HET PLAATSEN VAN RIOLERING IN ZETTINGSGEVOELIGE GRONDEN MET INSTANDHOUDING VAN PLAATSELIJKE BEBOUWING

XIOS HOGESCHOOL LIMBURG DEPARTEMENT INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN EN TECHNOLOGIE

HET PLAATSEN VAN RIOLERING IN ZETTINGSGEVOELIGE GRONDEN MET INSTANDHOUDING VAN PLAATSELIJKE BEBOUWING Nele THIJS

Afstudeerwerk ingediend tot het behalen van het diploma van industrieel ingenieur in bouwkunde master in de industriële wetenschappen: bouwkunde

Promotoren:

dhr. D. Dewinter (Heijmans Infra NV) dhr. M. Van Moorsel (XIOS Hogeschool Limburg)

Academiejaar 2006 - 2007

XIOS HOGESCHOOL LIMBURG DEPARTEMENT INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN EN TECHNOLOGIE

HET PLAATSEN VAN RIOLERING IN ZETTINGSGEVOELIGE GRONDEN MET INSTANDHOUDING VAN PLAATSELIJKE BEBOUWING Nele THIJS

Afstudeerwerk ingediend tot het behalen van het diploma van industrieel ingenieur in bouwkunde master in de industriële wetenschappen: bouwkunde

Promotoren:

dhr. D. Dewinter (Heijmans Infra NV) dhr. M. Van Moorsel (XIOS Hogeschool Limburg)

Academiejaar 2006 - 2007

Inhoudstabel Inhoudstabel..................................................................................................................... I Dankwoord...................................................................................................................... III Samenvatting / abstract ................................................................................................. IV Lijst van gebruikte afkortingen en symbolen ................................................................ V Hoofdstuk 1: Algemene inleiding ................................................................................... 1 Hoofdstuk 2: Situatie....................................................................................................... 2 2.1

Ligging ............................................................................................................... 2

2.2

Opdracht ............................................................................................................ 5

Hoofdstuk 3: Bodemgesteldheid.................................................................................... 6 3.1

Vooronderzoek .................................................................................................. 6

3.2

Grondonderzoek ................................................................................................ 8

3.2.1

Sonderingen............................................................................................... 8

3.2.2

Boringen....................................................................................................10

3.2.3

Metingen van de grondwaterstand ............................................................11

3.2.4

Pompproeven............................................................................................14

3.2.5

Laboratoriumonderzoek op ontnomen monsters .......................................16

3.3

Draagkracht grond ............................................................................................17

3.3.1

Grindkernen ..............................................................................................19

3.4

Fundering huis ..................................................................................................20

3.5

Samenvattend overzicht....................................................................................21

Hoofdstuk 4: Onderzoekstaken.....................................................................................22 4.1

Grondwaterverlaging.........................................................................................22

4.1.1

Algemeen..................................................................................................22

4.1.2

Toegepast op de probleemstelling.............................................................23

4.2

Zettingstudie .....................................................................................................26

4.2.1

Algemeen..................................................................................................26

4.2.2

Toegepast op de probleemstelling.............................................................27

4.3

Besluit...............................................................................................................28

Hoofdstuk 5: Oplossingsmethoden ..............................................................................29 5.1

Verticale verplaatsing van het tracé ..................................................................29

5.1.1

Algemeen..................................................................................................29

5.1.2

Toegepast .................................................................................................29

5.1.3

Besluit .......................................................................................................35

5.2

Horizontale verplaatsing van het tracé ..............................................................36

II 5.2.1

Algemeen..................................................................................................36

5.2.2

Toegepast .................................................................................................36

5.2.3

Besluit .......................................................................................................36

5.3

Totale verplaatsing van het tracé ......................................................................37

5.3.1

Toegepast .................................................................................................37

5.3.2

Besluit .......................................................................................................37

5.4

Retourbemaling.................................................................................................38

5.4.1

Algemeen..................................................................................................38

5.4.2

Toegepast .................................................................................................39

5.4.3

Besluit .......................................................................................................39

5.5

Waterkerend scherm.........................................................................................40

5.5.1

Algemeen..................................................................................................40

5.5.2

Toegepast .................................................................................................42

5.5.3

Besluit .......................................................................................................42

5.6

Retourbemaling en waterkerend scherm...........................................................43

5.6.1

Toegepast .................................................................................................43

5.6.2

Besluit .......................................................................................................44

5.7

Doorpersing ......................................................................................................45

5.7.1

Algemeen..................................................................................................45

5.7.2

Besluit .......................................................................................................46

5.8

Aanpassen van de fundering van het huis.........................................................47

5.8.1

Algemeen..................................................................................................47

5.8.2

Besluit .......................................................................................................48

5.9

Onteigening ......................................................................................................49

5.9.1

Algemeen..................................................................................................49

5.9.2

Besluit .......................................................................................................49

Hoofdstuk 6: Algemeen besluit .....................................................................................50 Referenties......................................................................................................................51 Figurenlijst......................................................................................................................52 Tabellenlijst ....................................................................................................................54

XIOS Hogeschool Limburg

III

Dankwoord Ik bedank iedereen die mij heeft geholpen om dit eindwerk tot stand te brengen. In het bijzonder bedank ik:

J

Mijn externe promotor Mr. Danny Dewinter van Heijmans Infra. Ik zou hem graag bedanken voor de hulp, het deskundige advies en de goede raad die hij mij gegeven heeft.

J

Mijn interne promotor, Mr. Marc Van Moorsel, hij heeft ervoor gezorgd dat dit eindwerk in goede banen werd geleid.

J

Ir. B. Van Zegbroeck, voor de hulp bij de grondmechanische berekeningen.

J

Mijn ouders, omdat ze mij altijd zijn blijven steunen.


IV

Samenvatting / abstract In de opleiding bouwkunde zijn er verschillende facetten die bestudeerd kunnen worden. Mijn interesse ging vooral uit naar infrastructuurwerken. Tijdens mijn stage kreeg ik de kans om een studie te doen naar de plaatsing van riolering in zettingsgevoelige gronden. Een bepalende factor hierin is schade te voorkomen aan de plaatselijke bebouwing. Voor deze casestudy wordt slechts een klein gedeelte van een totaal project, gelegen in Tremelo, belicht. Welke mogelijkheden er nu juist zijn om de plaatselijke bebouwing te vrijwaren voor eventuele schade onderzoek ik in dit eindwerk. Het eerste hoofdstuk is de algemene inleiding. In het tweede hoofdstuk wordt de situatie geschetst. Welk gebied wordt er onderzocht? Welke werken moeten er uitgevoerd worden? De bodemgesteldheid wordt in het derde hoofdstuk geanalyseerd. Met welk soort gronden hebben we te maken en zijn deze draagkrachtig genoeg? De kennis van de grondwaterstand is van groot belang en wordt daarom uitvoerig onderzocht. Vervolgens, in het vierde hoofdstuk, bestudeer ik de impact van een bemaling op de woning. Dit wordt gedaan aan de hand van een bemalings- en zettingsstudie De mogelijke oplossingsmethoden voor het zettingsprobleem worden in het vijfde hoofdstuk bekeken en vergeleken. Welke van deze mogelijke methoden uiteindelijk een technisch goede en financieel haalbare oplossing is, kan gelezen worden in het besluit.


V

Lijst van gebruikte afkortingen en symbolen fs

plaatselijke wrijvingsweerstand of kleef

N/mm² of MPa

b

sleufbreedte

m

C

samendrukkingsconstante

/

D

gewenste grondwaterverlaging

m

dd

laagdikte voor de zettingsberekening

m

H

stijghoogte

m

hnut

nuttige filterlengte

m

i

drukspreidingscoëfficiënt

/

k

doorlatendheidscoëfficiënt

m/s

p(x)

grondwaterpeil in functie van x

m

Q

debiet

m³/u/m sleuf

Qc

punt- of conusweerstand

kN

qc

conusweerstand

N/mm² of MPa

Qmax

maximaal op te nemen debiet per bemalingsfilter

m³/u

Qretour

opnamecapaciteit per retourbron

m³/dag

Qst

totale zijdelingse wrijvingsweerstand

kN

Qt

totale indringingsweerstand

kN

r

werkende filterstraal

m

R

invloedsstraal

m

Rf

wrijvingsgetal

/

s

totale zetting

mm

ut

waterspanning

N/mm²

vf

toeslag voor onvolkomen bronnen lijnbemaling

/

γ'

effectief volumegewicht van de grond

kN/m³

γd

droog volumegewicht van de grond

kN/m³

γv

verzadigd volumegewicht van de grond

kN/m³

γw

volumegewicht van water

kN/m³

σk,nieuw,p

nieuwe korrelspanning op peil p

kN/m²

σk,oud,p

oorspronkelijke korrelspanning op peil p

kN/m²

bok MV TAW

binnenonderkant van een rioleringsbuis Maaiveld Tweede Algemene Waterpassing; het officiële referentiepeil voor hoogteligging in België XIOS Hogeschool Limburg

Hoofdstuk 1: Algemene inleiding

1

Hoofdstuk 1: Algemene inleiding Vroeger werd het afvalwater ongezuiverd in rivieren en beken geloosd. Met de komst van Aquafin kwam hier verandering in. Aquafin verzamelt het afvalwater in hoofdriolen en voert het naar zuiveringsinstallaties, om het vervolgens gezuiverd terug in een waterloop te lozen. Dit alles gebeurt via een ondergronds netwerk dat zich kan uitstrekken over enkele tientallen kilometers. Hierdoor moet de riolering vaak op een grote diepte aangelegd worden, waardoor een grondwaterverlaging noodzakelijk is om de werken “in den droge” te kunnen uitvoeren. Indien er dan gewerkt moet worden in zettingsgevoelige gronden is de kans op schade, door zettingen, aan de plaatselijke bebouwing reëel. Maar welke maatregelen kunnen er juist genomen worden om zettingsschade te voorkomen? Aan de hand van een casestudy wordt dit onderzocht. Hiervoor wordt een klein stukje uit een bestaand project in Tremelo belicht. Er is een duidelijke afbakening van het te onderzoeken gebied. Het betreft een zone waarop één enkele woning gelegen is. Hierdoor dient er geen rekening te worden gehouden met het verdere verloop van de riolering. In het tweede hoofdstuk wordt de situatie geschetst. Welk gebied wordt er onderzocht? Welke werken moeten er uitgevoerd worden? De bodemgesteldheid wordt in het derde hoofdstuk geanalyseerd. Met welk soort gronden hebben we te maken en zijn deze draagkrachtig genoeg? De kennis van de grondwaterstand is van groot belang en wordt daarom uitvoerig onderzocht. Vervolgens, in het vierde hoofdstuk, wordt de impact van een bemaling op de woning nagegaan. De mogelijke oplossingsmethoden voor het zettingsprobleem worden in het vijfde hoofdstuk bekeken en vergeleken.


Hoofdstuk 2: Situatie

2


2.1 Ligging Het te onderzoeken gebied wordt in figuur 1 rood omrand.

Figuur 1: Situeringsplan



3

Voor de casestudy wordt er geen rekening gehouden met de beek die langs het huis gelegen is. Dit

werd gedaan om een algemener beeld te krijgen van de mogelijke

oplossingen om de zettingsschade te beperken. In figuur 2 en 3 is het lengteprofiel en de dwarsdoorsnede van het gebied voorgesteld.

Figuur 2: Lengteprofiel



4

Figuur 3: Dwarsprofiel



5

2.2 Opdracht De werken omvatten het heraanleggen van het rioleringsstelsel. De rioleringsbuis heeft een diameter van 1200 mm en de bok (= binnenonderkant) zou op een diepte van ongeveer 4 m gelegd moeten worden. De sleuf wordt uitgegraven tot op 4,44 m van het huidige maaiveld. Dit alles moet natuurlijk gebeuren zonder schade aan de woning aan te richten.


Hoofdstuk 3: Bodemgesteldheid

6


3.1 Vooronderzoek Tijdens de voorbereidingsfase van de werken moet er zoveel mogelijk informatie over het betreffende terrein en de bodem worden verzameld. Niet enkel de gegevens van de huidige situatie zijn van belang, ook de ingrepen die in het verleden plaatsvonden zijn bruikbaar. De volgende bronnen kunnen geraadpleegd worden om de nodige informatie te bekomen: J

Databank Ondergrond Vlaanderen Deze databank beschikt reeds over een heel aantal gegevens zoals de boringen die beschikbaar zijn bij de Geologische Dienst van België en de sonderingen en boringen die uitgevoerd zijn door de Afdeling Geotechniek van het Ministerie van de Vlaamse gemeenschap.

Figuur 4: Databank Ondergrond Vlaanderen (DOV)



J

7

Geologische kaarten Bij de Afdeling Natuurlijke Rijkdommen en Energie van het Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap zijn de geologische kaarten van het tertiair voor Vlaanderen te verkrijgen. De kwartair geologische kaarten bevatten nuttige informatie over de samenstelling van de kwartaire bovenlagen. Deze kaarten zijn echter enkel beschikbaar voor een beperkt gedeelte van Vlaanderen.

J

Grondmechanische kaarten De grondmechanische kaarten verstrekken veruit de meeste informatie, maar zijn enkel beschikbaar voor grote agglomeraties zoals Antwerpen, Brussel, Gent, Luik, Bergen en Charleroi.

J

Historische kaarten (Ferrariskaarten) Deze kaarten worden vaak slechts geraadpleegd nadat er ergens problemen zijn voorgekomen. Nochtans verstrekken ze nuttige informatie over de vroeger bestaande toestanden. Zo vindt men er oa. oude vestigingsmuren en vroegere waterlopen die nu gedempt zijn op terug.

Figuur 5: Ferrariskaart



8

3.2 Grondonderzoek Het vooronderzoek geeft veel nuttige informatie, maar kan nooit een eigenlijk grondonderzoek vervangen. Het grondonderzoek zorgt ervoor dat de exacte eigenschappen en de samenstelling van de grond achterhaald worden. Hiervoor dienen één of meerdere van volgende proeven te worden uitgevoerd: J

Sonderingen

J

Boringen

J

Metingen van de grondwaterstand

J

Pompproeven

J

Laboratoriumonderzoek op ontnomen geroerde en/of ongeroerde monsters

3.2.1 Sonderingen

3.2.1.1 Algemeen

Om op een snelle en efficiënte manier inzicht te krijgen in de grondopbouw, de weerstand en het draagvermogen van de grond worden sonderingen uitgevoerd. Bij het uitvoeren van een sondering of Cone Penetration Test (CPT) wordt een sondeerpunt met conus door middel van een buizenstelsel de grond ingedreven. Dit gebeurt met een genormaliseerde snelheid van 2 cm/s. De conus bezit meestal een oppervlakte van 1000 mm² en een tophoek van 60°. Tijdens het indrukken van de sonde wordt de weerstand van de grond aan de conuspunt en langs het oppervlak van de staaf gemeten. Het op diepte drukken van de sondeerbuizen gebeurt door middel van een indrukapparaat. Een verankering en/of het gewicht van de sondeerwagen zorgen voor de nodige reactie. De totale indrukcapaciteit is afhankelijk van het apparaat en de opstellingswijze maar varieert van 25 kN tot 250 kN.



9

Figuur 6: Sondeerwagen

Er dient een onderscheid gemaakt te worden tussen het mechanisch en elektrisch sonderen. Het grote verschil tussen de beide manieren zit in het uitvoeringsproces. Een mechanische sondering is een discontinu proces terwijl de elektrische sondering continu wordt uitgevoerd. Voor meer uitleg over de beide types kan bijlage A geraadpleegd worden. Door een sondering uit te voeren verkrijgt men, afhankelijk van het uitgevoerde type, de volgende resultaten:

J

de punt- of conusweerstand: qc

J

de totale indringingsweerstand: Qt (bij een mechanische sondering)

J

de plaatselijke wrijvingsweerstand of kleef: fs

J

de waterspanning: ut. Deze wordt enkel verkregen bij het uitvoeren van een elektrische sondering met een piëzoconus.

Het wrijvingsgetal Rf wordt verkregen door de verhouding te nemen van de kleef tot de conusweerstand. Door middel van de waarden van de conusweerstand, de plaatselijke wrijvingsweerstand en het wrijvingsgetal kan men afleiden welk soort grond aanwezig is. Dit vraagt wel wat ervaring. Volgende waardes kunnen gehanteerd worden:



10

Conusweerstand

Wrijvingsgetal

qc (N/mm²)

Rf (%)

qc < 1

ca 2 à 3

4 > qc > 2

1 > Rf

losgepakt zand

8 > qc > 4

1 > Rf

matiggepakt zand

12 > qc > 8

1 > Rf

dichtgepakt zand

qc > 12

1 > Rf

zeer dichtgepakt zand

qc < 6

ca 10

veen

qc < 4

ca 5

kleihoudend veen of veenhoudende klei

qc ca 8

ca 3,5

Beschrijving slappe alluviale klei

stijve klei

Tabel 1: Conusweerstand en wrijvingsgetal voor diverse grondsoorten

3.2.1.2 Toegepast op de probleemstelling

Sondeerverslag: zie bijlage B De sondering werd mechanisch uitgevoerd met een 100 kN sondeerapparaat voorzien van een kleefmantelconus. Om de 20 cm werden de conusweerstand qc, de totale indringingsweerstand Qt en de kleef fs opgemeten. Uit het sondeerverslag kan er opgemaakt worden dat er zich tot op een diepte van ongeveer 7 m, ten opzichte van het huidige maaiveld, geen draagkrachtige lagen bevinden. Dit blijkt uit de lage conusweerstanden die er zijn opgemeten. Om een goed inzicht in de grondopbouw te krijgen worden er eveneens boringen uitgevoerd.

3.2.2 Boringen

3.2.2.1 Algemeen

Om de classificatie en de identificatie van gronden vast te stellen en om monsters te bekomen voor laboratoriumonderzoek wordt er gebruik gemaakt van boringen. Ten opzichte van sonderingen zijn boringen duurder en hebben ze een beperktere nauwkeurigheid, vooral indien er geen continue registratie over de diepte plaatsvindt.



11

Een betere nauwkeurigheid wordt bekomen door boringen waarbij continu ongeroerde monsters gestoken worden en Begemann boringen, waarbij één lang continu monster wordt verkregen. Door zowel boringen als sonderingen uit te voeren krijgt men een goed beeld van de bodemopbouw en komt men minder snel voor verrassingen te staan.


Naast de sondering werd er tevens een boring uitgevoerd. Boorverslag: zie bijlage C. De boring leverde geroerde grondmonsters op die om de 0,5 m of bij verandering van grondsoort werden genomen. Om kabels of leidingen te ontwijken werd er eerst manueel voorgeboord tot op een diepte van ongeveer 2 m. Ook deze monsters werden geroerd ontnomen om de 0,5 m of bij verandering van de grondlaag. Aan de hand van het boorverslag kan er geconcludeerd worden, dat de bodem is opgebouwd uit fijn tot zeer fijn zand dat licht leemhoudend en in een bepaalde laag zelfs veenhoudend is. Tot op 6,5 m onder het maaiveld bevindt zich het Kwartair. Vanaf 6,5 m diepte begint het Tertiair.

3.2.3 Metingen van de grondwaterstand

3.2.3.1 Algemeen

Na het uittrekken van de sondeerstangen, kan het grondwaterpeil opgemeten worden in het openstaand sondeergat. Dit resultaat is echter slechts een indicatie van de mogelijke grondwaterstand en kan foutief of onnauwkeurig zijn, afhankelijk van de voorkomende grondsoorten en de gelaagdheid. Een andere manier om de grondwaterstand of het freatisch vlak te meten, is het plaatsen van open peilbuizen. Zo een peilbuis bestaat uit twee verschillende delen: het filtergedeelte en de stijgbuis. De peilbuis wordt weggedrukt of in een boorgat geplaatst. Om fouten in de metingen te vermijden is het aangewezen elke peilbuis in een apart boorgat te voorzien.



12

Ter hoogte van het filtergedeelte worden de peilbuizen voorzien van filtergrind of draineerzand om verstopping van de filtergaatjes tegen te gaan. Boven de filter voorziet men steeds een kleistop.

Figuur 7: Peilbuis

Na een bepaalde tijd zal het water in de peilbuis stijgen. Het waterpeil in de stijgbuis komt overeen met de stijghoogte van het grondwater in de laag waar de filter geplaatst is. Indien de grondwaterspanning verandert zal de hoogte van het waterpeil in de buis eveneens veranderen. Bij meerdere watervoerende lagen moeten er afzonderlijke filters in iedere laag geplaatst worden aangezien het waterpeil slechts in één laag gemeten kan worden. Peilbuizen zijn minder geschikt om snelle wisselingen in de grondwaterstand te meten, zeker in slecht doorlatende gronden. Hier maakt men best gebruik van een elektrische waterspanningsmeter. Voor elektrische waterspanningsmeters is een aanzienlijk kleinere hoeveelheid water nodig. Hierdoor passen ze zich sneller aan gewijzigde omstandigheden aan.



13

Figuur 8: Elektrische waterspanningsmeter


Het grondwaterpeil in rust ligt op 10,22 m-TAW of op 1 m diepte ten opzichte van het maaiveld. Aangezien er een sleuf moet gegraven worden tot op 4,44 m diepte betekent dit dat het grondwater veel te hoog staat, om de rioleringswerken in “den droge” uit te voeren. Het is dus noodzakelijk om het grondwater te verlagen. Dit gebeurt met behulp van een bemaling. Het grondwater dient ter hoogte van de sleuf 3,94 m verlaagd te worden. In het volgende hoofdstuk wordt hier dieper op ingegaan.

Figuur 9: Grondwaterstand



14

3.2.4 Pompproeven

3.2.4.1 Algemeen

Met behulp van een pompproef kan de doorlatendheid van de grond worden bepaald. De resultaten die men bekomt uit deze proef genieten de voorkeur op de resultaten uit de laboratoriumproef. Een pompproef is eigenlijk een simulatie van een bemaling. Het is dan ook de aangewezen

methode

om

een

goed

ontwerp

te

kunnen

maken

van

de

bemalingsinstallatie. Tijdens de pompproef worden er in kritieke zones zettingsmetingen uitgevoerd om hier de invloed van de bemaling na te gaan. De hoogtes van zettingspaaltjes en dorpels worden hierbij op verschillende tijdstippen gecontroleerd. Indien er grote zettingen optreden moet er onmiddellijk met de bemaling gestopt worden. Op deze manier kan men de bemaling optimaliseren. Gedurende één tot enkele dagen wordt het grondwater uit een pompput onttrokken. Hierna wordt de pomp uitgezet en volgt men het waterpeil in de verschillende peilbuizen nauwkeurig op. Bij elke meting wordt het tijdstip genoteerd. Uit al deze metingen kan de doorlatendheid van de belanghebbende watervoerende lagen worden afgeleid. De peilbuizen worden op verschillende afstanden, minstens in twee onderling loodrechte richtingen ten opzichte van de pompput geplaatst. Het boorgat moet opgevuld zijn met bentoniet. Boven de bovenkant van de watervoerende laag wordt er een bentonietstop aangebracht.

Figuur 10: Pompproef



15

Figuur 11: Opstelling pompproef

Een indicatie voor de doorlatendheid van verschillende grondsoorten vindt men in onderstaande tabel.

textuur grof grind medium grind fijn grind

k (m/s) > 0,1 0,01 - 0,1 10-3 -10-2

grof zand

10-4 -10-3

medium zand

10-5 -10-4

fijn zand

10-6 -10-5

grof silt

10-7 -10-6

medium silt

10-8 -10-7

fijn silt

10-9 -10-8

klei

< 10-9

Tabel 2: Doorlatendheidscoëfficiënt


Zoals eerder vermeld is een bemaling noodzakelijk om tijdens de rioleringswerken in “den droge” te kunnen werken. Om inzicht te krijgen in de invloed van de bemaling, werd er een proefbemaling uitgevoerd. Aan de hand van deze proefbemaling kan tevens de doorlatendheidscoëfficiënt bepaald worden.



16

De bemalingsproef bestond uit een reeks filters, geplaatst over een lengte van 80 lm. Deze filters werden verticaal geboord tot op een diepte van 10 m. Er werden eveneens peilfilters, volgens de 4 richtingen en op toenemende afstand van de bemalingslijn, aangebracht. Er kan, aan de hand van het verslag (zie bijlage D), besloten worden dat de grond een doorlatendheidscoëfficiënt heeft van 1,6.10-4 m/s. Deze waarde is belangrijk voor de bemalingsstudie.

3.2.5 Laboratoriumonderzoek op ontnomen monsters De grondmonsters die tijdens de boring bekomen worden onderwerpt men in het laboratorium aan enkele proeven. De meest uitgevoerde laboratoriumproeven zijn: J

De bepaling van het natuurlijke en het droge volumegewicht, met bepaling van de verzadigingsgraad en het watergehalte

J

Zeefproeven voor het bepalen van de korrelverdeling

J

Het bepalen van de snelheid waarmee een grond verweekt als hij vochtig wordt (de Atterbergse consistentiegrenzen)

J

Samendrukkingsproeven voor zettingsberekeningen en het tijd-zakkings-gedrag

J

Het bepalen van de sterkteparameters (m.b.v. triaxiaalproeven)

J

Doorlatendheidsproeven op zand en slecht doorlatende grondsoorten



17

3.3 Draagkracht grond De resultaten van het grondonderzoek geven een aanwijzing van de draagkracht van de grond. Zoals eerder bleek uit de sondering en boring is de grond tot op een diepte van ongeveer 7 m niet draagkrachtig genoeg. Onder de rioleringsbuizen wordt een zand-cementkoffer voorzien als fundering, deze zou kunnen fungeren als een fundering op staal. Een fundering op staal is een ondiepe fundering waarbij de diepte kleiner is dan de breedte en is aangewezen wanneer de grondlagen draagkrachtig genoeg zijn om een rechtstreekse overdracht van de belastingen op te vangen zonder nadelige gevolgen.

Figuur 12: Fundering op staal

Het aanzetpeil van deze fundering ligt op 4,44 m diepte. Op deze diepte bezit de grond echter onvoldoende draagkracht, waardoor er belangrijke zettingen van de riolering te verwachten zijn. Een fundering op staal is dus niet aangewezen. Om de belastingen naar meer draagkrachtige lagen in de grond af te leiden moet er met paalfunderingen (D >> B) worden gewerkt. Mogelijke paalfunderingen voor rioleringsbuizen zijn: J

grindkernen

J

geboorde en in de grond gevormde palen (vb. heipalen, schroefpalen, avegaarpalen)

J

geheide palen (vb. prefabpalen)



18

Het draagvermogen is sterk afhankelijk van het type van paalfundering en de wijze van uitvoering, voornamelijk de mate van grondverdringing bij het aanbrengen van de paal. Grondverdringende palen genieten de voorkeur omdat bij het aanbrengen van deze palen de grond rondom de paal verdicht wordt, waardoor het draagvermogen sterk verbetert.

Figuur 13: Paalfundering

In dit geval wordt er gekozen voor het plaatsen van grindkernen als paalfundering, omdat: J

het een van de goedkoopste oplossingen is aangezien er enkel grind nodig is

J

er, door het ruwe oppervlak van de zuil, gewerkt kan worden met wrijving, hierdoor is de lengte meestal kleiner dan die van andere palen

J

er minder kernen nodig zijn op een bepaalde afstand, door de grotere diameter van de grindkernen (circa 80 cm)

J

de plaatsing gepaard gaat met relatief weinig tijdsverlies



19

Figuur 14: Rioleringsstelsel op grindkernen

3.3.1 Grindkernen Bij het aanbrengen van een grindkern wordt er een torpedovormige, elektrisch aangedreven vibrator onder voortdurend trillen de grond ingedreven tot op het punt waar de grond draagkrachtig genoeg is. Door het in de grond drijven van de trilnaald wordt de grond radiaal opzij gedrukt, waardoor er een cilindrische ruimte ontstaat. Deze ruimte wordt opengehouden door persluchtinjectie. Wanneer de draagkrachtige laag bereikt is, wordt de naald opgehaald en wordt er grind onder luchtdruk geïnjecteerd. Vervolgens drukt de trilnaald het grind in de wand tot de opnamecapaciteit van de bodem bereikt is. Door het trapsgewijs ophalen van de trilnaald ontstaat er dus een sterk verdichte grindzuil. In bijlage E werd de haalbaarheid van grindkernen nagegaan. De gemiddelde diameter van de grindkernen dient 75 cm te bedragen. Aangezien er volgens de sondering tussen 5,5 en 6 m diepte zeer lage conusweerstanden voorkomen, volstaat het niet om enkel grind te gebruiken. Op deze plaats zal het nodig zijn om mager beton te voorzien. Dit wordt gedaan om te voorkomen dat het grind weggedrukt gaat worden in de slappe laag.



20

Figuur 15: Plaatsing grindkernen

3.4 Fundering huis Het huis werd gebouwd op een stenen fundering. Het betreft een strookfundering met een breedte en diepte van 0,80 m.



21

3.5 Samenvattend overzicht

J

Ondergrond

− Samenstelling:

fijn tot zeer fijn zand, leemhoudend, in een enkele laag

zelfs veenhoudend.

− Doorlatendheidscoëfficiënt:

J

Grondwater

− Grondwaterpeil in rust:

10,22 m-TAW of -1,00 m MV

− Bodempeil sleuf:

6,78 m-TAW of -4,44 m MV

→

het grondwater staat te hoog, bemaling is vereist.

− Te bereiken grondwaterpeil:

J

k = 1,6.10-4 m/s

6,28 m-TAW of -4,94 m MV

Draagkracht grond

− De grond bezit onvoldoende draagkracht. Er moeten paalfunderingen, grindkernen in dit geval, geplaatst worden. Tussen 5,5 en 6 m diepte wordt droog beton voorzien wegens de zeer lage conusweerstanden.

J

Fundering huis

− Stenen strookfundering − Lengte: 0,80 m − Breedte: 0,80 m Zie ook bijlage F voor de dwarsprofielen.


Hoofdstuk 4: Onderzoekstaken

22


4.1 Grondwaterverlaging Zoals eerder vermeld staat het grondwater te hoog om de rioleringswerken in “den droge” uit te voeren. Het Standaardbestek 250 voor de wegenbouw schrijft voor dat het water minstens 0,50 m onder het funderingsvlak gehouden moet worden. Dit wil dus zeggen dat het grondwater maximum tot op 6,28 m-TAW of

-4,94 m MV mag staan

aangezien er een sleuf gegraven moet worden tot op 4,44 m diepte.

4.1.1 Algemeen Om het grondwater te verlagen bestaan er twee hoofdsystemen:

J

tijdelijke grondwaterverlaging of bemaling

J

permanente grondwaterverlaging of drainage

Aangezien er voor de rioleringswerken enkel voor een bepaalde periode een grondwaterverlaging nodig is zullen alleen de tijdelijke systemen in bijlage G besproken worden. Voor een tijdelijke bemaling kan er gewerkt worden met:

J

een open bemaling

J

een gesloten bemaling of bronbemaling

− bronbemaling door middel van horizontale bronnen − bronbemaling door middel van verticale bronnen − bronbemaling door middel van dieptebronnen



23

4.1.2 Toegepast op de probleemstelling Om een grondwaterverlaging in de sleuf te realiseren wordt er een lijnbemaling met verticale filters geplaatst. De filters hebben een lengte van 10 m en zijn voorzien van 2 m filterelement. Voor de berekening van de bemalingscurve wordt er gebruik gemaakt van de volgende formules: Formule van Sichardt voor sleuven:

R = 2000.D. k Met:

R:

invloedsstraal

D:

gewenste grondwaterverlaging

k:


Formule van Dupuit voor sleuven:

 H² − h²  Q = v f .k. .3600  R  Met:

Q:

vereiste bemalingsdebiet

vf:

toeslag voor onvolkomen bronnen = 1,2

k:


Formule om de verhanglijn te bepalen:

p(x ) = H² − (H² − h²).

Met:

(R − b 2) − ( x − b 2) R−b 2

p(x):

grondwaterpeil ifv x

H:

stijghoogte

h:

= H – D (D: gewenste grondwaterverlaging)

R:

invloedsstraal

b:

sleufbreedte



24

Figuur 16: Grondwaterbemaling

De berekeningen voor het opstellen van de bemalingscurve zijn terug te vinden in bijlage H. Hieruit kan worden afgeleid dat de bemaling een invloedsstraal R van 99,67 m heeft. Het huis bevindt zich op ongeveer 17 m van de verste rand van de sleuf en ligt dus binnen de invloedsstraal van de bemaling. Het vereiste bemalingsdebiet bedraagt 0,38 m³/u/m sleuf. Q = 0,38 m³/u/m sleuf

Dimensionering van de bemalingsinstallatie Het maximum op te nemen debiet per filter wordt gegeven door de volgende formule:

Q max = 2.π.r.hnut .

Met:

k .3600 15

Qmax: maximaal op te nemen debiet per filter r:

werkende straal van de filter = 0,03 m

hnut:

nuttige filterlengte

k:


Q max = 2.π.0,03.2.

1,6.10 -4 .3600 = 1,44 m³ / u 15 XIOS Hogeschool Limburg


25

De gemiddelde afstand tussen de filters voor het drooghouden van de sleuf bedraagt:

Q max 1,44 = = 3,79 m Q 0,38 Het peil van het grondwater aan het huis bedraagt 7,091 m-TAW of - 4,129 m MV.

11,00

Grondwaterstand (m TAW)

10,00

9,00

8,00

7,00

6,00

5,00 0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

Afstand tot bemaling (m) Verhanglijn

Grondwaterstand (vroeger)

Figuur 17: Bemalingscurve


80,00

90,00

100,00

110,00


26

4.2 Zettingstudie

4.2.1 Algemeen Zettingen zijn verticale vervormingen van de grond te wijten aan wijzigingen in de verticale effectieve spanningen. Deze kunnen het gevolg zijn van een daling van de grondwaterdruk. Door het toepassen van een bemaling kunnen er dus zettingen optreden. Omdat uit de vorige berekeningen bleek dat het huis binnen de invloedsstraal van de bemaling gelegen is, moet er een zettingstudie uitgevoerd worden. Aan de hand van deze studie kan er onderzocht worden of de zettingen, die optreden ter plaatse van het huis, niet groter zijn dan de toegelaten waarde. Algemeen wordt aangenomen dat de zettingen aan een bestaande constructie niet meer dan 20 mm mogen bedragen. Ook voor dit dossier voorziet het specifiek bestek van Aquafin deze zettingswaarde. De theoretische zetting die optreedt ten gevolge van de bemaling kan, uitgaande van de grondwaterverlaging en de conusweerstanden uit het sondeerverslag, berekend worden met de formule van Terzaghi. Formule van Terzaghi:

s=∑

d d  σ k,oud,p + i.(σ k,nieuw ,p − σ k,oud,p )  . ln  C  σ k,oud,p 

Met:

s:

totale zetting

dd:

laagdikte

C:

samendrukkingsconstante

i:

drukspreidingscoëfficiënt

σk,oud,p: oorspronkelijke korrelspanning op peil p σk,nieuw,p:

nieuwe korrelspanning op peil p



27

4.2.2 Toegepast op de probleemstelling De berekeningen in bijlage I geven aan dat er ter plaatse van het huis, op 17 m van de bemaling, een zetting van 65,192 mm verwacht kan worden.

s = 65,192 mm > 20 mm

→

De optredende zetting is te groot en kan schade aan het huis veroorzaken.

Zettingen ifv de afstand tot de bemaling

0,000

0,010

0,020

zetting (m)

0,030

0,040

0,050

0,060

0,070

0,080 0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

Afstand tot de bemaling (m)

Figuur 18 Zettingen ifv de afstand tot de bemaling


80,00

90,00

100,00


28

Zettingen ifv de grondwaterstand 0,080

0,070

0,060

0,040

0,030

0,020

0,010

10,500

10,000

9,500

9,000

8,500

8,000

7,500

7,000

6,500

0,000 6,000


Figuur 19: Zettingen ifv de grondwaterstand

4.3 Besluit De zettingen ter plaatse ven het huis zijn groter dan toegelaten is. Om schade aan de woning te voorkomen moeten er maatregelen getroffen worden. De mogelijke maatregelen worden in het volgende hoofdstuk uitvoerig geanalyseerd.


Zettingen (m)

0,050

Hoofdstuk 5: Oplossingsmethoden

29

Hoofdstuk 5: Oplossingsmethoden Voor er overgegaan wordt op de oplossingsmethoden om het zettingsprobleem te neutraliseren, moet er opgemerkt worden dat slechts een deeltje van het totale project wordt bekeken in dit eindwerk. Er is een duidelijke afbakening van het te onderzoeken gebied. Enkel de zone rond de woning is van belang, waardoor er geen rekening dient gehouden te worden met het verdere verloop van de riolering. In eerste instantie wordt er nagegaan of het mogelijk en efficiënt is om een verplaatsing van het tracé door te voeren.

5.1 Verticale verplaatsing van het tracé

5.1.1 Algemeen Door het tracé van de rioleringsbuizen hoger te leggen moet de sleuf minder diep zijn en het grondwater dus ook minder verlaagd worden. Hierdoor treden er minder zettingen op ter hoogte van het huis.

5.1.2 Toegepast Bij het hoger leggen van de rioleringsbuizen moet erop worden toegezien dat de bovenkant van de buis niet hoger dan -1,5 m MV komt te liggen. Dit wordt gedaan voor de veiligheid, omdat er voldoende gewicht moet zijn om de waterdruk te compenseren, zodat de buis niet omhoog wordt geduwd. Als de bovenkant van de buis op -1,5 m MV komt te liggen geeft dit het volgende:

J

Sleufdiepte:

-3,45 m MV of 7,77 m-TAW

J

Grondwaterstand:

-3,95 m MV of 7,27 m-TAW

J

Sleufdiepte (vroeger):

-4,44 m MV of 6,78 m-TAW

De rioleringsbuizen kunnen dus maximum 1 m hoger worden gelegd. XIOS Hogeschool Limburg


30

Figuur 20: Verticale verplaatsing

Er moet een nieuwe bemalingscurve worden opgesteld. Uit deze bemalingscurve volgt dan ook een nieuwe zettingstudie. Bemalingscurve Berekeningen: zie bijlage J

11,00


10,00

9,00

8,00

7,00

6,00 0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

Afstand tot bemaling (m) Verhanglijn Grondwaterstand (vroeger)

Figuur 21: Bemalingscurve bij verticale verplaatsing

De grondwaterstand ter plaatse van het huis, dus op 17 m van de bemaling, bedraagt dan 8,012 m-TAW of -3,208 m MV. XIOS Hogeschool Limburg

80,00


31

Zettingstudie De zettingstudie kan in bijlage J worden gevonden. Hieruit kan men afleiden dat de zetting aan het huis, bij een grondwaterstand van 8,012 m-TAW of -3,208 m MV, gelijk is aan 51,969 mm.

s = 51,969 mm > 20 mm → De optredende zetting is te groot!


0,060

0,040

0,030

0,020

0,010

10,500

10,000

9,500

9,000

8,500

8,000

7,500

7,000

6,500


Figuur 22: Zettingen ifv de grondwaterstand bij verticale verplaatsing


0,000 6,000

Zettingen (m)

0,050


32


0,000

0,010

zetting (m)

0,020

0,030

0,040

0,050

0,060

0,070 0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00


Figuur 23: Zettingen ifv de afstand tot de bemaling bij een verticale verplaatsing

Uit deze berekeningen blijkt dat een verticale verplaatsing van de buizen met 1 m geen optie is aangezien de zetting aan het huis te groot blijft. Er wordt nu nagegaan hoe hoog de buizen gelegd moeten worden, zodat de zettingen niet groter worden dan de door Aquafin opgelegde waarde van 20 mm.

Aan de hand van de zettingstudie kan worden afgeleid dat de zetting aan het huis kleiner dan 20 mm is, indien het grondwaterpeil daar 9,45 m-TAW of -1,77 m MV bedraagt. Dit komt overeen met een grondwaterverlaging van 0,77 m aan het huis en 1,45 m aan de sleuf. De berekeningen kunnen in bijlage K worden geraadpleegd.



33

Bemalingscurve De berekeningen voor de bemalingscurve bij de optimale verticale verplaatsing, waarbij geen zetting optreedt aan het huis, kunnen in bijlage K worden teruggevonden.

10,40


10,00

9,60

9,20

8,80

8,40

8,00 0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

Afstand tot bemaling (m) Verhanglijn Grondwaterstand (vroeger)

Figuur 24: Bemalingscurve bij de optimale verticale verplaatsing

Zettingstudie Ook de zettingstudie voor de optimale verticale verplaatsing kan men bekijken in bijlage K. Bij een grondwaterstand van 9,45 m-TAW of -1,77 m MV bedraagt de zetting:

s = 19,841 mm < 20 mm → De zetting blijft beperkt. Schade aan het huis kan voorkomen worden.



34


0,040

0,035

0,025

0,020

Zettingen (m)

0,030

0,015

0,010

0,005

10,200

10,000

9,800

9,600

9,400

9,200

9,000

0,000 8,600

8,800


Figuur 25: Zettingen ifv de grondwaterstand bij de optimale verticale verplaatsing


0,000

0,005

0,010

zetting (m)

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

0,045 0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00


Figuur 26: Zettingen ifv de afstand tot de bemaling bij de optimale verticale verplaatsing



35

Een schema van de ligging van de rioleringsbuizen kan in figuur 23 gevonden worden.

J

Sleufdiepte (vroeger):

-4,44 m MV of 6,78 m-TAW

J

Sleufdiepte (nu):

-1,95 m MV of 9,27 m-TAW

J

Verschil:

2,49 m

De rioleringsbuizen komen dus ook 2,49 m hoger te liggen. Op de figuur is duidelijk te zien dat het maaiveld 1,50 m hoger moet komen te liggen. Hierdoor moet ook de weg hoger worden aangelegd, waardoor de optimale verticale verplaatsing geen oplossing is.

Figuur 27: Optimale verticale verplaatsing

5.1.3 Besluit Als er een verticale verplaatsing van het tracé toegepast dient te worden, zouden de rioleringsbuizen 2,49 m hoger gelegd moeten worden. Hierdoor komt het maaiveld 1,50 m boven het vroegere maaiveld te liggen. Enkel een verticale verplaatsing is dus geen mogelijke oplossing in dit geval.



36

5.2 Horizontale verplaatsing van het tracé

5.2.1 Algemeen Door het tracé horizontaal te verplaatsen is er een andere invloed van de bemaling. Op basis hiervan zullen de zettingen aan het huis ook veranderen.

5.2.2 Toegepast In deze casestudy is het mogelijk om het tracé horizontaal te verplaatsen aangezien er aan de overkant van het huis een weiland gelegen is. Indien het tracé enkel horizontaal wordt verlegd, kan er uit de curve in figuur 16 worden afgeleid dat het tracé op minstens 76 m van het huis moet komen te liggen. De optredende zetting zou dan gelijk zijn aan 19,938 mm ( zie bijlage L).

s = 19,938 mm < 20 mm → voldoet aan de voorwaarden van Aquafin. Geen schade aan het huis.

5.2.3 Besluit Een horizontale verplaatsing van het tracé behoort tot de mogelijkheden. Het tracé zou echter ver van de woning af komen te liggen, 76 m namelijk. Dit stemt overeen met een horizontale verplaatsing van 59 m. Een optimaler resultaat bekomt men door het tracé zowel horizontaal als verticaal te verplaatsen.



37

5.3 Totale verplaatsing van het tracé

5.3.1 Toegepast Door de riolering zowel hoger als verder te leggen kan het zettingsprobleem opgelost worden. Indien de rioleringsbuis 1 m hoger wordt gelegd, kan er uit figuur 20 worden afgeleid dat er nog een verticale verplaatsing van 36 m nodig is. Hierdoor komt het tracé op 53 m van het huis te liggen. Dit is al 23 m dichter dan bij enkel een horizontale verplaatsing. Het grondwaterniveau ter plaatse van het huis bedraagt dan 9,461 m-TAW of -1,759 m MV, waardoor een zetting van 19,573 mm verwacht kan worden (zie bijlage M).

s = 19,573 mm < 20 mm → voldoet aan de voorwaarden van Aquafin. De zettingen blijven beperkt.

5.3.2 Besluit Als het tracé 1 m hoger en 36 m verder wordt gelegd, blijven de zettingen binnen de perken en treedt er normaal geen schade aan de woning op. Deze oplossing is geldig voor de casestudy. Indien er rekening gehouden moet worden met het verdere verloop van de riolering moeten er andere maatregelen getroffen worden. De mogelijkheden worden hieronder besproken.



38

5.4 Retourbemaling

5.4.1 Algemeen Een retourbemaling is eigenlijk het omgekeerde van een bemaling en wordt gebruikt om water terug in de grond te brengen.

Figuur 28: Schematische voorstelling retourbemaling

Het doel van deze techniek is het beperken van zettingen die optreden ten gevolge van een grondwaterverlaging. Door een retourbemaling toe te passen wordt de invloedszone van de bemaling beperkt, waardoor de verhanglijn steiler komt te staat en het onttrekkingsdebiet stijgt. Om bij afwezigheid van een waterkerend scherm een overdadig “rondpompen” te voorkomen, moet er een minimum tussenafstand worden voorzien tussen de onttrekkings- en hervoedingsbronnen. Als vuistregel geldt een minimum aangewezen tussenafstand van 10 m per meter te compenseren waterhoogte. Per bemalingsbron worden er 3 retourbronnen geplaatst.



39

Figuur 29: Retourbemaling

5.4.2 Toegepast Om het grondwater rond de woning op peil te houden en zo de zettingen te beperken kan er beroep gedaan worden op een retourbemaling. De hervoedingsbronnen komen rond het

huis te staan,

waardoor

de afstand tussen de onttrekkings-

en

hervoedingsbronnen slechts 16 m bedraagt. De te compenseren waterhoogte is ongeveer gelijk aan 4 m. Aangezien er bij afwezigheid van een waterkerend scherm een minimum tussenafstand van 40 m (4 x 10 m) voorzien moet worden, is dus enkel een retourbemaling geen oplossing.

5.4.3 Besluit Enkel een retourbemaling voorzien is geen oplossing om het zettingsprobleem op te lossen. XIOS Hogeschool Limburg


40

5.5 Waterkerend scherm

5.5.1 Algemeen De plaatsing van een waterkerend scherm dient om de grondwaterstand op peil te houden. Als waterkerend scherm wordt er voor een damwand gekozen. Een damwand bestaat uit een reeks aaneengesloten, geprofileerde, metalen damplanken. Deze worden door middel van trilblokken hoogfrequent de grond ingedreven. Ze kunnen ook trillingsvrij ingebracht worden met behulp van de hydropress. Hiermee perst men 3 of 4 damplanken per keer in de grond.

Figuur 30: Damwand

Tijdens het inbrengen van de damplanken moeten er controlemetingen voor zettingen uitgevoerd worden. Deze controlemetingen geven aan of er al dan niet zettingen optreden.



41

Figuur 31: Trillingsmetingen tijdens inbrengen damplanken

Voordelen van damwanden:

J

de bouwtijd is relatief kort

J

recuperatie van de damplanken is mogelijk in bepaalde gevallen

J

ze kunnen waterdicht worden uitgevoerd

J

de uitvoering kan “in den natte” gebeuren

Nadelen van damwanden: J

schade door trillingen is mogelijk

J

problematiek van de aanwezige kabels en leidingen in de grond

J

ze mogen niet vlak langs bestaande gebouwen getrild worden

J

bij recuperatie van de damplanken kunnen, door sleufvorming in de grond, zettingen ontstaan



42

5.5.2 Toegepast Door het plaatsen van een waterkerend scherm, een damwand in dit geval, wordt de grondwaterstand op peil gehouden. In bijlage N kan de computersimulatie van de sleufbemaling met waterremmend scherm worden teruggevonden. Voor deze simulatie werd er gebruik gemaakt van een damwand met een lengte van ca. 80 lm en een aanzetdiepte van -12 m MV. Uit de computersimulatie kan worden afgeleid dat de grondwaterstand ter hoogte van het huis ongeveer -3,3 m MV of 7,92 m-TAW bedraagt tijdens de bemaling. Uit de zettingstudie (zie bijlage O) blijkt dat bij een grondwaterstand van -3,3 m MV de zetting gelijk is aan 53,563 mm.

s = 53,563 mm > 20 mm → De optredende zetting is te groot! Door de damwand dieper en over een grotere lengte te plaatsen kan het grondwater wel op peil gehouden worden. Dit is echter geen goede oplossing omdat het economisch niet meer haalbaar is om een veel groter scherm te plaatsen.

5.5.3 Besluit Het is mogelijk om het grondwater op peil te houden en dus ook de zettingen te beperken door een waterkerend scherm te plaatsen, als er geen rekening moet gehouden worden met het economische aspect. Door een scherm te plaatsen dat financieel wel haalbaar is, kan in deze case het zettingsprobleem echter niet opgelost worden.



43

5.6 Retourbemaling en waterkerend scherm

5.6.1 Toegepast Omdat enkel een retourbemaling of enkel een waterkerend scherm niet voldoende is, wordt er nagegaan wat het resultaat is van een combinatie van de twee. De damwand houdt dan het water tegen dat door de retourbemaling terug ingebracht wordt. Er wordt een retourbemaling met gravitaire retourbronnen voorzien. De berekeningen hieromtrent werden uitgevoerd met het programma: Visual MODFLOW en zijn in bijlage P terug te vinden. Uit de berekeningen kan men het volgende afleiden:

J

Damwand:

−

Lengte damwand:

ca. 80 lm (langsheen de sleuf, aan de zijde van de woning)

−

J

J

Aanzetpeil:

-12 m MV

Retourbemaling:

−

Te retourneren debiet:

−

Opnamecapaciteit per retourbron:

−

Aantal retourbronnen:

Q = 680 m³/dag Qretour = 30,5 m³/dag

minimaal 22

Zetting:

−

Grondwaterstand ter plaatse van het huis:

max. -1,5 m MV of 9,72 m-TAW

−

Zetting ter plaatse van het huis:


s < 20 mm


44

Let wel op!

− Bij het inbrengen van de damplanken moeten er controlemetingen voor zettingen worden uitgevoerd.

− Omdat er een damwand wordt geplaatst, moeten de grindkernen helemaal in mager beton worden uitgevoerd. Anders is de funderingspaal niet stevig genoeg bij het verwijderen van het scherm.

5.6.2 Besluit Door een retourbemaling en een waterkerend scherm te combineren blijft de zetting aan de woning beperkt.



45

5.7 Doorpersing

5.7.1 Algemeen Bij een doorpersing worden de buizen ondergronds doorgeperst met behulp van een tunnelboormachine. Deze perst de buizen van een persput naar een ontvangstput. Er dient dus geen sleuf gegraven te worden, waardoor er ook geen bemaling moet worden toegepast. De kans op zettingsschade aan het huis neemt dan ook gevoelig af. Doorpersing is een techniek die een hogere kost met zich meebrengt, maar rekening houdend met de beperkte hinder, kan de doorperstechniek in sommige gevallen voordeliger uitkomen. Op het begin- en eindpunt is een put vereist. Het zijn vooral deze putten die het proces zo duur maken. Vooreerst moeten de putten omringd worden door een waterkerend scherm. De bodem moet voorzien worden van een vlakke, betonnen vloer. Omdat de buizen op grote diepte geplaatst moeten worden, dient de betonnen vloer onder water aangelegd te worden. Hiervoor wordt er een beroep gedaan op duikers. Vervolgens wordt het water weggepompt. Ook de diameter van de buis is bepalend voor de prijs. Hoe groter de diameter, hoe duurder de werken. Het is wel zo dat er veel nauwkeuriger gewerkt kan worden met een buis waarvan de diameter groot is. Omdat de buizen in weinig draagkrachtige grond komen te liggen, moeten er speciale zettingsberekeningen uitgevoerd worden om de zettingen van de buizen te controleren. Dit is echter specialistenwerk en wordt niet in deze casestudy besproken.

Voordelen

Nadelen

Veiliger

het is een dure techniek

minder hinder, wegens geen

een extra dienstriool moet

open sleuf

voorzien worden

het persen duurt minder lang dan

er is een persen ontvangstput

het uitgraven van een sleuf

nodig

zettingen aan de woning kunnen

bij grote afstanden zijn tussen-

vermeden worden

stations vereist



46

5.7.2 Besluit Een doorpersing is geen goede oplossing voor dit project. Er moet een grote diameter geperst worden over een beperkte lengte, waardoor de kosten al snel hoog oplopen in vergelijking met de andere mogelijke oplossingen. Omdat de huisaansluitingen niet onmiddellijk op de geperste leiding aangesloten kunnen worden is er een extra dienstriool nodig. Om deze aan te leggen moet er toch een sleuf gegraven worden, waardoor de kans op zettingen terug stijgt.



47

5.8 Aanpassen van de fundering van het huis

5.8.1 Algemeen Door de fundering zo aan te passen dat de krachten overgedragen worden op de draagkrachtige laag, kan het zettingsprobleem ook opgelost worden. Er zullen twee mogelijke methodes besproken en geanalyseerd worden: het ondermetselen en het injecteren. Ondermetselen Onder de bestaande muur worden uitgravingen gedaan in stroken van 1 m breed naar de draagkrachtige laag toe. Wanneer de draagkrachtige laag bereikt wordt, wordt in de bekomen schacht gemetseld of beton gestort. Om te voorkomen dat de muur naar beneden komt wordt dit proces in verschillende fasen toegepast. Deze procedure wordt herhaald totdat het hele huis ondermetseld is. Het ondermetselen van een woning is een zeer arbeidsintensief en gevaarlijk werk.

Figuur 32: Ondermetselen



48

Voordelen betere fundering

Nadelen gevaarlijk zeer arbeidsintensief financieel niet haalbaar in dit geval moet op privéterrein uitgevoerd worden

Injecteren Een stabilisatie van de ondergrond vormt een alternatief voor het ondermetselen. Door de bodem te injecteren worden de belastingen van het gebouw afgedragen naar een lager gelegen niveau. De injectie gebeurt door middel van de permeation grouting methode, dit is een subtiele vorm van injecteren, waarbij het poriewater wordt verdrongen (vervangen) door een vloeistofmengsel van waterglas en een harder. Het korrelskelet blijft dus intact. Omdat de bodeminjectie met deze techniek uitgevoerd wordt, dient de doorlatendheid van de te injecteren ondergrond goed te zijn. Enkel een ondergrond van zand en grindhoudend zand komen in aanmerking om geïnjecteerd te worden.

Voordelen trillingsvrije werkwijze

Nadelen uitharding nodig niet alle delen van de woning kunnen ondersteund worden enkel toepasbaar in zand en grindhoudend zand moet op privéterrein uitgevoerd worden

5.8.2 Besluit Zowel het ondermetselen als het injecteren komen niet in aanmerking om in dit geval toegepast te worden. XIOS Hogeschool Limburg


49

5.9 Onteigening

5.9.1 Algemeen Een onteigening is de gemakkelijkste oplossing om het probleem te verhelpen. In dit geval moet er geen rekening gehouden worden met mogelijke zettingen, omdat het een oud huis betreft dat dan afgebroken mag worden. Toch blijkt de gemakkelijkste oplossing niet altijd de juiste te zijn. Onteigeningen zijn meestal duur en er kan veel tijd overgaan voor alles in orde gebracht is. Het is eveneens niet echt sociaal verantwoord om een onteigening door te voeren.

Voordelen het is de gemakkelijkste oplossing

Nadelen een onteigening is duur er kan veel tijd overgaan het is sociaal niet verantwoord

5.9.2 Besluit In dit geval is een onteigening van de woning geen goede oplossing.


Hoofdstuk 6: Algemeen besluit

50

Hoofdstuk 6: Algemeen besluit Om zettingsschade aan de plaatselijke bebouwing te voorkomen zijn er verschillende maatregelen mogelijk. In eerste instantie wordt er nagegaan of een verplaatsing van het tracé tot de mogelijkheden behoort. Indien dit niet het geval is wordt er overgeschakeld op speciale technieken zoals het plaatsen van een waterkerend scherm en/of een retourbemaling, een doorpersing en een aanpassing van de fundering van de woning. Ook een onteigening van de woning(en) is een mogelijke oplossing. In deze case komen enkel een totale verplaatsing van het tracé en de plaatsing van een waterkerend scherm in combinatie met een retourbemaling in aanmerking om het zettingsprobleem aan de woning op te lossen. Dit blijkt uit de berekeningen die in het vorige hoofdstuk werden uitgevoerd. Een totale verplaatsing van het tracé, zowel horizontaal als verticaal, geniet de voorkeur in het afgebakende gebied. Het is een vrij eenvoudige oplossing en er moeten geen speciale en dure technieken aangewend worden. Toch zijn er ook nadelen aan deze oplossing verbonden. Zo komt het tracé in een weiland te liggen, waardoor er toch onteigeningen moeten plaatsvinden. Omdat het lang kan duren voor een onteigening rond is, kunnen de werken vertragingen oplopen. Indien we echter rekening houden met het verdere verloop van de riolering, is een totale verplaatsing van het tracé niet mogelijk, aangezien er langs het huis een beek ligt. De riolering moet hier onder komen te liggen, waardoor een verticale verplaatsing niet doorgevoerd kan worden. Ook een horizontale verplaatsing is niet aan de orde, omdat het probleem dan wordt verlegd naar andere woningen. Er moet dus met een waterkerend scherm in combinatie met een retourbemaling gewerkt worden als het totale project in beschouwing wordt genomen.


51

Referenties Boeken en cursussen: J

A. Verruijt, S. Van Baars, Grondmechanica, Delft, Vereniging voor Studie- en Studentenbelangen (VSSD), 2005, 336p

J

CUR 162 – Construeren met grond. Grondconstructies op en in weinig draagkrachtige en samendrukbare ondergrond, Gouda, 1993, 564p

J

C. Van Der Veen, E. Horvat, C.H. Van Kooperen, Grondmechanica met beginselen van de funderingstechniek, Waltman, Delft, 1981, 424p

J

M.J. Fraanje, Bronbemaling, Amsterdam, Agon Elsevier, 1974, 247p

J

Cursus grondwaterverlaging en grondwaterbeheersing, Adviesbureau inzake Grondwatertechnieken (agt)

J

Ontwerptekst Richtlijnen Bemalingen (versie juni 2006)

J

Prof. Dr. Ir. F. De Smedt, Grondmechanica. Cursusnota's oktober 2006.

J

Standaardbestek 250 voor de wegenbouw

Internetadressen: http://bwgrondinjectie.com/grondstabilisatie.html http://dov.vlaanderen.be/html/index.html http://www.ag-tech.be/bemaling.html http://www.aquafin.be/nl/ http://www.bodeminjectie.nl/index.php?id=grondstabilisatie http://www.bg-engineering.be/index.html http://www.cvr.be/technieken/damwanden.html http://www.labo-van-vooren.be/index.asp http://www.lippensgeotechniek.be/nl/index.htm http://www.smetboring.be/menunl/start.aspx http://www.votb.nl/ondergrond/index.html

52

Figurenlijst Figuur 1: Situeringsplan.................................................................................................. 2 Figuur 2: Lengteprofiel.................................................................................................... 3 Figuur 3: Dwarsprofiel .................................................................................................... 4 Figuur 4: Databank Ondergrond Vlaanderen (DOV) ....................................................... 6 Bron: http://dov.vlaanderen.be/html/index.html

Figuur 5: Ferrariskaart .................................................................................................... 7 Bron: http://patrimoine.met.wallonie.be/cartoth%C3%A8que/

Figuur 6: Sondeerwagen ................................................................................................ 9 Bron: http://www.lippensgeotechniek.be/nl/index.htm

Figuur 7: Peilbuis...........................................................................................................12 Bron: Ontwerptekst Richtlijnen Bemalingen (versie juni 2006) p.49

Figuur 8: Elektrische waterspanningsmeter ...................................................................13 Bron: CUR, 162 Construeren met grond. Grondconstructies op en in weinig draagkrachtige en sterk samendrukbare ondergrond, Gouda, 1993, 564p

Figuur 9: Grondwaterstand ............................................................................................13 Figuur 10: Pompproef....................................................................................................14 Bron: Ontwerptekst Richtlijnen Bemalingen (versie juni 2006) p.50

Figuur 11: Opstelling pompproef....................................................................................15 Bron: Cursus grondwaterverlaging en grondwaterbeheersing, Adviesbureau inzake Grondwatertechnieken (agt) p.11

Figuur 12: Fundering op staal........................................................................................17 Bron: Prof. Dr. Ir. F. De Smedt, Grondmechanica. Cursusnota's oktober 2006. p90

Figuur 13: Paalfundering ...............................................................................................18 Bron: Prof. Dr. Ir. F. De Smedt, Grondmechanica. Cursusnota's oktober 2006. p90

Figuur 14: Rioleringsstelsel op grindkernen...................................................................19 Bron: http://www.smetboring.be/pdf/sf/techn/nl/03%20grindkernen.pdf

Figuur 15: Plaatsing grindkernen ...................................................................................20 Bron: http://www.smetboring.be/pdf/sf/techn/nl/03%20grindkernen.pdf

Figuur 16: Grondwaterbemaling ....................................................................................24 Figuur 17: Bemalingscurve ............................................................................................25 Figuur 18 Zettingen ifv de afstand tot de bemaling ........................................................27 Figuur 19: Zettingen ifv de grondwaterstand..................................................................28 Figuur 20: Verticale verplaatsing ...................................................................................30 Figuur 21: Bemalingscurve bij verticale verplaatsing .....................................................30 Figuur 22: Zettingen ifv de grondwaterstand bij verticale verplaatsing ...........................31

53 Figuur 23: Zettingen ifv de afstand tot de bemaling bij een verticale verplaatsing..........32 Figuur 24: Bemalingscurve bij de optimale verticale verplaatsing ..................................33 Figuur 25: Zettingen ifv de grondwaterstand bij de optimale verticale verplaatsing........34 Figuur 26: Zettingen ifv de afstand tot de bemaling bij de optimale verticale verplaatsing ......................................................................................................................................34 Figuur 27: Optimale verticale verplaatsing.....................................................................35 Figuur 28: Schematische voorstelling retourbemaling....................................................38 Bron: Ontwerptekst Richtlijnen Bemalingen (versie juni 2006) p.23

Figuur 29: Retourbemaling ............................................................................................39 Figuur 30: Damwand .....................................................................................................40 Figuur 31: Trillingsmetingen tijdens inbrengen damplanken ..........................................41 Figuur 32: Ondermetselen .............................................................................................47 Bron: http://www.multibouwsystemen.nl/projecten.asp?cat_id=49&project_id=5313

54

Tabellenlijst Tabel 1: Conusweerstand en wrijvingsgetal voor diverse grondsoorten.........................10 Bron: Cursus grondwaterverlaging en grondwaterbeheersing, Adviesbureau inzake Grondwatertechnieken (agt) p.7

Tabel 2: Doorlatendheidscoëfficiënt...............................................................................15 Bron: Cursus grondwaterverlaging en grondwaterbeheersing, Adviesbureau inzake Grondwatertechnieken (agt) p.4

HET PLAATSEN VAN RIOLERING IN ZETTINGSGEVOELIGE GRONDEN MET INSTANDHOUDING VAN PLAATSELIJKE BEBOUWING

Recommend Documents