werken die tot de gemeten dalingfenomenen leiden. Met name de interpretatie van 3D-seismische informatie is hierbij van belang om voorspellingen over in de toekomst optredende bodemdaling te kunnen doen. Mede in relatie tot de verwachte zeespiegelrijzing en klimaatverandering in de komende eeuw is kennis over additionele relatieve zeespiegelrijzing door bodemdaling van groot belang voor de veiligheid van de overige delen van de Nederlandse kust. Langs overige delen van de kust, die vergelijkbare geologische kenmerken vertonen, kan met de

satellietradarinterferometrie onderzoek (remote sensing uit de ruimte). Uitgebreider onderzoek naar de oorza(a)k(en) van de bodemdaling ter plaatse van de Hondsbossche en Pettemer Zeewering is van belang om voorspellingen over langere termijn te kunnen doen en tevens om inzicht te krijgen in vergelijkbare geologische processen die op andere locaties langs de Nederlandse kust hoge bodemdalingsnelheden veroorzaken.

dan in Noord-Holland verkregen inzichten verder onderzoek uitgevoerd worden.

Vraagstelling In de Kustvisie 2050 (Arcadis, Nieuwe Gracht & Alkyon, 2002) en de Verkenning Kustverdedigingstrategieën Zwakke Schakels NoordHolland (Provincie Noord-Holland, 2005) worden met betrekking tot kustveiligheid zowel de duinkust als de harde zeeweringen, zoals de Hondsbossche en Pettemer Zeewering, in beschouwing genomen. Wat betreft de duinkust vormt kustlijnhandhaving een uitgangspunt voor het beleid.

De relatie kustafslag (erosie) en bodemdaling in de Kop van Noord-Holland is als zodanig nog niet gelegd. Anderzijds, kan gesteld worden, dat sinds ca. 1350 A.D. de toename van de kustafslag in dit gebied opmerkelijk is. Zandsuppletie, teneinde de kustlijnhandhaving te bewerkstelligen, blijft, onafhankelijk van de oorzaak of oorzaken van de sterke erosie, uiteraard een optie. De vraag is of locaal hoge bodemdalingsnelheden een rol spelen in het erosieproces. Een antwoord hierop kan bijdragen in de methodieken die op de korte en de lange termijn voor de suppletie van zand gekozen worden. Dit mede in relatie met de diverse opties van kustlijnhandhaving (strandverbreding, uitbreiding bestaande duinen, uitbreiding met nieuwe duinen en vooroeversuppletie). In ‘Verkenning Kustverdediging Strategieën; Zwakke Schakels Noord-Holland, Startnotitie voor integrale effecten beoordeling’ (Provincie Noord-Holland, 2005) worden met betrekking tot de harde zeeweringen de volgende integrale opties overwogen: 1. ‘Gladde’ kust: Verbreding van de duinkust van Huisduinen tot Petten van tot maximaal 200 m en traditionele, consoliderende dijkverzwaring van de Hondsbossche en Pettemer Zeewering. De vooroever wordt met zand bedekt. 2. ‘Duinzoom in de lift’: Landinwaartse duinverbreding ten noorden van Petten (mede om secundaire gevolgen van klimaatverandering en bodemdaling achter de duinen te verminderen). De Pettemer Zeewering wordt traditioneel versterkt en verbreed en de Hondsbossche Zeewering wordt overslagbestendig gemaakt. 3. ‘Harde kust’: Ten noorden van Petten worden 250 m pieren in zee gelegd en zand aangebracht en de Hondsbossche en Pettemer Zeewering worden eveneens met pieren en zand beschermd.

Consequenties voor de harde zeeweringen Bij de beschouwing van het optreden van bodemdaling ter plaatse van de Hondsbossche en Pettemer zeewering moet rekening gehouden worden met: a. bodemdalingsnelheden die invloed hebben op de minimaal vereiste kruinhoogte b. het optreden van differentiële verplaatsingen, die de integriteit van de zeeweringen in gevaar kunnen brengen. Bij a. ligt het voor de hand om analoog aan het

Middenscenario zeespiegelrijzing: 60 cm/eeuw (TAW werkgroep Kust, 2003 en 3e Kustnota, MinV&W, 2000), voor beslissingen met een lange ontwerpduur de vijftig tot honderd jaar aan te houden. Bij bodemdalingsnelheden van 40 cm/eeuw en meer zullen deze bij de traditionele versterking van zowel de Hondsbossche als de Pettemer Zeewering (Optie 1.) en bij de versterking van de Pettemer Zeewering (Optie 2.) direct een rol gaan spelen. Bij de andere opties zal ook de gedurende de ontwerp en beslissingsperiode beschouwde kruinhoogte, en hoe en waar deze beïnvloed wordt door hoge bodemdalingsnelheden, een ontwerpcriterium vormen. Bij b. moet gedacht worden aan verplaatsingen langs breuken cq. breukzones, al dan niet in relatie met het optreden van aardbevingen.

Consequenties voor het achterland Naast a. en b. dient in het gehele gebied achter de kustlijn, rekening gehouden te worden met bodemdaling in verband met de vermeerdering van zoute kwel en de verandering van hydraulische condities voor het oppervlakte water ten gevolge van daling van maaiveld, dijken, waterpeilregelende constructies en rioolsystemen.

Vraagstelling betreffende bodemdaling Uiteindelijk zal antwoord gevonden moeten worden op de volgende vraagstelling: a. Vindt er locaal en/of regionaal bodemdaling plaats, en wat is de bodemdalingsnelheid en wat is de oorzaak ervan? b. Indien er bodemdaling optreedt, is er dan een voorspelling te doen over het verloop van de bodemdaling en de bodemdalingsnelheden in de toekomst? c. Indien er bodemdaling optreedt, is er dan kans op differentiële bodemdaling? d. Zijn er op grond van de waarnemingen uitspraken te doen over het optreden van bodemdaling langs de overige delen van de Nederlandse kust? In dit artikel zal slechts een deel van deze vraagstelling belicht kunnen worden en met name waar het onderdeel A betreft. Voor vraagstellingen B, C en D is uitgebreider onderzoek vereist in het Noord-Hollandse gebied en langs overige delen van de Nederlandse kust.

Hypothese Uitgaande van bovenbeschreven vraagstelling wordt in dit artikel de juistheid van de volgende hypothese beargumenteerd:

Figuur 2 Ligging NAP-peilmerken en 2D-seismisch profiel.

De gemeten bodemdaling ter plaatse van de Hondsbossche Zeewering wordt veroorzaakt door grootschalige geologische processen in de diepe ondergrond, waarbij neo-tektoniek het belangrijkste proces vormt.

Observatie van bodemdaling uit NAP-metingen Voor een doelmatig waterbeheer in Nederland is het Nieuw Amsterdam Peil (NAP) al eeuwenlang het vaste referentievlak bij de meting van het waterpeil. Daarnaast is het NAP van belang voor hoogtemetingen bij aanleg en beheer van dijken,


51

Figuur 3 Bodemdalingsnelheden van NAP-peilmerken tussen Bergen-aan-Zee en Petten. In de TVG’s is het periodische karakter van de daling in dit gehele gebied te zien. Alle dalinglijnen vertonen een versnelde daling na de aardbevingen van 2001 in het Gasveld Bergermeer (KNMI, 2001).

sluizen, infrastructuur en andere constructies. De basis van het NAP wordt gevormd door het primaire net van ondergrondse merken (OM) die gefundeerd zijn op in de Pleistocene zandlaag geplaatste palen. Deze OM’en worden gebruikt als uitgangspunt voor het secundaire net bestaande uit ca. 35.000 peilmerken geplaatst op relatief stabiele objecten, zoals gebouwen, viaducten, bruggen en duikers. De publicatie en uitgevoerde evaluaties van de metingen van het NAP gaan terug tot de metingen van de 2e Nauwkeurigheidswaterpassing (2e NWP) die plaatsvond tussen 1926 en 1940. Gedurende die periode zijn van 47 OM’en de hoogten vastgesteld ten opzichte van het nulpunt in Amsterdam. Tijdens de in de periode van 1996 tot 1999 uitgevoerde 5e NWP is vastgesteld, dat er aantoonbare verschillen bestaan tussen de bestaande hoogten van de OM’en en de werkelijke hoogten (AGI en ICT, 2003). Deze bewegingssnelheden zijn kleiner dan een mm/jaar, maar over een periode van 60 tot 80 jaar moet er terdege rekening mee worden gehouden. Deze bewegingen worden veroorzaakt door grootschalige geologische processen, met name gerelateerd aan isostasie, in de diepe ondergrond. Door aanpassing van de hoogten na een vaste periode wordt het NAP hiervoor steeds weer bijgesteld. Door meer locale bodemdaling in de ondergrond kunnen de peilmerken van het secundaire net, maar ook de OM'en, daling vertonen in de tijd. De bodemdalingkommen van gasvelden worden

52


ondermeer hiermee gemonitord, zoals in het Groningen aardgasveld reeds sinds begin jaren ‘70 van de vorige eeuw gebeurd. Bodemdaling door andere oorzaken, zoals door zoutwinning, door het graven van boortunnels of door de belasting van dijklichamen, maar ook bodemdaling door natuurlijke oorzaken, resulteren eveneens in een meetbare vervorming van het oppervlak. In het gebied tussen Petten en Bergen zijn vanaf 1950 peilmerken aangemeten in successievelijke waterpascampagnes. Indien we de bewegingssnelheden van de peilmerken in een sectie langs de duinkust en de Hondsbossche en Pettemer Zeewering in een grafiek weergeven zien we twee zakkingfenomenen (figuur 2 en 3). Tussen Bergen-aan-Zee en Camperduin is de expressie te zien van de bodemdaling in het Bergenveld en het Groetveld, waar sinds beging jaren ‘70 van de vorige eeuw aardgas gewonnen wordt. In het diepste punt van de schotelvormige bodemdalingkommen worden de hoogste bodemdaling snelheden gemeten van ca. 41 respectievelijk 28 cm/eeuw.1 Tussen Camperduin en Petten is ter plaatse van de Hondsbossche Zeewering een zakkingfenomeen te zien, dat zich uitstrekt over de gehele zeewering bestaande uit een kanteling naar het zuiden en een aansluitende meer komvormige zakking over een afstand van ca. 2 km.Tussen 1980 en 2001 werd een maximale bodemdalingsnelheid van gemiddeld 40,1 ± 1,4 cm/eeuw gemeten. Het zakkingbeeld van peilmerken die ten oosten van de Hondsbossche Zeewering liggen is compatibel

met dit zakkingbeeld. In de omgeving van Petten tonen peilmerken die ten oosten van de Pettmer Zeewering gelegen zijn een locale daling in het gebied van de zeewering met een snelheid tot ca. 13,4 ± 0,6 cm/eeuw gemeten vanaf 1950 tot 2001. Als mogelijke oorzaken kan gedacht worden aan door de mens veroorzaakte bodemdaling, zoals inklinking van samendrukbare lagen (ondiepe oorzaak gelegen boven het Pleistocene oppervlak) ten gevolge van het gewicht van het aangebrachte of opgehoogte dijklichaam of aan zakking die optreedt ten gevolge van drukverlaging in de randaquifer van het Groetveld, die samenhangt met de verlaging van de gasdruk gedurende de exploitatie (diepe oorzaak, optredend onder het Pleistocene oppervlak). Daarnaast kunnen geologische processen in de ondergrond (onder het Pleistocene oppervlak) de oorzaak vormen waarbij tektonische deformatie van de aardkorst langs breuken, natuurlijke compactie van cohesieve lagen ten gevolge van de druk van de bovenliggende afzettingen, en eventueel deformatie van zoutlagen beschouwd kunnen worden. In het geval van bodemdaling boven een aardgasveld wordt voor de analyse hiervan vaak een a-priori deformatie model opgesteld. Dit is over het algemeen mogelijk uit een (deels) empirische modellering in combinatie met informatie van geologische en geomechanische modellen, en eventueel mede gebaseerd op laboratoriumproeven die het compactiegedrag van het reservoirgesteente beschrijven.


De geschatte deformatie van het aardoppervlak, op basis van geodetische technieken die gebruik maken van gemeten hoogteverschillen, kan vervolgens met het a-priori model worden vergeleken. Hieruit kan dan eventueel een terugkoppeling naar de aangenomen modelleringen en parameters gemaakt worden en kunnen na herijking van het a-priori model voorspellingen over toekomstige te verwachten daling opgesteld worden. Omdat de oorzaak van de dalingen ter plaatse van de Hondsbossche Zeewering onbekend is kunnen geen a-priori modelleringen opgesteld worden en moet een andere methodiek of combinatie van methodieken gebruikt worden om oorzaken te identificeren. Pas nadat er een geverifiëerde oorzaak of combinatie van oorzaken is vastgesteld kunnen zinvolle a-priori modellen opgesteld worden en aan de metingen getoetst.

kan uit de geometrie en positie van lagen bodemdaling afgeleid worden indien die in het geologische verleden is opgetreden. De resolutie van de seismische reflextiebeelden is afhankelijk van de frequentie van het aan de oppervlakte ontvangen terugkerende signaal. Des te hoger deze frequentie, des te hoger is de resolutie. Een seismisch signaal verliest hoge frequenties naarmate de diepte toeneemt, waarmee de resolutie lager wordt met de diepte. De informatie van ondiepe niveaus, waarop in deze studie bodemdaling in het geologische verleden wordt waargenomen, heeft daarom een hoge betrouwbaarheid.

Analyse van tijd-verplaatsing diagrammen In tegenstelling tot de vergelijking van a-priori deformatie modellen en geodetische modellen blijken individuele tijd-verplaatsing diagrammen (TVD'en) belangrijke informatie te geven over de mechanismen die optreden bij de bodemdaling ter plaatse van de Hondsbossche Zeewering. Indien de verandering in de hoogte per peilmerk tegen de tijd wordt uitgezet in een TVD verkrijgt men additionele informatie over het karakter van de beweging.

Dit zijn verschillende methodes en datainterpretatietechnieken die op zichzelf al bewijskracht kunnen leveren voor een bepaalde oorzaak van bodemdaling. In combinatie kunnen ze elkaar versterken als bij het in elkaar passen van een puzzel, waarvan de stukjes niet altijd de gaafheid hebben, die men zich zou wensen.

In het algemeen kan met de TVD middels de methode van de kleinste kwadraten en binnen een bepaalde periode de gemiddelde of lineaire verticale bewegingssnelheid worden bepaald. Met een tweetal nauwkeurigheidtoetsen kan de nauwkeurigheid van de hoogten ten opzichte van de geïnterpoleerde lijn die de snelheid aangeeft (gebruik makend van de standaardafwijking van de hoogte) en de nauwkeurigheid van de snelheid

Figuur 4a TGV van maximale bodemdaling vanpeilmerk langs weg aan binnentalud van Hondsbossche Zeewering.

Figuur 4b Periodisch karakter van bodemdaling van peilmerk 2,5 km ten oosten van Hondsbossche Zeewering.

Analyse van bodemdaling met verschillende methodieken Er is een in het volgende beschreven combinatie van methodieken toegepast om de oorzaak van de bodemdaling ter plaatse de Hondsbossche Zeewering te onderzoeken, die in het volgende beschreven wordt. Tijd-verplaatsing diagrammen Hierbij wordt het karakter van de beweging per peilmerk geanalyseerd aan de hand van de gemeten NAP-hoogtes per epoch. Historisch dalinggedrag Hoogteliggingen van de Hondsbossche Zeewering op verschillende momenten in het verleden, bekend uit archieven, worden met elkaar vergeleken. Satellietradarinterferometrie Achtereenvolgende radarbeelden uit satellieten worden met elkaar vergeleken, waarmee bodemdalingsnelheden met een formele precisie van 0,1 tot 0,2 mm/jaar waargenomen kunnen worden. Deze methodiek heeft globaal dezelfde nauwkeurigheid als waterpassen, echter de acquisitiedichtheid (in ruimte en tijd) op harde oppervlakken is vele malen groter ten opzichte van een peilmerkennet, dat vereist is voor het waterpassen. Interpretatie van 2D-seismische opnamen Interpretatie van 2D-seismische reflextiebeelden tot meer dan ca. 3000 m diepte, een geofysische techniek, die standaard gebruikt wordt voor de opsporing van olie, gas en mineralen, levert informatie over de opbouw van de ondergrond. Met name het voorkomen van structurele discontinuïteiten, zoals breuken en breukzones kan met deze techniek goed worden bepaald. Tevens

Figuur 4c In-situ spanningsmetingen in een zandkist experiment, dat een tektonisch proces simuleert, waarbij kleef-slip verschijnselen bij overschuiving langs breuken optreden (Nieuwland et al., 2000).


53

van de beweging (gebruikmakend van de standaardafwijking van de geschatte dalingssnelheid) zelf geschat worden. Dit alles in het geval van een lineair veronderstelde beweging. Bij de bepaling van de maximum bodemdalingsnelheid ter plaatse van de Hondsbossche Zeewering is deze methode toegepast. Hierbij werd geen rekening gehouden met het niet-lineaire karakter en de periodiciteit die curve te zien geeft met name door de afvlakking tussen 1990 en 2001 en door de vergroting van de steilheid bij de meting van 2001 (figuur 4a). Vaak is de aanname van een lineaire bewegingssnelheid niet gerechtvaardigd. Bij spanningsveranderingen in een geconstrueerde dan wel natuurlijke situatie zal in een omgeving met homogene grond- of gesteentematerialen, tot aan het bereiken van een eventueel bezwijkpunt, over het algemeen een eindige deformatie optreedt die gerelateerd is aan de spanningsverandering, de heersende omringende spanning en de eigenschappen van het materiaal. De spanningverandering kan een aangebrachte belasting zijn in de vorm van een dijklichaam, zoals van de Hondsbossche Zeewering. Ook de onttrekking van aardgas of water uit de bodem veroorzaakt een verhoging van de effectieve spanning die

dan hetzelfde effect heeft: door samendrukking onder de grotere spanning treedt verkleining van de poriën in de grond of gesteente op, of anders gezegd neemt de porositeit af en treed zakking op. Het TVD zal over het algemeen nietlineair zijn, indien een voldoende lange periode beschouwd wordt, waarbij dan elastische en plastische deformatie waargenomen wordt. Bij gesteentematerialen, waarin bijvoorbeeld breuken of discontinuïteiten aanwezig zijn, zal bij opgelegde tektonische spanningen niet-lineariteit evenzeer het geval zijn, maar hier zullen de breuken invloed hebben op de snelheid van deformatie die optreedt langs de breuken en kan al dan niet een periodiciteit van de effecten optreden, die een serie van achtereenvolgende snelheidstoenamen en afnamen te zien geeft. Dit kleef-slip (Eng.: stick-slip) gedrag is aangetoond in ‘zandkist’ proeven op zand (Nieuwland et al., 1999; Nieuwland et al., 2000)) (figuur 4c) en wordt ook beschreven bij onderzoek naar het optreden van aardbevingen in Californië (Anderson et al., 2003). In dit onderzoek is onderzocht of er bij de TVD die de maximum dalingsnelheid aangeeft ter plaatse van de Hondsbossche Zeewering (figuur

4a) sprake is van een multipele zettingcurve, ten gevolge van achtereenvolgende dijkophogingen van de Hondsbossche Zeewering, dan wel dat tektonische en andere geologische processen in de ondergrond werkzaam zijn die dat beeld leveren. In het volgende wordt beargumenteerd, dat het hier gaat om natuurlijke processen, die in het gehele gebied van Bergen tot Petten en mogelijk tot in wijdere omgeving optreden. Er worden op verschillende locaties in het

gebied, en niet ter plaatse van ophogingen door dijklichamen, peilmerken aangetroffen die vanaf 1950 duidelijk meerdere periodes van dalingsnelheidstoename en -afname te zien geven (figuur 4b). De toename van de steilheid van de curve na 2001 wordt door het gehele gebied aangetroffen. Bij de andere peilmerken die meerdere periodes te zien geven, wordt de toename in steilheid op verschillende tijdstippen waargenomen De periodiciteit van de TVD'en is te zien over het gehele traject van Petten tot Bergen-aanZee (figuur 3), en met name waar de grond niet belast is door de dijkophoging De periodiciteit is ter plaatse van het Groetveld gesuperponeerd op de dalingslijn die het resultaat is van de snelheid van bodemdaling door aardgasonttrekking Geconcludeerd kan worden, dat de periodiciteit van de beweging niet gerelateerd is aan de ophoging van de Hondsbossche Zeewering en tevens geen relatie heeft met de gasonttrekking in het Groetveld. Het fenomeen heeft een grote ruimtelijke verbreiding en is in tijd niet gerelateerd aan de menselijke invloeden maar vindt ook in een periode van 20 jaar daarvoor plaats (start gaswinning rond 1970, start ophoging Hondsbossche Zeewering naar Deltahoogte 1977). Omdat de periodiciteit, zowel in het gebied rond Petten, als in het poldergebied, als in het duingebied ten zuiden van Camperduin optreedt, is de invloed van door de mens veroorzaakte waterstandveranderingen uiterst onwaarschijnlijk. Overigens is deze invloed in zandige aquifers zeer gering – ligt in het elastisch bereik – en is veel kleiner, dat de waargenomen bodemdaling.

Figuur 5 Resultaten InSAR onderzoek 1992-2000 en 2003-2008 (Hanssen et al., 2008).

54


Opmerkelijk is, dat de meting die direct na de aardbevingen van 2001 is uitgevoerd door het hele gebied een aanzienlijke neerwaartse verplaatsing aangeeft, waarmee nieuwe periode begint (figuur 3, 4a en 4b). Deze geeft in veel gevallen een grotere dalingsnelheid aan, dan in alle waargenomen voorgaande periodes.


Een relatie van de bewegingen met het voorkomen van de aardbevingen wordt daarmee waarschijnlijk.

Figuur 6 Analyse van bodemdaling ter plaatse van Hondsbossche en Pettemer Zeewering met verschillende methodieken: waterpassing van NAP-peilmerken, historische dalinggegevens, satellietinter-ferometrie (InSAR) (Hanssen et al., 2008) en interpretatie van 2D-seismische opname (legenda Tabel 1).

Historisch bodemdalinggedrag Tussen 1870 en 1875 is de kwetsbare oorspronkelijke zanddijk, die er sinds het einde van de 18e eeuw lag, opgehoogd tot 8,50 m + NAP. In 1966 is een bestek opgesteld voor de ophoging van de Hondsbossche Zeewering naar de Deltahoogte van 11,50 m + NAP (HHNK, 1966). Bestekstekeningen geven voor 43 doorsneden met een onderlinge afstand van 100 m de geometrie van de oorspronkelijke dijk weer met de hoogteligging van de kruin op 8,50 m + NAP. Echter voor de doorsneden 19 t/m 38 wordt op tekening tevens een kruinhoogte van 8,28 m + NAP als geschreven tekst aangegeven (figuur 6). In persoonlijke communicatie met Ing. B. Zuidweg, die de verhoging van de Hondsbossche Zeewering naar Deltahoogte voor het Hoogheemraadschap Noordhollands Noorderkwartier begeleidde, kwam naar voren, dat hem bekend was dat de dijk vanaf Camperduin tot maximaal ca. 0,75 m in noordelijke richting helde. Helaas is de waterpassing voorafgaand aan de versterking van de dijk niet in het archief van het hoogheemraadschap teruggevonden. Er moet echter aangenomen worden dat met het oog op het extra volume grond, dat een aannemer zou moeten plaatsen ten gevolge van het lager liggen van de kruin en de taluds een fictieve kruinhoogte op de bestekstekening is aangegeven over het traject tussen de 1800 en 3900 m (figuur 6). De maximale bodemdaling die gedurende ca. 90 jaar is opgetreden wordt met de beschikbare informatie geschat tussen ca. 50 en 75 cm. Dit komt neer op een maximale bodemdalingsnelheid van ca. 55 tot 80 cm/eeuw. De locatie van deze maximale daling in de bestekstekening komt overeen met het gebied rond het peilmerk 14C0125 van het NAP, waar de maximale dalingsnelheid geregistreerd is.

Satellietradarinterferometrie Naar aanleiding van de dicussie over mogelijke bodemdaling langs de kust van Noord-Holland is door de TUDelft een deformatieonderzoek uitgevoerd van de Hondsbossche en Pettemer Zeewering met behulp van satellietradarinterferometrie (InSAR) (Hanssen et al., 2008). Met deze techniek kan voor reflectorpunten met millimeterprecisie de deformatie gemeten worden gebruikmakend van radarsignalen vanuit satellieten. De radar kan dag en nacht meten en ook bij bewolkte omstandigheden, waardoor van iedere satellietpassage beelden gebruikt worden. De techniek is erop gebaseerd, dat het fase

Periode/Tijdvak Kwartair/Holoceen en Pleistoceen (veen, zand, klei) Tertiair (zand, klei, kleisteen, tuf)

Globale diepte

In profiel

0 - 500 m 500 - 900 à 950 m

Jura, Krijt,Trias (mergel, schalie, kalksteen, zandsteen)

900 à 950 - 2200 à 2550 m

Perm/Zechstein (steenzout)

2200 m en à 2550 - dieper

Tabel 1 Geologische opbouw ter plaatse van de Hondsbossche en Pettemer Zeewering.


55

verschil tussen twee satellietbeelden (voor dit onderzoek een periode van vijf weken tussen de acquisitiemomenten) met elkaar worden vergeleken en het faseverschil wordt berekend. Dit faseverschil bevat informatie over de afstandsveranderingen tussen aarde satelliet (Hanssen, 2001). Er is een tijdserie van opeenvolgende beelden nodig om de meetpunten c.q. ‘scatters’ te detecteren en foutenbronnen met voldoende nauwkeurigheid te kunnen schatten. Er zijn beelden gebruikt van de satellieten van de European Space Agency (ESA) uit de periode 1992-2000 (ERS-1en ERS-2) en 2003-2008 (Envisat). In principe kan gebruik gemaakt worden van naar het noorden bewegende en naar het zuiden bewegende satellieten, waarbij de eersten als het ware naar het oosten kijken en de laatsten naar het westen. Door gebruik te maken van beide kijkrichtingen kan onderscheid gemaakt worden tussen verticale deformatie en schuine deformatie, waar die ook een horizontale component bevat. Gezien de beperkte omvang van het onderzoek werd slechts gebruik gemaakt van de in de westelijke richting opgenomen beelden. Bij de interpretatie van de metingen leek een punt aan de voet van het zeewaartse talud op de grens van de Hondsbossche en Pettemer Zeewering niet te bewegen. Dit punt is stabiel verondersteld ten opzichte van een cluster punten bij Heiloo die op hun beurt stabiel verondersteld werden.

de Hondsbossche Zeewering ten opzichte van de kanteling te zien is in de periode 20032008 ter plaatse van de kruin, ca. 3 mm/jaar (30 cm/eeuw), komt qua locatie overeen met de locatie van de maximum dalingsnelheid uit de waterpassing van het NAP, de analyse van de historische daling en tevens in de 2D-seismiek als bodemdaling gedurende het Kwartair waargenomen. Daarmee lijkt de significantie van deze snelheid aangetoond. Het verschil in snelheid tussen de kruin en de voet van de dijk is opvallend en is gezien het voorgaande moeilijk te verklaren als werkelijk optredend. Mogelijk, dat het verschil in oriëntatie van de aangemeten oppervlakten (horizontaal en hellend) in dit onderzoek een rol speelt, omdat hier slechts één kijkrichting (naar het westen) gebruikt is en verticale en zijdelingse deformatie daardoor mogelijk moeilijker te onderscheiden zijn.

De resultaten van de metingen over de voet en de kruin van de Hondsbossche Zeewering en PZW zijn weergeven voor de twee meetperioden (figuur 5). De standaard afwijking bedraagt in principe 0,1 tot 0,2 mm/jaar. De lengte van de foutenstaafjes geven de onbetrouwbaarheidsintervallen van de metingen weer. Omdat daarnaast de hoeveelheid gebruikte metingen en de onderlinge afstand invloed heeft op de nauwkeurigheid, met minder beschikbare metingen op de kruin, zijn de foutenintervallen (foutenstaafes) daar groter. Uit figuur 5 kunnen een aantal conclusies getrokken worden.

Interpretatie van 2D-seismisch profiel

De trendlijn geeft een maximale kanteling-

snelheid te zien van 2.3 mm/jaar (23 cm/eeuw) voor de kruin en 2,2 mm/jaar (22 cm/eeuw) voor de voet over periode 2003-2008. Dat lagere bodemdalingsnelheid gedurende periode 1992-2000 wordt verklaard aan de hand van de periodiciteit die in de TVD’en waargenomen wordt: na 2001 is er een versnelling van de bodemdaling door het gehele gebied geconstateerd. De grotere snelheid die aan de zuidkant van

56


De zakking van de voet van de Pettemer Zeewering komt overeen met een dalingsnelheid van meer dan 10 cm/eeuw waargenomen in de TVD'en in dit gebied – aan niet op de Pettemer Zeewering gelegen NAP-peilmerken – en tevens met in het geologische verleden opgetreden zakking die blijkt uit het 2D-seismisch profiel (figuur 6). Een verklaring met als uitsluitend de inklinking door ophoging van de dijk als oorzaak, zoals gesuggereerd door de auteurs (Hanssen et al., 2008), is hierdoor uiterst onwaarschijnlijk.

De geologische eenheden die van boven naar beneden in het 2D-seismisch profiel (figuur 6) qua diepteligging globaal kunnen worden aangegeven, zijn vermeld in Tabel 1 (RGD, 1993): In het noordelijk gedeelte van het profiel (figuur 6) ter hoogte van Petten zijn op twee niveaus complementaire breuken te zien, die vanaf het begin van de afzetting van het Tertiair als het ware een inzakking vertonen, en die zich tot in het Kwartair voortzet en mogelijk tot aan de oppervlakte. Dit laatste is niet vast te stellen, omdat de kwaliteit, zoals vaak bij dit soort seismische opnamen, in het gebied nabij de oppervlakte onvolledig is. Een relatie met de diepgelegen Zechstein zoutlagen, waarvan de bovenkant in het profiel te zien is, is waarschijnlijk. Mogelijk wordt de depressie aan de bovenkant van het zout geleidelijk dieper, waarbij mede langs de breuken verplaatsingen optreden. Aan de zuidkant van het profiel zijn de lagen van het Kwartair sterk verstoord, mogelijk door de aanwezigheid van een actieve breukzone in deze

afzettingen en mogelijk ook dieper, waarbij de steilheid van het breukvlak een locale strekkingslip zone suggereerd. Mogelijk, dat de breukzone samenhangt met de beschreven activiteit aan de noordzijde. De breukzone valt globaal samen met de grootste dalingen en dalingsnelheden, zoals waargenomen met de andere in figuur 6 getoonde methodieken. Lagen in het Kwartair op een diepte van ca. 150 tot 200 m vertonen een scheefzetting en uitwigging in de orde van grootte van een tien-tal meters, in de zelfde richting als de huidige waargenomen deformatie langs de Hondsbossche Zeewering. Langs het gehele profiel en met name ter plaatse van de inzakking aan de noordkant is verstoring van de Ieper kleilagen (Tertiair) te zien. Dit kan duiden op breuk- of scheurvorming, mogelijk optredend in relatie met de andere beschreven deformatie fenomenen en die geleid kan hebben en kan leiden tot versnelde ontwatering van deze kleien, die in (met een te hoge waterspanning ten opzichte van de diepte waarop zij voorkomen) worden aangetroffen. Dergelijke fenomenen zijn beschreven voor Tertiaire kleien in het Noordzee Bekken door Cartright (1994 en 1996) en voor de Ieper klei voorkomend voor de Belgische kust en op het op het vaste land (Henriët et al., 1991).

Conclusies en discussie 1. De juistheid van de hypothese, dat de gemeten bodemdaling ter plaatse van de Hondsbossche Zeewering wordt veroorzaakt door geologische processen in de diepe ondergrond is in het voorgaande aangetoond. Met name het periodische karakter van de TVD’en, de overeenkomst voor wat betreft locatie en geometrie tussen de diverse metingen van de in het verleden opgetreden bodemdaling, waarbij bodemdaling langs breuken optreedt, vormen de kern van het bewijs. De voorlopige indicatie voor de oorzaak van de bodemdaling is, dat plastische deformatie van de Zechstein steenzoutlagen (zouttektoniek) het belangrijkste aandrijvende mechanisme vormt. Zouttektoniek hoeft echter niet noodzakelijkerwijs op zichzelf te staan, en kan verband houden met regionale neo-tektonische processen. Dit is temeer waarschijnlijk, omdat gedurende het Kwartair hoge bodemdalingsnelheden in dit gebied en in grote delen van het Noordzee Bekken zijn geconstateerd (Kooi et al., 1989). Opmerkelijk is, dat in dit gebied gedurende het Kwartair het dikste pakket aan zanden van ca. 500 m werden afgezet bij vorming van de gehele Nederlandse delta.


Hiervoor is zeker een belangrijk gedeelte aan tektonische daling noodzakelijk. 2. De vergelijking van de hoogten van de dijk uit 1875 en die uit 1966 lijken aan te geven, dat de bodemdaling al gedurende een eeuw met een snelheid van minimaal 50 cm/eeuw optreedt. Hiermee is deel A uit de vraagstelling beantwoord. Voor wat betreft B kan gesteld worden, dat er aangenomen moet worden, dat de waargenomen processen honderden en zelfs duizenden jaren door kunnen werken. Daarbij kunnen er wel steeds temporele en locatie verschillen in de bewegingen optreden. Om hierover verderstrekkende uitspraken te doen zal uitgebreider onderzoek moeten plaatsvinden. Dit mede met het mogelijk optreden van vergelijkbare fenomenen in andere gebieden langs de Nederlandse kust. In relatie tot deel C van de vraagstelling is er belangrijke informatie beschikbaar in de TVD'en. De periodiciteit van de TVD'en vertoont veel overeenkomst met een cyclische beweging die is waargenomen in zandkist proeven, waarbij de tektonische beweging langs breuken gesimuleerd wordt (Nieuwland et al., 1999; Nieuwland et al., 2000; figuur 4c). Opvallend is de steilheid van de curve, en daarmee de toename van de dalingsnelheid, gerelateerd lijkt te zijn aan de aardbevingen, die begin 2001 hebben plaatsgevonden (3,5 op de schaal van Richter)(KNMI, 2001)( fig. 4a en b). Dit is de grootste snelheidstoename, die door het gehele gebied op het zelfde tijdstip waargenomen wordt. Andere waargenomen snelheidtoenamen variëren in plaats en tijd. In KNMI, 2001 wordt een verband gelegd tussen de aardbevingen en de aardgasonttrekking in het Bergen- en Bergermeerveld. Anderzijds moet in dit verband opgemerkt worden, dat voor de sterke bodemdaling in de Mississipi Delta in de Verenigde Staten een sterk vergelijkbaar verklarend model is opgesteld: deformatie langs listrische (gekromde) breukvlakken, die van dicht aan de oppervlakte tot in zoutlagen doorlopen (Dokka et al., 2006), waarbij vergelijkbare verticale maar ook horizontale deformaties optreden. Met name de plastische deformatie in het zout, zou verantwoordelijk zijn voor een laag seismisch regime, dat daar waargenomen wordt. Er zal in Noord-Holland in dat verband onderzocht moeten worden of dit ook het geval is en of er geen risico bestaat voor differentiële bodemdaling uit deel C van de vraagstelling. In dit verband is van belang, dat boven het epicentrum op de actieve breuk in het Berger-

meerveld de gemeten sprong in hoogte aan maaiveld ca. 20 mm blijkt te zijn. Ter plaatse van de Hondsbossche Zeewering ca. 10 mm en in de omgeving van Petten ca. 15 mm. Een voorzichtige conclusie is, dat bij een optredende aardbeving bij de gasonttrekking er in het hele systeem van breuken in de omgeving van de Hondsbossche en Pettemer Zeeweringen plotselinge verplaatsingen optreden. Deel D van de vraagstelling kan pas beantwoord worden als er meer inzicht is in de verschillende aspecten van de processen die optreden in Noord-Holland. Uitgebreider onderzoek naar historische bodemdaling, 3D-seismische interpretatie en eventueel het uitvoeren van ondiepe hoge resolutie reflectie seismische opnamen, en geomorfologisch veldonderzoek kunnen hiervoor belangrijke onderdelen vormen. Indien de fenomenen in Noord-Holland voldoende bekend en verklaard zijn kunnen met deze kennis in andere gebieden langs de Nederlandse kust, met vergelijkbare geologische omstandigheden en geschiedenis, dezelfde risico's van hoge bodemdalingsnelheden onderzocht worden.

Noten 1

Er is voor gekozen om de bodemdalingsnelheid in

cm/eeuw uit te drukken, om een vergelijking met het lange termijn bodemdaling door natuurlijke oorzaken en zeespiegelstijging te kunnen maken. Omdat het begin van meeste meetreeksen in dit gebied niet voor 1970 ligt geeft het uitdrukken in mm/jaar eigenlijk beter aan, dat geëxtrapoleerd wordt over een periode van ca. 40 jaar.

Referenties – AGI en ICT-RWS, 2003, Een nieuwe NAPpublicatie, Feiten en achtergronden. – Anderson, G., D.C. Agnew, H.O. Johnson, 2003, Salton Trough Regional Deformation Estimated from Combined Trilateration and Survey-Mode GPS data; Bull. Seismological Society of America, Vol. 93, No. 6, pp. 2402 2414. – Arcadis, Nieuwe Gracht & Alkyon, 2002, Kustvisie 2050. – Cartwright, J.A., 1994, Episodic basin-wide fluid expulsion from geo-pressured shale sequences in the North Sea basin. Geology 22, 447-450. – Cartwright, J.A. & L. Lonergan, 1996, Volumetric contraction during the compaction of mudrocks: a mechanism for the development of regional-scale polygonal fault systems. Basin Research 8, 183-193. – Dokka, R.K., G.F. Sella, T.H. Dixon, 2006, Tectonic control of subsidence and southward displacement of southeast Louisiana with respect

to stable North America. Geophysical Research Letters, Vol. 33, L23308, doi:10.1029/ 2006GL027250, 2006. – Hanssen, R.F., 2001, Radar-interferometrie: Data Interpretation and Error Analysis, Kluwer Acadamic Publishers. – Hanssen, R.F., F. van Leijen, A. Humme, 2008, Deformatie van de Hondsbossche en Pettemer Zeewering geconstateerd met radarinterferometrie; In: Bodemdaling langs de Nederlandse Kust, Workshop juli 2005, ‘Case Hondsbossche en Pettemer Zeewering’; Eds. F.B.J. Barends, E. Dillingh, R.F. Hanssen, K.I. van Onselen; IOS press/Delft University Press. – Henriët, J.P., M. De Batist, M. Verschuren, 1991, Early fracturing of Palaeogene clays, southernmost North Sea: relevance to mechanisms of primary hydrocarbon migration; Generation, accumulation, and production of Europe's hydrocarbons, Ed. A.M. Spencer, Spec. Publ. of the E.A.P.G., No. 1, pp. 217 - 227. – KNMI, 2001, Seismische analyse van de aardbevingen bij Alkmaar op 9 en 10 september en Bergen aan Zee op 10 oktober 2001; Technical Report TR-239. – Kooi, H, S.A.P.L. Cloetingh, G. Remmelts, 1989, Intraplate stresses and the tectono-stratigraphic evolution of the North Sea Central Graben, Geologie & Mijnbouw, Vol. 68, pp. 49 - 72. – Ministerie van Verkeer & Waterstaat, 2000, 3e Kustnota ‘Traditie, trends en toekomst’ – Nieuwland, D.A., J.L. Urai, M. Knoop, 1999, In-situ stress measurements in model experiments of tectonic faulting; In: Aspects of Tectonic Faulting; Eds. F.K. Lehner & J.L. Urai; Springer Verlag, pp. 151 - 162. – Nieuwland, D.A., J.H. Leutscher and J. Gast, 2000, Wedge equilibrium in fold-and-thrust belts. Prediction of out-of-sequence thrusting, based on sandbox experiments and natural examples; Geologie en Mijnbouw, V79/1, pp.81-91. – Provincie Noord-Holland, 2005, Verkenning Kustverdediging Strategieën; Zwakke Schakels Noord-Holland, Startnotitie voor integrale effecten beoordeling. – RGD, 1993, Geologische Atlas van de Diepe Ondergrond van Nederland, Toelichting bij Kaartblad IV: Texel - Purmerend; RGD, Haarlem. – RWS-RIKZ & RWS-AGI, Deltares & TUDelft, 2008, Bodemdaling langs de Nederlandse Kust, Workshop juli 2005, ‘Case Hondsbossche en Pettemer Zeewering’; Eds. F.B.J. Barends, D. Dillingh, R.F. Hanssen, K.I. van Onselen; IOS press/Delft University Press – Schokking, F., 2004, Bodemdaling erger dan broeikaseffect, Risico's op versnelde daling langs de Nederlandse kust; Land en Water, Nr. 11, november 2004.


57

Op zoek naar eerder verschenen publicaties uit het vakblad Geotechniek? Raadpleeg het pdf-archief op www.vakbladgeotechniek.nl

Ontwat ate at er eren van an slib sl Wapene pene en ne en van ng grond

BetonBeto n nwap pe pe eni ning

Erosiecont c nttrole role van an g gro rond en n rotse o sen n

Sportveld v eld e en e pa en p arkings par

OeverOev ererverde ded ded e iging

Weten en do doo oor oo o o meten

Optimale inzet van kennis en ervaring met geokunststoffen:

A ich Afd ch htititingen h tin t

G uidsw Gel dsw swanden sw w

ontdek de ‘TEXION-touch’.

Drainage ai ge en en inff i ltrat rat atie ie

Weg Wegen We eg e gen

Asfalt alttalt altwap wapening ap pen g Besc e rmi Besche rrm m i ng mi zee e b od em

TEXION GEOKUNSTSTOFFEN NV - Admiraal de Boisotstraat 13 - 2000 Antwerpen - België - Tel. +32 (0)3 210 91 91 - Fax +32 (0)3 210 91 92 - www.texion.be

Xxxxxxxxxxxxxx

12 E J A A R G A N G NUMMER 1 JANUARI 2010

ophoging‘de Krul’ geotextiele tubes

Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door: Subsponsors Colbond BV Postbus 9600 6800 TC Arnhem Tel. 026 - 366 4600 Fax 026 - 366 5812 E-mail [email protected] www.colbond-geosynthetics.com NAUE Benelux Gewerbestrasse 2 32339 Espelkamp-Fiestel Duitsland Tel. +49 5743 41-0 Fax +49 5743 41-240 E-mail [email protected] www.naue.com TEXION Geokunststoffen NV Admiraal de Boisotstraat 13 B-2000 Antwerpen – Belgium Tel. + 32 (0)3 210 91 91 Fax + 32 (0)3 210 91 92 www.texion.be www.geogrid.be

De collectieve leden van de NGO zijn:

1. Bonar Technical Fabrics NV, Zele 2. Rijkswaterstaat, Dienst Infrastructuur Utrecht 3. Cofra B.V. Amsterdam 4. Colbond BV, Arnhem 5. CURNET CUR Bouw & Infra, Gouda 6. Enviro Advice BV, Nieuwegein 7. Fugro Ingenieursbureau BV, Leidschendam 8. Deltares, Delft 9. Rijkswaterstaat DVS (Dienst Verkeer en Scheepvaart), Delft 10. Geopex Product (Europe) BV, Gouderak 11. Movares Nederland BV, Utrecht 12. Intercodam Infra BV, Amsterdam 13. InfraDelft BV, Delft 14. Joosten Kunststoffen, Gendt 15. Kem Products NV, Heist op den Berg (B) 16. Kiwa NV, Rijswijk 17. NAUE Benelux, Espelkamp-Fiestel 18. Ooms Nederland Holding, Scharwoude 19. Pelt & Hooykaas BV, Rotterdam 20. Prosé Kunststoffen BV, Britsum

21. Quality Services BV, Bennekom 22. Robusta BV, Genemuiden 23. Schmitz Foam Products BV, Roermond 24. Stybenex, Zaltbommel 25. Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV, Almelo 26. Tensar International BV, Oostvoorne 27. Terre Armee BV, Waddinxveen 28. TNO Ind. Div. Prod Onderzoek, Eindhoven 29. T&F Handelsonderneming BV, Oosteinde 30. Trisoplast Mineral Liners, Velddriel 31. Van Oord Dredging and Marine Contractors, Rotterdam 32. Van Oord Nederland BV, Gorinchem 33. Voorbij Funderingstechniek BV, Amsterdam 34. Zinkcon Boskalis Baggermij., Papendrecht 35. Ceco BV, Maastricht

Grip op grond Met sterke producten van een ervaren partner in geotechniek • Stabiele (bouw)wegen ➞ Enkagrid® MAX voor grondstabilisatie • Steile grondlichamen ➞ Enkagrid® PRO voor grondwapening • Erosievrije oevers en taluds ➞ Enkamat® voor erosiepreventie • Waterafvoer op maat ➞ Enkadrain® voor drainage • Bouwrijpe grond ➞ Colbonddrain® voor grondconsolidatie

Colbond bv • tel. 026 366 4600 • fax 026 366 5812 • [email protected] • www.colbond.com • www.colbond-geosynthetics.nl

Van de redactie Beste Geokunst lezers,

In het tweede artikel schrijft

Ondanks, of misschien wel dankzij de economische crisis werd

winnaar van de Young

in 2009 volop getimmerd aan de Nederlandse infrastructuur.

Technical Professional Award

Dat is goed voor de GWW sector, de economie en voor de innovatie.

2009: Eldert Besseling

Geokunststoffen maken onmogelijke constructies

(Arcadis) samen met Joep

en moordende bouwtempo’s, die anders niet mogelijk waren

van Leeuwen

geweest, toch mogelijk. Steile ophogingen, paalmatrassystemen, tij-

(Gemeentewerken

delijke wegdekken en hoogwaardige minerale afdichtingsconstruc-

Rotterdam) en Ed Berendsen

ties zijn voorbeelden van innovatieve concepten, die hun nut inmid-

(Rijkswaterstaat) over een

dels bewezen hebben in de GWW sector. De missie van Geokunst is,

innovatief concept om bag-

om onze lezers over deze innovaties te informeren door deze tech-

gerspecie als vulmateriaal

nieken en zelfs concepten aan een breed publiek

voor geotextiele tubes te

te tonen. In deze Geokunst vindt u een artikel over een zeer

gebruiken. Door toevoeging van flocculanten wordt bereikt dat de

bijzondere ophoging in de wegenbouw en een concept voor een

vaste gronddeeltjes in de specie samenklonteren en sneller bezin-

hoogwaardige toepassing van baggerspecie in de waterbouw.

ken. Hierdoor verloopt het proces van ontwateren ook veel sneller. Het mengsel wordt in een geotextiele tube overgebracht, het over-

De aannemerscombinatie

tollige water loopt via de mazen in het geotextiel weg en uiteinde-

Trajectum Novum, bestaande

lijk blijft een steekvast materiaal in de tube achter. Dit concept zou

uit Van Hattum en Blanke-

kunnen leiden tot een hoogwaardige toepassing van een tot nu toe

voort, KWS Infra, Mourik

laagwaardig materiaal en ook tot besparing van natuurlijke

Groot-Ammers, Boskalis en

grondstoffen en kosten. Een combinatie van duurzaam bouwen en

Vialis, legt nu de laatste

maatschappelijk verantwoord ondernemen dus.

hand aan de realisatie van

Wij hopen u binnenkort te kunnen berichten over een grootschalige

het project A2 Hooggelegen

toepassing van dit concept.

aan de A2 bij Utrecht. Onderdeel van dit project

Ik wens u veel leesplezier met deze Geokunst en een gelukkig,

is de aanleg van een boog-

gezond en duurzaam 2010.

vormige ophoging met een maximale hoogte van 11 m en taluds van 80º. De ophoging wordt

Shaun O’Hagan

vanwege de boogvorm ‘De Krul’ genoemd en doet dienst als kering

Eindredacteur Geokunst

voor de (letterlijk) Hooggelegen afrit naar de A2 en vormt ook een geluidswerende wal. Door de afwerking van de steile wanden, bestaande uit met lava gevulde open schanskorven, krijgt De Krul het uiterlijk van een oude stadsmuur. De stabiliteit van de constructie wordt gevormd door polyester geogrids, variërend in sterkte tussen 20 en 190 kN/m. Bij publicatie van deze Geokunst zullen de ophogingen van De Krul volledig op hoogte zijn. Arjen Ramkema (VWS Geotechniek) en Lars Vollmert (BBG Bauberatung Geokunststoffe) doen verslag.

Colofon

Geokunst wordt uitgegeven door de

Een abonnement kan

Nederlandse Geotextiel-organisatie.

worden aangevraagd bij:

Het is bedoeld voor beleidsmakers,

Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO)

opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers

Postbus 7053

en uitvoerders van werken in de grond-,

3430 JB Nieuwegein

wegen waterbouw en de milieutechniek.

Tel. 030 - 605 6399

Geokunst verschijnt vier maal per jaar

Fax 030 - 605 5249

en wordt op aanvraag toegezonden.

www.ngo.nl

Tekstredactie

C. Sloots

Eindredactie

S. O’Hagan

Redactieraad

C. Brok, A. Bezuijen, M. Dus ˘kov, J. van Dijk, W. Kragten

Productie

Uitgeverij Educom BV Rotterdam

GEOkunst – januari 2010

61

Ir. A. Ramkema

Dipl.-Ing. L. Vollmert

VWS Geotechniek

BBG Bauberatung Geokunststoffe GmbH & Co. KG

Samenvatting In 2009 is door aannemerscombinatie Trajectum Novum gewerkt aan Knooppunt Hooggelegen, dat onderdeel uitmaakt van de werkzaamheden aan de A2 tussen Utrecht en Amsterdam. Aan de westzijde van het nieuwe knooppunt ligt een bijzondere ophoging ‘De Krul’ genoemd. Het aanzicht vanaf de weg is een 5 m hoge muur van schanskorven gevuld met lavasteen, die dienst doet als geluidsscherm. Vanaf de andere kant bezien is de aanblik nog indrukwekkender: een 11 m hoge muur met de dezelfde schanskorven, maar dan grenzend aan een waterpartij. De stabiliteit van de constructie wordt gevormd door een wapening van polyester geogrids, die op hun plaats worden gehouden door het gewicht van de gevulde schanskorven. De constructie is ontworpen door BBG Bauberatung, onderdeel van Naue, die geogrids leverde. VWS Geotechniek leverde de geotechnische begeleiding en het Figuur 1 Visualisatie ‘de Krul’.

Materiaalkundig Lab van Fugro de kwaliteitscontrole van de ophoging. De realisatie van De Krul is een mooi bewijs dat een functioneel

Gewapende grond als landschapselement? Inleiding Het project A2 Hooggelegen is het laatste en meest zuidelijke van de 4 projecten waarmee de A2 tussen Utrecht en Amsterdam van 2x3 naar 2x5 rijstroken wordt verbreed. De werkzaamheden aan de A2 worden door de gemeente Utrecht tevens gebruikt om de barrièrewerking van de A2 met betrekking tot de nieuwe VINEX-wijk Leidsche Rijn te reduceren. Het project A2 Hooggelegen wordt momenteel

Figuur 2 Schematisatie schanskorven van ‘de Krul’.

62


uitgevoerd door de aannemerscombinatie Trajectum Novum, bestaande uit van Hattum en Blankevoort, KWS, Vialis, Mourik en Boskalis. Even noordelijk van het project Hooggelegen gebeurt dit door de A2 geheel te overkappen (de landtunnel die in de volksmond nog steeds DODO heet). Binnen de projectgrenzen, lopende vanaf de zuidelijke tunnelmond van de DODO tot aan knooppunt Oude Rijn, zou de A2 een verdiepte

ontwerp goed gecombineerd kan worden met landschapsarchitectuur.

ligging moeten krijgen. Omdat een feitelijke verdieping van de A2 geen haalbare kaart was, is er voor gekozen om een groot deel van het omringende land ‘op te tillen’. Hierdoor ontstaat een optisch verdiepte ligging van de A2 die in de vormgevingsvisie van dit tracédeel een ‘zwarte rivier met groene oevers’ moet worden. De afrit moet hierbij de uitstraling van een stadsmuur krijgen. Uit oogpunt van ruimte beslag, alsmede vanwege geluidsreductie, moeten de groene oevers als steile taluds (hoek van 80º) met een hoogte van

Figuur 4 ‘De Krul’ op hoogte.

Figuur 3 Opbouw ‘de Krul’.

circa 6m worden uitgevoerd, waarbij voor een oplossing met geotextielen en -grids is gekozen.

Krul De afrit (figuur 1) heeft door zijn gebogen vorm als benaming ‘de Krul’ gekregen. De gewapende grond constructie vormt hier enerzijds een kering van de hooggelegen afrit naar de waterpartij aan de buitenzijde, maar daarbovenop staat nog een tweezijdig kerende wand die dienst doet als 6 meter hoog geluidscherm. Hierdoor ontstaat een constructie met aan de buitenzijde een hoogte van ruim 11 meter. De constructie moet volgens de vormgevingsvisie het uiterlijk krijgen van een oude stadsmuur. Om dit te bereiken is gekozen voor half open schanskorven die op geogrids worden geplaatst. De geogrids bestaan uit geëxtrudeerde, voorgespannen monoliete stroken van polyester (PET) met een opgeruwd oppervlak. De stroken in lengterichting zijn zonder aanvullend materiaal of lijm op de dwarsstroken gelast. De treksterkte varieert afhankelijk van het grid tussen 20 en 190 kN/m. Circa 50cm achter de stalen korven wordt aangevuld met zand binnen een grond-

dicht doek (Secutex R304 nonwoven geotextiel) om uitspoeling te voorkomen. Dit wordt omgeslagen, waarna de ruimte tussen het doek en de korf wordt opgevuld met lavastenen.

Grondwallen De grondwallen worden zoals de naam al aangeeft opgetrokken uit grond. Bij de opbouw wordt gebruik gemaakt van een tijdelijke bekisting waarbinnen de open geogrids met een gronddicht doek worden geplaatst. Vervolgens wordt met grond in twee lagen van 30cm aangevuld. Tussen de twee lagen in wordt nog een kort geogrid geplaatst om het ‘uitbollen’ van de voorzijde te beperken. Na verwijderen van de bekisting wordt van boven de wal af een doorgroeibare mat over de gehele hoogte voor de wal gehangen en met pinnen hieraan bevestigd. Hierdoor wordt het uiterlijk wat geëgaliseerd en tevens is deze laag de eerste UV bescherming in de periode dat de wal nog niet begroeid is. Hierna zal de wand middels hydroseeding worden ingezaaid. Dit is een methode waarbij een oplossing van graszaad en een voedingsbodem op de steile wand wordt gespoten.

Figuur 5 Opbouw grondwallen.

Figuur 6 Definitieve constructie grondwallen.


63

Figuur 7 Ontwerpberekening ‘de Krul’.

Ontwerp Het constructief ontwerp van beide constructies is door de Duitse firma BBG Bauberatung Geokunststoffe (onderdeel van de NAUE-groep), tevens leverancier van de geogrids, uitgevoerd in opdracht van het projectbureau. Om te voorkomen dat 2 partijen werken aan het altijd complexe raakvlak tussen interne en externe stabiliteit, is besloten het gehele constructieve ontwerp bij één partij neer te leggen, waarbij het projectbureau vooral de constructieve randvoorwaarden aangaf. Het ontwerp is uitgevoerd aan de hand van de EBGEO (Empfehlungen für den Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Bewerhrungen aus Geokunststoffen), het Duitse equivalent van de Nederlandse CUR 198. Vooruitlopend op het uitkomen van de nieuwe EBGEO 2009-02, zijn onderdelen hiervan ook reeds beschouwd. Hierbij wordt de globale veiligheid van het bouwwerk op alle mogelijke breukvlakken onderzocht, waarbij onder voorwaarden de breuksterkte en de uittrekweerstand van de wapeningselementen rechts of links van de mogelijke glijvlakken als weerstandsbiedende kracht in rekening kan worden gebracht. Aanvullend wordt, zoals bij funderingen voor betonconstructies gebruikelijk, schuiven, kantelen, grondbreuk en squeezing van zachte lagen in de ondergrond onderzocht. Aan de hand van de glijvlak berekeningen is

64


Figuur 8 Detail geogrids en roosters.

de lengte en sterkte van de geogrids bepaald (zie bijvoorbeeld figuur 7). Specifieke aandacht is besteed aan de stabiliteit van de zichtelementen van de Krul. Hier is gekozen voor een stalen roosterwerk, gevuld met gebroken lavasteen als economisch meeste gunstige oplossing die voldoet aan de architectonisch eisen. De constructie moest zo eenvoudig mogelijk zijn om een hoge kwaliteit van de gehele constructie te garanderen onder veranderlijke weersomstandigheden, verschillende bodemtypes en verschillende ploegen tijdens de installatie. Om deze reden is gekozen voor een verbinding op wrijving (zie figuur 8) tussen stalen roosters en de geogrids. Het ontwerp hiervan is uitgevoerd volgens de nieuwe EBGEO procedure, waarbij rekening is gehouden met gereduceerde gronddrukken op de voorzijde van de constructie. De gronddruk kan gereduceerd worden doordat de schuifvlakken in de grond, benodigd om de actieve gronddruk op te bouwen volgens MohrCoulomb, zijn versterkt met geogrids met kleinere vervormingen tot gevolg. In het algemeen kan gesteld worden dat de gronddrukken aan de voorzijde van met geogrids versterkte constructies, veelal door de wrijving van de roosterelementen met de onderliggende laag kan worden opgenomen. Een eenvoudige methode om deze drukken te bepalen is gegeven in figuur 9 uit de nieuwe EBGEO.

Voor alle constructies moet naast bezwijkmechanismen ook gekeken worden naar vervormingen. In het bijzonder voor zichtelementen moeten de vervormingen acceptabel blijven gedurende de levensduur van de constructie. Op verzoek van de architect zijn niet gegalvaniseerde stalen roosterelementen gebruikt. Hoewel corrosie kan leiden tot een afnamen van de diameter van de staven, zullen de vervormingen binnen de in het project gestelde eisen blijven. Figuur 10 geeft de berekende vervorming van de roosterelementen aan het begin en het eind van de levensduur. Op veel locaties in het werk is onder de teen van de gewapende grond constructies een grondverbetering van enkele meters zand toegepast. Deze grondverbetering was veelal noodzakelijk om de hoge geconcentreerde belastingen uit de 11m hoge Krul te kunnen spreiden of, in geval van de grondwallen, om het meezakken van de rijksweg en riolering in de teen van het talud te beperken.

Kwaliteitseisen ophooggrond Het toetsen van de toegepaste grond en de verdichting hiervan tijdens de uitvoering verdient nog enige aandacht. Zolang het basismateriaal zand is (zoals bij de schanskorven van de Krul) is verdichtbaarheid geen probleem en volstaat een eenvoudige toets van de verdichtingsgraad (nucleair gemeten), in combinatie met enkele triaxiaalproeven om de hoek van inwendige

Gewapende grond als landschapselement?

wrijving aan te tonen. Bij grond als constructiemateriaal ligt dit wat complexer. In het ontwerp is uitgegaan van een conservatieve sterkte eigenschappen voor het basismateriaal (c' = 3kPa; w ' = 20º). Middels triaxiaalproeven is eenvoudig aan te tonen dat de meeste depotgronden deze eigenschappen wel bezitten, zolang het basismateriaal maar niet humeus is en het maar enigszins siltig is. Een zinnige toets uitvoeren op de verdichting is lastiger. Enerzijds is cohesief materiaal, zeker als het nat is, niet of nauwelijks te verdichten. Dit wordt nog verder beperkt door dat bij de hoger gelegen lagen de inzet van zwaarder materieel voor statische verdichting niet mogelijk is. Anderzijds is, als de sterkte eigenschappen van de grond maar voldoende zijn, de verdichting niet meer zo kritisch. De wal hoeft immers niet meer te doen dan zijn eigen gewicht te dragen. Vervormingen zijn opneembaar doordat er geen stijve constructie elementen in de wal zijn opgenomen, en zijn esthetisch ook (binnen zekere grenzen) toelaatbaar. De grondwal zal immers begroeid raken en moet een natuurlijke uitstraling hebben. Binnen het project is uiteindelijk besloten een minimale eis aan de in het veld gemeten dichtheid van de grond te stellen (niet de verdichtingsgraad zoals bij zand). Door deze eis vast te stellen op 1600 kg/m3 (een waarde die in de uitvoering veelal goed haalbaar bleek), is op een praktisch toetsbare wijze bewerkstelligd dat al te humeuze gronden niet toegepast konden worden, en dat de toegepaste grond ‘zo goed als redelijk mogelijk’ is verdicht. Deze relatief softe benadering heeft gezien het resultaat op figuur 11 toch goed gewerkt.

Conclusie

Figuur 9 Bepaling van horizontale gronddrukken aan de voorzijde van met geogrid versterkte constructies.

Figuur 10 Vervorming van de stalen roosterelementen.

Figuur 11 Nog niet afgedekte grondwallen.

Het totale wandoppervlak dat binnen het project als gewapende grond wordt uitgevoerd bedraagt ca. 18.000 m2, waarmee dit waarschijnlijk één van de grootste toepassingen van gewapende grond in Nederland is. Ten tijde van het schrijven van dit artikel is de schanskorven constructie van ‘de Krul’ nagenoeg gereed. De eerste grondwallen zijn ook op hoogte, maar hier moet nog veel gebeuren. De echte vuurproef van de grondwallen zal nog zeker tot medio 2010 op zich laten wachten. Dan zal duidelijk worden of deze wanden de beoogde begroeide groene oevers langs de A2 zullen opleveren.


65

Ing. E. Besseling

Ir. J.L.M. van Leeuwen

Ir. E. Berendsen

ARCADIS Nederland B.V.

Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam

Rijkswaterstaat

Samenvatting

Hoogwaardig bouwen met baggerspecie in geotextiele tubes

Door baggerspecie toe te passen die de

Met baggerspecie naar betaalbare veiligheid

uit de Nederlandse watergangen voor dijk-

komende jaren verwijderd moet worden versterking, kan honderden miljoenen euro's worden bespaard. Bouwen met baggerspecie is mogelijk door de toepassing van geotextiele tubes als bouwelement. Dit concept richt zich op snelle ontwatering en hoogwaardige toepassing van de baggerspecie. Het zorgt vanwege besparing op stortkosten

Inleiding In de Nederlandse watergangen heeft zich in de loop der jaren een grote hoeveelheid baggerspecie opgehoopt. Door het wegwerken van achterstallig onderhoud en de intensivering van het uit baggeren van de watergangen, worden de hydraulische en nautische eigenschappen van de watergangen sterk verbeterd. Bij het baggeren komt een grote hoeveelheid schone en verontreinigde baggerspecie vrij, die gestort of laagwaardig hergebruikt wordt. Uit inspecties en berekeningen is gebleken dat een substantieel deel van de waterkeringen in Nederland onvoldoende hoog en/of sterk zijn. Voor de versterking en verhoging zijn op korte termijn grondstoffen nodig. De verwachte verandering van het klimaat en de mogelijke invloed ervan op waterstanden, kan bijdragen aan een nog grotere behoefte aan overstromingspreventie en veiligheid en dit resulteert in een nog grotere vraag naar grondstoffen. Geotextielen, zoals geotextiele tubes, kunnen een belangrijke rol spelen bij het aanpakken van deze maatschappelijke uitdagingen.

Het concept In de huidige situatie wordt baggerspecie op natuurlijke wijze ontwaterd en daarna laagwaardig toegepast of gestort. Het concept met geotextiele tubes richt zich op snelle ontwatering en hoogwaardige toepassing van de baggerspecie. Het zorgt vanwege besparing op stortkosten van baggerspecie en besparing op de inkoop van

zand en klei, voor lagere maatschappelijke kosten dan wanneer baggeren en de vergroting van waterveiligheid afzonderlijk op conventionele wijze worden aangepakt. Daarnaast draagt het concept bij aan beperking van het gebruik van energie en dure primaire grondstoffen. Dit besparingsmodel biedt ook kansen om waterkeringen robuuster te maken en daarmee sterker en toekomstbestendiger. Ook wordt bijvoorbeeld inpolderen of compartimentering veel goedkoper en daardoor aantrekkelijker. Het concept omvat het verwijderen van baggerspecie uit de watergang, het verpompen van de specie naar een geotextiele tube, het toevoegen van flocculanten, het ontwateren van dit mengsel in de tube en het gebruik van de gevulde tube bij de versterking van een waterkering. De tubes kunnen enkelvoudig worden toegepast of meervoudig gestapeld worden in bijvoorbeeld de kern, het voorland of de berm van een waterkering De vrijkomende baggerspecie uit een watergang wordt per leiding of beunschip naar een installatie getransporteerd, waarin flocculanten worden toegevoegd. Flocculanten zorgen ervoor dat de vaste deeltjes samenklonteren en sneller bezinken met als gevolg een snellere ontwatering. Daarna wordt dit mengsel verpompt naar de in het werk gebrachte en uitgerolde tube. Bij het vullen wordt de baggerspecie rechtstreeks ingepompt via de vulopeningen aan de bovenzijde

Figuur 1 Principe van de stapeling van geotextiele tubes als waterkering. Illustratie: E.Besseling

Bekleding van de waterkering met grond en gras- en kruidachtigen

66


Stapeling van baggertubes als kern van een primaire waterkering

van baggerspecie en besparing op de inkoop van zand en klei, voor lagere maatschappelijke kosten dan wanneer baggeren en de vergroting van waterveiligheid afzonderlijk op conventionele wijze wordt aangepakt. Daarnaast draagt het concept bij aan beperking van het gebruik van energie en dure primaire grondstoffen. Er worden veel kansen gezien voor toepassing in het buitenland.

van de tube. Gebaggerde specie bevat 3 tot 5 keer meer water dan vaste stof. De geotextiele tube heeft twee functies: het fungeert als filter voor de scheiding van het water waardoor de vaste deeltjes in de tube blijven, en als steundoek voor het bijeenhouden van de slappe baggerspecie. Uiteindelijk blijft geconsolideerde en steekvaste baggerspecie over die samen met de geotextiele tube het bouwelement vormt. De belangrijkste constructieve voordelen zijn de slechte waterdoorlatendheid, de steekvastheid en de relatief lage bulk dichtheid van ontwaterde baggerspecie ten opzicht van bijvoorbeeld zand. De lagere dichtheid, en dus ook gewicht, van baggerspecie zorgt voor minder zetting van de ondergrond en is daarmee een toepassingsvoordeel. De levensduur van constructies, die zijn opgebouwd uit geotextiele tubes, wordt meestal bepaald door de duurzaamheid van het gebruikte geotextiel. Het geotextiel kan in de gebruiksfase aangetast worden door ultraviolet licht, oxidatie, hydrolyse, chemische en biologische aantasting, mechanische beschadigingen, kruip en/of relaxatie en vandalisme. De geotextiele tube in het concept kan gezien worden als een hulpconstructie voor het ontwateren, die na verloop van tijd zijn functie mag verliezen. Vooral gezien het feit dat de meeste baggerspecie in Nederland voornamelijk uit klei bestaat, en klei gebruikt wordt om waterkeringen te bouwen. Overigens is het ook mogelijk om voor deze toepassing een geotextiel te selecteren met een levensduur van

meer dan 100 jaar, waardoor het bijvoorbeeld mogelijk is om een talud op te bouwen dat steiler is dan mogelijk zou zijn voor een talud zonder geotextiel. Er zijn verschillende typen geotextiel. Het toe te passen type is afhankelijk van de situatie. In de ontwerpfase moet rekening worden gehouden met de eigenschappen van de textiel en de specie. De ervaring heeft geleerd dat voor waterbouwkundige toepassingen een polypropeen geotextiel vaak optimaal is. De keuze voor de sterkte en het type geotextiel is specifiek voor de beoogde toepassing en gebeurt altijd in overleg met de leverancier.

De potentiële kansen CUR-werkgroep F50 heeft een rapportage uitgebracht (CUR 222) over de kansen voor de toepassing van met baggerspecie gevulde geotextiele tubes. Er worden veel interessante toepassingen gezien, zowel in de wegenbouw als in de waterbouw. De CUR-rapportage richt zich op de toepassing in de waterbouw omdat daar op korte termijn de grootste markt en voordelen worden gezien. Door de toepassing van het concept wordt baggerspecie hoogwaardig en duurzaam hergebruikt in een waterkering en wordt de keten van erosie van gronddeeltjes door 'werk-met-werk' te maken feitelijk gesloten. Uit een rekenvoorbeeld in het CUR rapport blijkt een besparing van 60% op de totale uitvoeringskosten haalbaar! In de afgelopen jaren is het concept in toenemende mate integraal of in delen onderzocht en toegepast, zowel in Nederland als daarbuiten. De achterstand in het beheer en onderhoud van waterkeringen en de roep om veiligere waterkeringen, zoals verwoord in het advies van de Deltacommissie, zorgen in Nederland voor een grote markt voor de toepassing van het concept. Om deze achterstand weg te werken is naar schatting jaarlijks zo'n 1,5 miljard euro nodig. De noodzaak van onderhoud aan waterwegen en de behoefte aan afvoercapaciteit zorgen in Nederland voor een grote markt voor baggeren en daarmee voor toepassing van baggerspecie in het concept. Jaarlijks wordt zo'n 10 miljoen m3 baggerspecie verwijderd om de Nederlandse waterwegen bevaarbaar te houden. De jaarlijks terugkerende kosten om de aanwas van baggerspecie weg te baggeren bedragen zo'n 60 miljoen euro. Het nog uit te voeren achterstallige onderhoudswerk door baggeren bedraagt ruim 2 miljard euro. Het concept biedt daardoor financiële voordelen.

Figuur 2 Gevulde en ontwaterde geotextiele tubes t.b.v. de ontwatering van baggerspecie. Foto: H.H.M Ekkelenkamp

Veel grote wereldsteden liggen in deltagebieden. Deze gebieden kenmerken zich door een grote bevolkingsdichtheid, verhoogd overstromingsgevaar en daardoor grote maatschappelijke en economische risico's. Tevens bezinken in deze gebieden grote hoeveelheden al dan niet verontreinigd sediment. In deze gebieden ligt de oplossing in het baggeren, het ophogen van land en/of het verstevigen van dijken. Het concept biedt in deze gebieden daarom grote kansen, temeer omdat bouwstoffen zoals zand en breuksteen, daar duur en/of niet voorhanden zijn. Er liggen wereldwijd kansen voor de export, onder andere in de Verenigde Staten, Ghana, Bangladesh, Indonesië en China.

Vervolg en proefproject De CUR rapportage richt zich op een zo breed mogelijke doelgroep, van plannenmakers en beslissers tot ontwerpers en uitvoerende partijen. Uit het onderzoek is gebleken dat alle mogelijke stakeholders (Rijksoverheid, waterschappen, gemeenten, aannemers, ingenieursen advieswereld, de wetenschap) zowel positief als kritisch t.o.v. het concept staan. Voor de situaties waarin na besluitvorming het concept verder uitgewerkt moet worden op projectniveau is voor de doelgroep 'Ontwerpers' een voorlopig handvat ontwikkeld. Daarbij is gebruik gemaakt van bestaande rekenregels en inzichten, van onderzoeksresultaten en van praktijkervaringen. Bij het ontwerp wordt zowel de macrostabiliteit alsook de microstabiliteit getoetst. Bij de

uitvoering zijn het plaatsen, vullen, ontwateren en consolideren, evenals het afwerken, bepalend voor de kwaliteit van de waterkering. In de publicatie zijn de ontwerpen uitvoeringsaspecten stap voor stap uitgewerkt. Het concept is goed uitvoerbaar in bovenwatertoepassingen, ook met gestapelde tubes. Er is nog weinig ervaring met toepassingen onder water. Het beheer en onderhoud van het concept is op traditionele wijze mogelijk. Een aantal kennisvragen en aanbevelingen is benoemd en vraagt om verdere uitwerking. Demonstatie en opschaling van de toepassing zijn van groot belang. De publicatie bevat de argumenten voor planmakers en beslissers om voor het concept te kiezen en biedt een stapsgewijze aanpak voor ontwerpers om tot realisatie te komen. De commissie roept bedrijven en overheden op zicht te melden voor deelname aan een serie pilotprojecten.

Resumé Geconcludeerd kan worden dat geotextielen een belangrijke rol kunnen spelen om bij de toepassing in werken ook maatschappelijke uitdagingen te realiseren. Toepassing ervan in combinatie met baggerspecie levert een economisch aantrekkelijke bijdrage aan waterveiligheid, duurzaam bouwen en ketenbeheer. Het is aan de fabrikanten, leveranciers en plannenmakers om dit waar te maken.


67

GEO. kunst. Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden (2) Schuifsterkteparameters. stabiliteitsanalyse van dijken

Recommend Documents