kunst INCLUSIEF JAARGANG 16 NUMMER 3 JULI 2012 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

JAARGANG 16

NUMMER 3 JULI 2012

ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

SBR-A RICHTLIJN NIET EENDUIDIG VOOR TRILLINGGEVOELIGE FUNDERINGEN

HET VERTICALE EVENWICHT VAN EEN VERANKERDE DAMWAND

GeoRM: RISICOGESTUURD WERKEN ALS EINDRESULTAAT VAN GEO-IMPULS

BOUWPUT A2 TUNNEL MAASTRICHT: DIEPE ONTGRAVING EN KERENDE WANDEN IN KALKSTEEN

BOUW MARKTHAL IN ROTTERDAM

INCLUSIEF

kunst

Van de redactie Beste lezers, Voor u ligt het recentste nummer van Geotechniek met weer een aantal interessante artikels. Dat u Geotechniek leest, bewijst dat u de funderingsbranche een warm hart toedraagt. Laat me dan toe om even als een ‘grumpy old man’ enkele zaken aan te halen die in onze branche toch voor verbetering vatbaar zijn. Kent u ook de volgende dooddoener in vele lastenboeken (Vl) / bestek- teksten (NL)? “Als de aannemer vindt dat er onvoldoende grondonderzoek uitgevoerd is om prijs te geven, mag hij op eigen kosten bijkomend grondonderzoek uitvoeren.” Het is in mijn ogen de taak van de bouwheer, hierin bijgestaan door het studiebureau, om alle relevante grondgegevens te verzamelen en deze voorafgaandelijk aan de prijsaanvraag beschikbaar te maken aan de andere partijen. Kunnen we dit soort standaard zinnetjes niet beter vervangen door “Als de aannemer vindt dat er onvoldoende grondonderzoek uitgevoerd is om prijs te geven, geeft hij zijn specifieke vraag zo snel mogelijk door en, indien relevant en mogelijk, wordt dit onderzoek nog voor offerte uitgevoerd en verdeeld.” Hoe vaak zien we niet een prijsaanvraag voor een beschoeiing van een bouwput zonder ook maar enige correct gegeven van het freatisch grondwaterniveau, laat staan van het grondwaterniveau in dieper liggende zandlagen. “Maar het staat toch vermeld in het sondeerrapport”, zult u dan opwerpen. Meestal vind je daar inderdaad een waarde voor het niveau van het grondwater, maar tegelijk staat er altijd ook naast: “Dit is slechts een momentopname op het einde van de sondering en is mogelijkerwijze niet representatief.” Waarom is er geen opmeting in de tijd van een piezometer beschikbaar in de verschillende watervoerende grondlagen? Tijdens de werken heb je hem toch ook nodig om de

aannames te verifiëren. Waarom plaatst men de piezometer dan niet wat vroeger, al in de ontwerpfase? En heeft u ook al die leuke sonderingen gezien? Slappe grond tot zeg 10m diepte en dan 2 redelijk hoge conuswaarden en dan stopt de sondering. Veel geluk om op basis daarvan het drukdraagvermogen van palen uit te rekenen om maar te zwijgen van het trekdraagvermogen. Is dit een voldoende dikke draagkrachtige laag of is het maar een dunne zandsteenbak met daaronder weer slappe lagen? Hoe komt het dat de sondeerfirma niet zelf tot het besluit komt dat hiermee geen dimensionering kan uitgevoerd worden? Waarom gebeurt er geen bijkomend onderzoek, eventueel na een telefoontje naar de bouwheer of studiebureau? Vermits men nu toch ter plaatse is, kan dat waarschijnlijk voor een fractie van de kost die men anders heeft als men moet terugkeren. Als u de funderingsbranche en warm hart toedraagt, en dat doet u omdat Geotechniek voor u ligt, dan moet u trachten dit evangelie verder te verspreiden in uw kennissenkring: - goede funderingen komen er alleen maar bij een goede kennis van de ondergrond - goed grondonderzoek verdient zich altijd terug - onvoldoende grondonderzoek is later tiendubbel zo duur als de initiële besparing. Binnenkort verschijnt de CUR publicatie “Risicogestuurd grondonderzoek, van planfase tot realisatie”. Deze kan dienen als leidraad om een correct voorafgaandelijk grondonderzoek uit te voeren. Paul Meireman Namens de redactie en uitgever

Hoofd- en Sub-sponsors Hoofdsponsor

Stieltjesweg 2,2628 CK Delft Tel. 0031 (0)88 - 335 7200 www.deltares.nl

Sub-sponsors

Veurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam Tel. 0031 (0)70 - 311 13 33 www.fugro.nl

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

Galvanistraat 15 3029 AD Rotterdam Tel. 0031 (0)10 - 489 69 22 www.gw.rotterdam.nl

Korenmolenlaan 2 3447 GG Woerden Tel. 0031 (0)348-43 52 54 www.vwsgeotechniek.nl

Vierlinghstraat 17 4251 LC Werkendam Tel. 0031 (0) 183 40 13 11 www.terracon.nl

Klipperweg 14, 6222 PC Maastricht Tel. 0031 (0)43 - 352 76 09 www.huesker.com

Industrielaan 4 B-9900 Eeklo Tel. 0032 9 379 72 77 www.lameirest.be

Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Tel. 0031 (0)30 - 285 40 00 www.ballast-nedam.nl

Dywidag Systems International CRUX Engineering BV Pedro de Medinalaan 3-c 1086 XK Amsterdam Tel. 0031 (0)20-494 3070 www.cruxbv.nl

Rooseveltlaan 8, 4536 GZ Terneuzen Postbus 326, 4530 AH Terneuzen Tel. 0031 115 62 09 27 www.bmned.com

Rendementsweg 15 3641 SK Mijdrecht Tel. 0031 (0) 297 23 11 50 www.bauernl.nl

Industrieweg 25 – B-3190 Boortmeerbeek Tel. 0032 16 60 77 60 Veilingweg 2 - NL-5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 (0)418-57 84 03 www.dywidag-systems.com

Kleidijk 35 3161 EK Rhoon Tel. 0031 (0)10 - 503 02 00 www.mosgeo.com

H.J. Nederhorststraat 1 2801 SC Gouda Tel. 0031 (0) 182 59 05 10 www.baminfraconsult.nl

2

GEOT ECHNIEK – Juli 2012

IJzerweg 4 8445 PK Heerenveen Tel. 0031 (0)513 - 63 13 55 www.apvandenberg.com

Zuidoostbeemster: 0031 (0)299 - 433 316 Almelo: 0031 (0)546 - 532 074 Oirschot: 0031 (0)499 - 578 520 www.lankelma.nl

Geopolymeric innovations

Uretek Nederland BV Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad Tel. 0031 (0)320 - 256 218 www.uretek.nl

Siciliëweg 61 1045 AX Amsterdam Tel. 0031 (0)20-40 77 100 www.voorbijfunderingstechniek.nl

Mede-ondersteuners Arcadis Nederland BV

CUR Bouw & Infra

Postbus 220 3800 AE Amersfoort Tel. 0031 (0)33 - 477 1000 Fax 0031 (0)33 - 477 2000 www.arcadis.nl

Postbus 420 2800 AK Gouda Tel. 0031 (0)182 - 540630 Fax 0031 (0)182 - 54 06 21 www.curbouweninfra.nl

Ingenieursbureau Amsterdam

Cofra BV

Geomet BV

Profound BV

Royal Haskoning

Kwadrantweg 9 1042 AG Amsterdam Postbus 20694 1001 NR Amsterdam Tel. 0031 (0)20 - 693 45 96 Fax 0031 (0)20 - 694 14 57 www.cofra.nl

Postbus 670 2400 AR Alphen aan den Rijn Tel. 0031 (0)172 - 449 822 Fax 0031 (0)172 - 449 823 www.geomet.nl

Limaweg 17 2743 CB Waddinxveen Tel. 0031 (0)182 - 640 964 www.profound.nl

Postbus 151 6500 AD Nijmegen Tel. 0031 (0)24 - 328 42 84 Fax 0031 (0)24 - 323 93 46 www.royalhaskoning.com

Weesperstraat 430 Postbus 12693 1100 AR Amsterdam Tel. 0031 (0)20 - 251 1303 Fax 0031 (0)20 - 251 1199 www.iba.amsterdam.nl

Jetmix BV

SBR

Postbus 25 4250 DA Werkendam Tel. 0031 (0)183 - 50 56 66 Fax 0031 (0)183 - 50 05 25 www.jetmix.nl

Postbus 1819 3000 BV Rotterdam Stationsplein 45 A6.016 3013 AK Rotterdam Tel. 0031 (0)10-206 5959 www.sbr.nl

Colofon GEOTECHNIEK JAARGANG 16 – NUMMER 3

Uitgever/bladmanager Uitgeverij Educom BV R.P.H. Diederiks

Redactieraad Alboom, ir. G. van Beek, mw. ir. V. van Brassinga, ing. H.E. Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Brok, ing. C.A.J.M. Brouwer, ir. J.W.R.

JULI 2012

Geotechniek is een uitgave van Uitgeverij Educom BV

Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken.

Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Tel. 0031 (0)10 - 425 6544 Fax 0031 (0)10 - 425 7225 [email protected] www.uitgeverijeducom.nl

Calster, ir. P. van Cools, ir. P.M.C.B.M. Dalen, ir. J.H. van Deen, dr. J.K. van Diederiks, R.P.H. Graaf, ing. H.C. van de Haasnoot, ir. J.K. Heeres, Dr. Ir. O.M. Jonker, ing. A. Kant, ing. M. de Kleinjan, Ir. A. Langhorst, ing. O.

Mathijssen, ir. F.A.J.M. Meireman, ir. P Schippers, ing. R.J. Schouten, ir. C.P. Seters, ir. A.J. van Smienk, ing. E. Spierenburg, dr. ir. S. Storteboom, O. Thooft, dr. ir. K. Vos, mw. ir. M. de Velde, ing. E. van der Wassing, B.

Redactie Beek, mw. ir. V. van Brassinga, ing. H.E. Brouwer, ir. J.W.R. Diederiks, R.P.H. Kant, ing. M. Meireman, ir. P.

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

© Copyrights Uitgeverij Educom BV Juli 2012 Niets uit deze uitgave mag worden gereproduceerd met welke methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. © ISSN 1386 - 2758

Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door:

TIS Speciale Funderingstechnieken Info: WTCB, ir. Noël Huybrechts Lombardstraat 42, 1000 Brussel Tel. +32 2 655 77 11 [email protected] www.tis-sft.wtcb.be

3


ABEF vzw

BGGG

Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken Priester Cuypersstraat 3 1040 Brussel Secretariaat: [email protected]

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

T E R R A C O N

www.terracon.nl [email protected]

Kwaliteit als fundament

Inhoud 1 Van de Redactie – 7 Actueel – 13 CUR Bouw & Infra – 18 KIVI NIRIA rubriek – 26 Normen en waarden 33 SBR-rubriek – 34 The Magic of Geotechnics – 42 Agenda / PAO Cursussen

8 14 20 28 36

SBR-A richtlijn niet eenduidig voor trillinggevoelige funderingen ir. Rob van der Salm / dr. ir. Paul Hölscher / ir. AlbertJan Snethlage

GeoRM: risicogestuurd werken als eindresultaat van Geo-Impuls Dr. ir. Martin van Staveren MBA / Ir. Paul Litjens

Bouw markthal in Rotterdam ing. B.R. de Doelder / ing. T.J.M. de Wit

Het verticale evenwicht van een verankerde damwand ir. D. Grotegoed / ir. R. Spruit

Bouwput A2 Tunnel Maastricht: diepe ontgraving en kerende wanden in kalksteen ir. J.H. van Dalen / ir. J.R. Salazar

43 46 50

GEOKUNST

Onafhankelijk vakblad voor gebruikers van geokunststoffen

NGO-workshop: Geokunststoffen in dijkversterking ir. Suzanne van Eekelen / ir. Martin van der Meer / ir. Wim Voskamp / ing. Derk-Jan Sluiter / ir. Erik Kwast

Hoog gefundeerde landhoofden op gewapende grond ing. Constant Brok / Dr. Dimiter Alexiew

Voor gedegen

Mixed- In-Place Soilmix oplossingen

BAUER Funderingstechniek voert uit: Mixed-In-Place soilmix Groutanker met strengen GEWI -anker (paal) Groot diameter boorpaal Cement -bentoniet dichtwand Diepwand Jet grouten

Vooraanstaand en betrouwbaar www.bauernl.nl

Actueel Onder redactie van Robert Diederiks

SAMENWERKING DELTARES EN SARA In mei van dit jaar hebben Deltares en SARA een intentieverklaring getekend om meer samen te werken. SARA faciliteert kennisontwikkeling door onderzoekers van universiteiten en bedrijfsleven de meest geavanceerde ict-infrastructuur en bijbehorende diensten aan te bieden. Door de samenwerking kunnen Deltares en SARA hun producten en diensten verder ontwikkelen en hun maatschappelijke meerwaarde versterken. De krachtige en geavanceerde ict-infrastructuur waarover SARA beschikt, biedt Deltares de mogelijkheid haar simulatiesoftware verder te ontwikkelen en uit te testen op de nieuwste ictinfra- structuur. Zo wordt de kennisontwikkeling gezamenlijk opgepakt. Tevens zal bekeken worden hoe een centrale installatie van Deltares simulatiesoftware en gerelateerde pakketten op de infrastructuur van SARA gerealiseerd kan worden. Medewerkers van universiteiten en onderzoeksinstituten kunnen hier dan eenvoudiger gebruik van maken. Door het open software beleid van Deltares kunnen zij hun eigen onderzoek eventueel aan de software koppelen, zodat deze kan worden uitgebreid met nieuwe ontwikkelingen. Ook zal worden gewerkt aan het uitwisselen van kennis en expertise, onder andere via conferenties, workshops en gezamenlijke publicaties. Huib de Vriend, directeur van Deltares, noemt de samenwerking een logische stap: ‘Simulatiesoftware is voor Deltares van groot belang. Om de programma’s up to date te houden is de meest hoogwaardige computercapaciteit nodig. SARA levert dit.’

Anwar Osseyran, directeur van SARA is zeer verheugd over de samenwerking met Deltares. ‘Dit is een goed voorbeeld van de bijdrage die onze ict-infrastructuur kan leveren. Het wordt steeds belangrijker om te kijken hoe organisaties elkaar kunnen versterken. Op die manier krijg je een win-win situatie en dat komt de ontwikkeling van Nederland ten goede.’

JONGEREN VOOR OF ACHTER DE CAMERA LATEN BETON ZIEN! Beton mag gezien worden, althans dat vinden de vijf brancheorganisaties die deze zomer een unieke fotowedstrijd uitschrijven waarin kinderen en jongeren en het bouwmateriaal beton centraal staan. Spannende, niet alledaagse foto’s van kinderen of jongeren tussen, onder, voor, bij, boven, achter, tegen, door, in of met beton zijn voorbeelden die de jury graag wil zien. Het kunnen betonnen constructies, betonnen kunstwerken of betonnen wegen zijn, maar ook beton in vloeibare fase is toegestaan. Iedereen die het thema JONG& BETON op creatieve wijze fotografeert mag deelnemen. Tot 1 oktober kan je foto’s insturen via [email protected]. Uit alle inzendingen wordt door een jury een selectie gemaakt van vijf foto’s. Deze worden getoond op de stand van het Betonplatform tijdens de Betondag 2012, 15 november a.s. Die dag kiezen de bezoekers de winnaar. Deze ontvangt een cheque van € 750,-. Meer informatie www.betonplatform.nl

Betonplatform Het Betonplatform is een initiatief van de brancheorganisaties BFBN, Cascade, Cement&BetonCentrum, VHB en VOBN. Deze vijf brancheorganisaties werken samen in het Betonplatform en zijn ook aanwezig op de Betondag 2012. Een jaarlijks betonevent dat dit jaar op 15 november in Rotterdam plaatsvindt. Het thema van dit jaar is Jong Beton, met een knipoog naar het vak betontechnologie en de voortschrijdende verjonging van de betonindustrie. Met deze fotowedstrijd sluit het Betonplatform aan bij dit thema.

7


DIGITAAL HANDBOEK FUNDERINGSHERSTEL GRATIS BESCHIKBAAR VOOR WONINGEIGENAREN Vandaag heeft wethouder Karakus (wonen, ruimtelijke ordening, vastgoed en stedelijke economie) het eerste exemplaar ontvangen van het landelijke Handboek Funderingsherstel. In het handboek staan de belangrijkste feiten over funderingsherstel op een rij, zoals de verschillende methoden van funderingsherstel en juridische- en verzekeringsaspecten. Er is veel kennis en ervaring beschikbaar op het gebied van funderingsherstel, maar het overzicht van alle mogelijkheden en maatregelen ontbrak tot nu toe. Het Handboek Funderingsherstel brengt hierin verandering. Het handboek is bestemd voor professionele instanties, zoals gemeenten, woningbouwverenigingen, projectontwikkelaars, aannemers en ingenieursbureaus, maar ook voor bewonersorganisaties en particuliere woningeigenaren. Particuliere woningeigenaren kunnen het handboek sinds 2 mei gratis downloaden via de website van de Stichting Bouwresearch, www.sbr.nl. Professionele instanties betalen 45 euro voor een papieren of digitale versie, eveneens te downloaden via www.sbr.nl. Het handboek is in samenwerking met de funderingsbranche ontwikkeld door de stichting CURNET, een landelijke organisatie op het gebied van ruimte, bouw, bodem, land en water, en de stichting Bouwresearch (SBR). Het Ingenieursbureau van de gemeente Rotterdam is als mede-initiatiefnemer nauw betrokken geweest bij het maken van het Handboek Funderingsherstel. In Rotterdam hebben tussen de 6000 en 8000 panden een kwetsbare fundering. Op de www.rotterdam.nl/funderingsloket is te zien in welke delen van Rotterdam een verhoogde kans is op funderingsproblemen. Het funderingsloket informeert en faciliteert eigenaren van panden met funderingsproblemen. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om een lening te krijgen tegen lage rente.

SBR-A richtlijn niet eenduidig voor trillinggevoelige funderingen

ir. Rob van der Salm Afdelingshoofd monitoring, Fugro Geoservices B.V.

dr. ir. Paul Hölscher Senior specialist, Deltares

ir. Albert Jan Snethlage Senior geotechnisch adviseur Fugro Geoservices B.V.

De trend in Nederland is dat steeds meer in binnenstedelijke omgeving wordt gebouwd. Nieuwbouw is vaak hoger en zwaarder dan de bestaande belendingen, waardoor deze in veel gevallen dieper gefundeerd moeten worden. Door gebrek aan parkeerruimte in de binnenstad worden parkeergarages en kelders op zeer korte afstand van bestaande bebouwingen gerealiseerd. De bestaande bebouwing is vaak op staal of korte palen op de eerste zandlaag gefundeerd. Het uitvoeren van funderingswerken (heien van palen en/of trillen van damwandplanken) in de directe nabijheid van bestaande constructies kan schade opleveren aan de belendingen. Naast de directe schade aan draagconstructies door trillingen, kunnen er secundaire schades ontstaan door verschilzakkingen als gevolg van het verdichten of verkneden van de ondergrond waarop de fundering van de gebouwen in de nabijheid geplaatst is. Een soortgelijke problematiek treedt ook op bij funderingswerkzaamheden in de nabije omgeving van waterkeringen, kades, (spoor)baanlichamen en ondergrondse kabels en/of leidingen. Door de trillingen bestaat de kans dat de ondergrond zich gaat verdichten waardoor onbeheersbare kruinzakkingen kunnen optreden. De afgelopen jaren worden beheerders van waterkeringen en constructies steeds vaker met trillingschades geconfronteerd. Een van de ontwikkelingen is dat er strenger gecontroleerd wordt op overschrijdingen van grenswaarden als gevolg van trillingen. Vaak wordt er door de beheerder verwezen naar de SBR richtlijn A richtlijn om de trillingintensiteit te toetsen. Dit artikel gaat in op het meten en beoordelen van de trillingen conform de SBR richtlijn A in relatie tot het risico van verdichting.

SBR meet- en beoordelingsrichtlijn Trillingen De grenswaarden uit deel A van de SBR meet- en beoordelingsrichtlijn Trillingen worden in Nederland steeds vaker voorgeschreven als de toelaatbare trillingen in constructies. De SBR-richtlijn maakt onderscheid tussen de trillingen in de constructie en trillingen in de fundering. De constructies worden in drie gebouwcategorieën ingedeeld afhankelijk van de staat waarin de draagconstructie zich bevindt, het type draagconstructie en/of het een monumentaal pand betreft. De grenswaarde is afhankelijk van het type meting, het type trilling en de dominante frequentie in de trilling. De huidige SBR richtlijn gaat uit van de snelheid (mm/s) als grootheid voor het beoordelen van de trillingen. Het type meting en type trilling wordt in de beoordeling verdisconteerd door gebruik te maken van partiële veiligheidscoëfficiënten. Voor de funderingen wordt onderscheid gemaakt tussen trillinggevoelige funderingen en niet trillinggevoelige funderingen. De volgende funderingen worden als trillinggevoelig aangemerkt: - Fundering op staal (poeren, stroken of platen), op verdichtbaar of verkneedbaar bodemmateriaal, met uitzondering van funderingen op zeer vaste zandlagen; - Funderingen met niet-grondverdringende palen (avegaarpalen, boorpalen) met uitzondering van palen waarvan kan worden aangetoond dat deze nauwelijks extra zakking zullen vertonen onder verhoogde negatieve kleef of verdichting van lagen onder de paalpunt; - Funderingen met grondverdringende palen die zakkingen kunnen vertonen onder extra negatieve kleef en verdichten van lagen onder het paalpuntniveau. Alle kleefpalen vallen in deze categorie. Kades, dijken en (spoor) baanlichamen kunnen ook

8


verdichtingen ondergaan als gevolg van opgewekte trillingen. Bij gebrek aan duidelijke richtlijnen hiervoor wordt steeds vaker de SBR-A richtlijn gebruikt voor de bepaling van grenswaarden. De kades, dijken en baanlichamen beschouwt men in dat geval vaak als constructies die conform de verdichtingnorm van de SBR mogen worden beoordeeld.

Beoordeling trillingsgevoelige funderingen conform SBR richtlijn A De SBR richtlijn bevat zowel een procedure voor het meten van trillingen als een procedure voor de beoordeling van de invloed van de trillingen. Uitgangspunt daarbij is dat de invloed van de trillingen gerelateerd wordt aan de optredende snelheid van de trilling, identiek aan de beoordeling van de trillingen aan de draagconstructie. In tegenstelling tot de beoordeling van de trillingen in de constructie dient geen partiële veiligheidsfactor toegepast te worden op de karakteristieke snelheidswaarden voor trillingsgevoelige funderingen. Voor de beoordeling van trillingsgevoelige funderingen zijn in de SBR richtlijn A snelheidswaarden (mm/s) als functie van de frequentie opgenomen. Uitgaande van een harmonische bewegingsvergelijking v = a/2πfe is deze snelheid (gegeven de frequentie) om te rekenen naar een maximale vaste versnellingswaarde van 1 m/s2. De waarde van 1 m/s2 wordt vaak gebruikt omdat het een tiende van de zwaartekracht betreft. Bij dergelijke versnellingen gaan losse delen, zoals bijvoorbeeld verdichtbaar granulair materiaal, met een wrijvingsfactor 0.1 schuiven. In de praktijk blijkt echter de aanname dat een trilling in de grond uit pure harmonische trillingen bestaat niet op te gaan. Bij de algemeen aanvaarde beoordeling en toetsing van trillingen in de ondergrond voor risico op ver-

Samenvatting Bij het trillen of heien van een funderingselement kan er risico op schade door het verdichten van trillingsgevoelige grondslag onder de fundering zijn. Bij beoordeling volgens de SBR-richtlijnen “Trillingen” mag de trillingssnelheid niet groter zijn dan een frequentie afhankelijke grenswaarde (snelheid). Deze grenswaarde is echter gebaseerd op een oorspronkelijke grenswaarde aan de versnelling. Dit artikel laat zien dat de beschouwing(en) niet consistent zijn. Bij verschil-

lende situaties staat de SBR richtlijn een versnelling toe die boven de grenswaarde voor de versnelling ligt, en dus tot verdichting kan leiden. Het geeft de achtergrond van een discrepantie weer en laat zien dat er in de praktijk situaties zijn waarin dit ook daadwerkelijk optreedt. Momenteel biedt de SBR-richtlijn geen oplossing voor dit probleem. Voorzichtigheid is geboden. In een herziene versie van de richtlijn dient dit aspect opgelost worden.

dichting is echter niet de snelheid, maar de versnelling van belang. Op basis van conuswaarden wordt met empirische vergelijkingen (o.a. Lunne, Robertson et al) de relatieve dichtheid per grondlaag bepaald. Vervolgens is een drempelwaarde voor de minimale versnelling af te leiden. Deze drempelwaarde is gecorreleerd aan de zwaartekrachtversnelling. Indien de optredende versnelling hoger is dan deze drempelwaarde zal verdichting van die laag optreden. Om een predictie van het effect van de trillingen te verkrijgen is kennis nodig van de pakkingdichtheid en conusweerstand van de aanwezige grond. Deze parameters worden bijvoorbeeld gebruikt voor input van het model van Hergarden, van Tol. Het model maakt gebruik van versnellingen voor de bepaling van de effecten op de omgeving. Grondonderzoek op locatie is noodzakelijk om deze parameters vast te leggen.

Meetresultaten in verdichtinggevoelige lagen In de periode van juni / juli 2011 heeft Fugro metingen verricht tijdens het inbrengen van vibro palen Ø 609 mm, lengte circa 25 m, in de nabije omgeving van een verhoogd liggend spoorbaanlichaam. De metingen zijn uitgevoerd met het Vibra+ systeem van Profound, waarbij de opnemer (geofoon) in een conus is opgenomen en geplaatst is op circa 3,5 m diepte in een verdichtinggevoelige zandlaag.

Figuur 1 – Gemeten trillingssnelheid bij inbrengen palen.

In figuur 1 is het inbrengen van één van de palen weergegeven. In figuur 2 is de beoordeling conform SBR richtlijn A weergegeven. De hoogst gemeten snelheden treden op rondom de 10 Hz tot 15 Hz. Bij vibro palen ligt doorgaans de dominante frequentie rond 20 Hz tot 25 Hz, door reflecties en materiaaldemping treedt faseverschuiving op naar circa 10 Hz tot 15 Hz. Zoals uit figuur 2 valt af te lezen vallen alle relevante metingen ruim binnen het beoordelingscriterium voor de trillingsgevoelige fundering conform SBR richtlijn A.

Beoordeling op basis van de versnellingen Het meetsysteem Vibra+ geeft naast de snelheden ook de versnellingen weer. De opnemer (geofoon) is niet direct geschikt voor meten van versnellingen, echter door de sampletijd en samplefrequentie

Figuur 2 – Beoordeling meetresultaten conform SBR-A.

dusdanig ruim te kiezen is na differentiatie van de snelheid de versnelling “gemeten”. De meetwaarden van de versnellingen kunnen daarom ook in de tijd worden gepresenteerd en daarna worden getoetst aan de afgeleide toetswaarde van 1 m/s2 (figuur 3) die als grondslag dient voor de SBR

9


beoordeling. Het blijkt dat er wel degelijk een overschrijding is opgetreden.

Controle van de meetunit Uit voorgaande gegevens blijkt dat er een tegenspraak in de beoordeling van de signalen is opge-

treden. Bij gebruik van de SBR-A beoordelingslijn voor funderingen kan de conclusie worden getrokken dat de optredende trillingen ruim binnen het gestelde criterium vallen. Als er naar versnellingen wordt gekeken kan geconcludeerd worden dat overschrijdingen zijn opgetreden gedurende het inbrengen van de palen.

waarin vi de amplitude van de component met frequentie fi is ωi de hoekfrequentie van de component met frequentie fi is (ω i = 2πf i) t de tijd φ een willekeurige fasehoek

Omdat het ontstaand euvel zou kunnen liggen in een onjuiste interpretatie van het Vibra+ van Profound, is op verzoek van Fugro door de leverancier van het trilmeetsysteem een test onder geconditioneerde omstandigheden uitgevoerd. Bij een harmonische belasting met een frequentie van 12 Hz en een amplitudesnelheid van 4 mm/s is de afgeleide theoretische versnelling bepaald op: 0.30 m/s2. De ingestelde snelheid lag iets onder de gevraagde snelheid, dus de orde van grootte van de versnelling die berekend wordt door de Vibra+ is juist. Aangezien de versnelling bepaald wordt uit de differentiatie van de snelheid in de tijd, mag verondersteld worden dat dit algoritme ook voor willekeurige signalen correct functioneert.

De versnelling a(t) van dit snelheidssignaal is

Bij aanname dat dit signaal juist aan de grenswaarde voldoet, moet voor de amplitude ai van de versnellingen gelden:

waarin α een constante parameter is, die nog afhangt van de verhouding tussen de twee componenten en ag de grensversnelling is. Wordt het signaal in het snelheidsdomein beoordeeld, dan is de maximale waarde van de snelheid

Figuur a (linksboven) geeft aan de afhankelijkheid van de grenswaarde en de trillingsnelheid als functie van de parameter α. De trillingsnelheid is een lineaire functie van α, terwijl de grenswaarde plotseling springt, deze is namelijk afhankelijk van de overheersende frequentie. Voor kleine waarden van α voldoet het signaal beoordeeld in het frequentie domein niet, voor grote waarden van α voldoet het signaal wel. In figuur d (links onder) staan de twee punten voor α = 0.15 en α = 0.85 aangegeven in de grafiek voor de grenssnelheid als functie van de frequentie. In de overige figuren (b, c en e, f ) staan de snelheden en versnellingen als functie van de tijd getoond, waaruit blijkt dat de maximale versnelling in beide gevallen juist 1 m/s2 is. Concluderend mag gesteld worden dat de praktische grenscurve in de SBR-richtlijn niet past bij de theoretische achtergrond.

Theoretische analyse Om aan te tonen dat de beoordeling van trillingsgevoelige funderingen niet in termen van snelheid uitgevoerd kan of mag worden, wordt hier een trillingssignaal beschouwd dat slechts twee componenten met elk een eigen frequentie bevat. Gedacht kan worden aan de overheersende frequentie in het bron signaal en de resonantie frequentie in de bodem. Eén van deze frequenties zal de dominante frequentie zijn.

geeft een generalisatie van de situatie voor een signaal dat bestaat uit twee sinusvormige signalen met 10 Hz en 19 Hz.

met vg = ag/ω1 als component 1 de dominante frequentie is. Bij een keuze van bijvoorbeeld α = 0.5 en f2 = 2f1, dan ligt het signaal duidelijk onder de grenscurve voor de snelheid, terwijl de versnelling juist gelijk was aan de grenswaarde. Dat betekent dat er een snelheidssignaal geconstrueerd kan worden dat boven de grenswaarde voor de versnelling ligt, maar nog onder de grenscurve voor de snelheid.

De snelheid v(t) van een trilling is Door een andere combinatie van α en ω te kiezen kan het effect ook worden omgedraaid. Figuur 4

Figuur 3 – Optredende versnellingen bij de meting in figuur 1.

10

Nadere analyse van een niet harmonische trilling Voor de analyse van de meetgegevens is het snelheidsignaal versus de tijd (figuur 5) nader beschouwd. Het gemeten signaal uit figuur 5 is in figuur 6 opgesplitst: – bovenste rij van figuur 6: afzonderlijke snelheidsdelen, x-, y en z-richting. Eerst treedt een hoogfrequente trilling, daarna een laagfrequente trilling; – middelste rij van figuur 6: spectrumanalyse (na uitvoering FFT). De hoogfrequente trilling heeft

Figuur 4 – Uitwerking theoretische analyse: bovenste rij 4a, b en c ; onderste rij 4 d, e en f ).


SBR-A RICHTLIJN NIET EENDUIDIG VOOR TRILLINGGEVOELIGE FUNDERINGEN

een frequentie van circa 25 Hz, de laagfrequente trilling heeft een frequentie van circa 8 Hz. Dit resulteert in twee pieken in het frequentie domein. Dit is in de horizontale trilling in x-richting heel goed te zien. In de figuur in het frequentie domein is ook de vorm van de grenscurve geschetst (niet op schaal). – Onderste rij van figuur 6: gegeven de frequentie is vervolgens de versnelling bepaald. Het blijkt dat het hoogfrequente deel de hoogste versnelling geeft. De SBR richtlijn koppelt de grenswaarde echter (via de dominante frequentie) aan de laagfrequente piek, die bij het laagfrequente deel van de golfpassage hoort.

Discussie van de SBR-richtlijn De SBR richtlijn deel A geeft een grenswaarde voor trillingsgevoelige funderingen (snelheid tegen frequentie). Bij aanname van een harmonische trilling volgt een maximale versnellingswaarde van 1 m/s2. Deze grenswaarde zou moeten gelden voor zowel de fundering als voor verdichting van de onderliggende zandlagen, voor meetsignalen die niet zuiver harmonisch zijn resulteert dit in een inconsistente beoordeling van het signaal. Het gebruik van de dominante frequentie, die gekoppeld is aan de grenswaarde voor schade, is niet verdedigbaar, want het gedrag van de grond onder de fundering is niet afhankelijk van de sterkte karakteristiek van het gebouw dat erop staat. Ten aanzien van verdichtingproblemen is een betere procedure noodzakelijk. In de huidige literatuur wordt steeds vaker snelheid als criterium voor verdichting gebruikt. Het verschijnsel verdichting is complex waarbij het verschijnsel frequentie afhankelijk is. Bij lage frequenties zou mogelijk

de snelheid als maatgevend mogen worden beschouwd, bij hoge frequenties kan de versnelling als maatgevend worden beschouwd. Het is wenselijk dit aspect verder uit te diepen in een literatuur studie, laboratoriumonderzoek en een praktijkproef. Een ander meer praktisch aspect is de vraag in hoeverre het daadwerkelijk voorkomt in de Nederlandse praktijk en of een meetsignaal aan de fundering beoordeeld mag/moet worden aan de grenswaarde voor verdichting van het granulaire materiaal onder de fundering. Daarvoor moeten veel praktijkgegevens verzameld worden. Recent is een Deltabrain opgeleverd dat bij uitstek geschikt is om deze praktijk informatie te genereren. Omdat individuele bedrijven meestal te weinig cases met verdichtingproblemen krijgen om statistisch significant te zijn, is het van belang om dit in een gemeenschappelijke inspanning te doen.

Het verdichtingaspect is niet correct uitgewerkt in de SBR richtlijn A en moet in een herziene versie aangepast worden om tot een betrouwbare beoordeling te komen. Onderzocht moet worden of de beoordeling van trillingsgevoelige funderingen uitsluitend in het termen van versnelling of uitsluitend in termen van snelheid / frequentie uitgevoerd kan worden en welke variabele hiertoe het meest geschikt is. Mogelijk bestaat er een situatie waarbij lage frequenties op snelheid en bij hogere frequenties op de versnelling moet worden beoordeeld. Naast de herziening van de SBR richtlijn A met een betere theoretische onderbouwing, zal er meer praktijk informatie moeten worden verzameld om de werkelijke kans op schade als gevolg van verdichten te bepalen. Een nationale database zoals bijvoorbeeld Geobrain zo daarbij kunnen ondersteunen.

Referenties Conclusie Het is in het algemeen niet mogelijk om de harmonische versnellingseis van 1 m/s2 bij trillingsgevoelige funderingen te beoordelen aan de hand van een grenscurve voor de snelheid/frequentie, zoals deze is opgenomen in SBR richtlijn A. Tijdens heiwerkzaamheden zijn de trillingen in de grond namelijk niet harmonisch van vorm en houdt de theoretische omrekening van versnellingen naar snelheden geen stand. Door toepassing van de huidige interpretatie regels van de SBR richtlijn A bestaat de kans dat er onacceptabele risico’s worden genomen op het gebied van verdichtingen of dat er trilling veroorzakende activiteiten worden gestaakt terwijl de kritieke situatie nog lang niet bereikt is.

Figuur 5 – Tijdsignaal van één klap tijdens het inbrengen van een paal.

11

[1] SBR Meet en beoordelingsrichtlijn, deel A Trillingen, SBR Rotterdam 2006 [2] T. Lunne, P.K. Robertson, J.J.M. Powell, Cone penetration testing in geotechnical practice, London, Blackie, 1997. [3] R.H. Hergarden, A.F. van Tol, Zakkingen tijdens het trillend trekken van damwanden, Geotechniek, juli 2001, pp 85-90. [4] www.deltabrain.nl/bouwen/bouwtrillingen. Geraadpleegd op 26 september 2011.

Figuur 6 – Analyse per richting.


CUR Bouw & Infra info Onder redactie van Ing. Fred Jonker

Update van de Commissies CUR/SBR Handboek Funderingsherstel – Op palen en ‘op staal’ In het juli-nummer van 2011 (precies een jaar geleden) meldden we u dat er een gezamenlijke CUR/SBR commissie was gestart die tot doel had om een ‘Richtlijn Funderingsherstel’ te ontwikkelen. Een Richtlijn waarin alle kennis en ervaring is gebundeld met betrekking tot herstel van woningen op houten palen (o.m. gevolgen van ‘paalrot’) en herstel van funderingen ‘op staal’. De achtergrond van deze ontwikkeling is dat in de komende decennia in Nederland bij minstens 200.000 woningen de fundering moet worden hersteld. Daarnaast zullen naar schatting tussen de 200.000 en 300.000 ondiep gefundeerde woningen (fundering ’op staal’) in klei- en veengebieden moeten worden voorzien van een nieuwe fundering. Daarbij gaat het om een paalfundering of een grondverbetering (bodeminjectie). Dankzij de gezamenlijke inspanningen van meer dan 50 deelnemers, afkomstig van ruim 40 bedrijven en organisaties, is het gelukt om deze publicatie binnen 1 jaar gereed te hebben! De commissie stond onder voorzitterschap van ing. A.T.P.J. Opstal (Gemeentewerken Rotterdam); ir. H.L. Jansen (Fugro GeoServices) heeft de eindredactie verzorgd. De commissie heeft besloten dat de aanduiding ‘Richtlijn’ nog te vroeg is. Het document geeft een brede beschrijving van de huidige stand van kennis met betrekking tot de algemene aspecten van het herstelproces (risicobeoordeling, geotechnisch en milieukundig bodemonderzoek, juridische en verzekeringstechnische aspecten, etc.) en de kennis en ervaring met betrekking tot de hersteltechnieken van funderen op palen en ‘op staal’. Om die reden is voor de aanduiding ‘Handboek’ gekozen. De doelgroep bestaat uit opdrachtgevers en opdrachtnemers. Tot de opdrachtgevers behoren naast professionele instanties, zoals woningbouwverenigingen, projectontwikkelaars en verenigingen van eigenaren, ook individuele huizenbezitters (particulieren). Tot de opdrachtnemers behoren de aannemers, die het funderingsherstel daadwerkelijk uitvoeren, en de advies- en ingenieursbureaus, die het funderingsherstel voorbereiden en begeleiden. Daarnaast is het handboek van belang voor toetsende en vergunningverlenende instanties, waaronder gemeenten en waterschappen.

Het CUR/SBR-Handboek Funderingsherstel is verkrijgbaar bij beide organisaties voor € 45,- (excl. BTW en verzendkosten) of € 53,11 (incl. BTW en verzendkosten). Voor die prijs kunt u een prachtig gedrukt exemplaar bestellen of een online versie. (Dat laatste kan alleen via de website van SBR). Bestelwijze SBR: www.sbr.nl/producten/publicaties/handboek-funderingsherstel > Artikelnummer SBR: 628.12. Bestelwijze CURNET: www.curnet.nl > producten. Publicatienummer CUR: 242. Meer weten: [email protected]

Draagvermogen van paalfunderingen In de rubriek ‘Normen en waarde’ van Geotechniek is o.m. aangegeven dat CUR commissie C193 onderzoek heeft laten uitvoeren naar de zgn. verborgen veiligheid bij paalfunderingen. Die rapportage is afgerond en gratis te downloaden via www.curbouweninfra.nl. Voor verdere informatie, zie het artikel onder ‘Normen en waarden’ in dit nummer van Geotechniek. Meer weten: [email protected]

13


Soil mix wanden In de vorige uitgave van Geotechniek is gemeld dat een preadviescommissie was gestart met het ontwikkelen van een plan van aanpak voor een publicatie over soil mix wanden. Inmiddels is er veel werk gedaan. Daarbij is het goed te vermelden dat er nauw is samengewerkt met het Belgische WTCB (ir. N. Huybrechts) en dat de preadviescommissie dankbaar gebruik heeft gemaakt van de adviezen van professor J. Maertens. Het resultaat is inmiddels beschikbaar in de vorm van de concept-inhoudsopgave voor een gezamenlijk te ontwikkelen CURNET/WTCB handboek “Soil mix wanden – ontwerp en uitvoering”. Meer weten: [email protected]

GeoRM: Risicogestuurd werken als eindresultaat van Geo-Impuls

Inleiding Volgens vele voorspellingen wordt 2012 een crisisjaar. Vanwege de voortdurende financiële crisis hebben diverse sectoren het moeilijk. De bouwsector is één van die sectoren. In de huidige gure context, met financiële middelen die constant onder druk staan, is het nog belangrijker dan voorheen, om bouwen infra-projecten zo effectief en efficiënt mogelijk te ontwerpen, realiseren en onderhouden. Zoals we inmiddels allemaal weten liggen er in onze sector nog volop mogelijkheden om hierbij te optimaliseren. Dit vanwege faalkosten, die met gemiddeld zo’n 10 % van de omzet de financiële rendementen van vele private organisaties fors overtreffen. Daarnaast is het voor publieke organisaties nog altijd erg lastig uitleggen wanneer projecten duurder worden en langer duren. Hier is menige wethouder al over gestruikeld. De gemiddelde bouwopgave wordt er in onze grotendeels drassige grond ook niet eenvoudiger op. Dit geldt met name voor de projecten in verstedelijkte gebieden, met veel bestaande gebouwen, infrastructuur en omwonenden, die zich luid laten horen bij overlast. Het goede nieuws is dat, op initiatief van Rijkswaterstaat, meer dan 30 partijen uit geotechnisch Nederland de handen ineen hebben geslagen. Dit met als ambitieus doel om het geotechnisch falen in projecten in 2015 te halveren. Het heeft geleid

tot het Geo-Impuls programma (Cools, 2011). In dit artikel willen we alvast een doorkijkje geven naar het beoogde eindresultaat: de brede toepassing van een risicogestuurde werkwijze binnen het vakgebied geotechniek (GeoRM). Daarbij leggen we uit wat het is en hoe je zelf in je eigen praktijk risicogestuurd kan werken. Tenslotte geven we aan hoe we de brede toepassing van risicogestuurd werken binnen de geotechniek in de resterende jaren van Geo-Impuls gezamenlijk willen bereiken.

Wat is risicogestuurd werken? Dit lijkt een voor de hand liggende vraag. Echter, hoewel meestal impliciet aandacht gegeven wordt aan specifieke risico’s, is binnen de huidige praktijk de combinatie van geotechniek en risicomanagement nog niet vanzelfsprekend. Een voorbeeld daarvan is het uitvoeren van een zettingsberekening, om een idee te krijgen of aan de langsvlakheidseis van een weg kan worden voldaan. Bij de expliciete werkwijze wordt wel degelijk ook een berekening uitgevoerd, echter aangestuurd vanuit het zettingsrisico. Met andere woorden, eerst wordt expliciet gemaakt welke gevolgen het niet voldoen aan de langvlakheidseis (het risico) heeft voor de toekomstige weggebruikers en de wegbeheerder. Aspecten als veiligheid en comfort spelen hierbij een rol. Voor de wegbeheerder betekent het niet voldoen aan de langsvlakheidseis

Figuur 1 – GeoRM-stappen.

Dr. ir. Martin van Staveren MBA Adviseur Stuurgroep en Kernteam Geo-Impuls, Adviseur risicomanagement VSRM

Ir. Paul Litjens Secretaris Kernteam Geo-Impuls Trekker kennisveld GeoEngineering Rijkswaterstaat Dienst Infrastructuur

dat er meer tijd en geld voor onderhoud gereserveerd dient te worden. Wat kunnen betrokken partijen, zoals opdrachtgever, bouwer en ontwerper tijdig voor maatregelen nemen, om dit risico kosteneffectief te beheersen?! De grootte van dit risico wordt bepaald door de kans van optreden en de gevolgen. De kans van optreden wordt gebaseerd op een inschatting, waarbij kennis en ervaring in combinatie met rekenmodellen een hoofdrol speelt. Gevolgen worden uitgedrukt in diverse factoren, zoals langere realisatietijd met hogere kosten tijdens de uitvoering, vanwege extra voorbelastingen of andere technische maatregelen om aan de langsvlakheidseis te voldoen. Andere gevolgen zijn hogere onderhoudskosten voor de wegbeheerder, extra verkeershinder voor weggebruikers door een hogere onderhoudsfrequentie en reputatieschade voor de opdrachtgever, bijvoorbeeld als een pas opgeleverde weg bij het niet voldoen aan de langsvlakheidseisen dient te worden afgesloten voor renovatie. Onder risicogestuurd werken verstaan we dus een werkwijze waarbij een expliciet risicogestuurd werkproces wordt doorlopen, in alle fasen van het project. Kenmerken van een dergelijk werkproces zijn structuur, communicatie en continuïteit in alle projectfasen, vanaf de initiatieffase tot en met be-

Figuur 2 – GeoRM & RISMAN.

14


Samenvatting Geotechniek en risicomanagement vormen op het eerste gezicht misschien een niet direct voor de hand liggende combinatie. Niets is echter minder waar. Wie op de één of andere manier betrokken is bij het bouwen op, in en met grond, weet dat de onzekerheden in de ondergrond groot kunnen zijn. Vanuit het sectorbrede programma Geo-Impuls wordt gewerkt aan de brede toepassing van risicomanagement, om risico’s die voortkomen uit deze onzekerheden te beheersen. Daarom is GeoRM, dat staat voor GEOtechnisch RisicoManagement,

heer en onderhoud. Het centrale doel is het zo effectief en efficiënt mogelijk realiseren van de projectdoelen voor de betrokken partijen. Dit betekent dus dat die projectdoelen wel bekend dienen te zijn.

Wat maakt een risico een geotechnisch risico?! Binnen de Geo-Impuls hanteren we de ISO3100 risicodefinitie (NEN, 2009), waarbij een risico het effect van onzekerheid op het behalen van een doelstelling is. Een risico heeft daarbij vijf kenmerken: - het is een mogelijke ongewenste gebeurtenis - het heeft één of meerdere oorzaken, die vaak met elkaar samenhangen en bijvoorbeeld van technische, menselijke, of organisatorische aard zijn - een risico heeft een kans van optreden - een risico heeft één of meerdere gevolgen, op het gebied van veiligheid, kwaliteit, tijd, geld, hinder en reputatie voor één of meer betrokkenen - een risico is dynamisch, waarmee wordt bedoeld dat de kans van optreden en de bijbehorende gevolgen in de tijd veranderen, doordat interne en externe omstandigheden van projecten constant aan wijzigingen onderhevig zijn. In geval van het eerder genoemde zettingsrisico geldt het niet voldoen aan de langsvlakheidseis als ongewenste gebeurtenis (1), veroorzaakt door het optreden van ontoelaatbare zettingsverschillen (2). De gevolgen (4) hebben betrekking op afname van veiligheid en comfort van de weggebruiker en toename van onderhoudsperiode en – budget voor de wegbeheerder. Zettingsberekeningen worden in dit specifieke geval uitgevoerd om de kans van optreden te kunnen inschatten (3). Tot slot kunnen bijvoorbeeld toekomstige wegverbredingen de kans van optreden en de gevolgen van het risico veranderen (5). Een geotechnisch risico is een bijzonder soort risico met minimaal één geotechnische oorzaak, een kans van optreden en minimaal één gevolg voor de doelstellingen van een bouw- of infrastructuurproject. Een geotechnisch risico ontstaat

als risicogestuurde werkwijze door Geo-Impuls omarmd. Alle ondergrondgerelateerde risico’s worden hierdoor op een transparante en expliciete manier onderdeel van projecten. Via acht GeoPrincipes worden de verschillende spelers binnen projecten in de gelegenheid gebracht om per project maatwerk af te leveren. De ambitieuze doelstelling van Geo-Impuls – ‘Halvering van Geotechnisch Falen in projecten in 2015’ – komt daarmee een stap dichterbij.

vanuit geotechnische onzekerheid. Dit is een gebrek aan geotechnische informatie en/of onbetrouwbare geotechnische informatie. Voor de geotechniek zijn vier soorten onzekerheid van belang, die elk met geotechnische informatie te maken hebben: - randomness, willekeur of gebrek aan patronen in geotechnische informatie - fuzziness of gebrek aan eenduidigheid in geotechnische informatie - incompleetheid van geotechnische informatie - onjuistheid, ofwel feitelijk foute geotechnische informatie. Het eerder genoemde voorbeeld van niet voldoen aan een langsvlakheidseis voor een weg is dus een geotechnisch risico en ontstaat bijvoorbeeld door een gebrek aan grondonderzoek in een geologische gecompliceerd gebied. Vanuit de Geo-Impuls willen we het op deze wijze expliciet maken van geotechnische risico’s stimuleren, om ze daarmee tijdig en afdoende te kunnen beheersen.

GeoRM als risicogestuurde werkwijze binnen de geotechniek Binnen de Geo-Impuls definiëren we GeoRM als een cyclisch werkproces, waarbij continue, expliciet, gestructureerd en communicerend wordt omgegaan met risico’s. Dit alles om de projectdoelen zo effectief en efficiënt mogelijk te realiseren. Aansluitend op het breed in de sector toegepaste RISMAN-proces (Van Well e.a., 2003) bestaat GeoRM uit zes achtereenvolgende stappen (figuur 1): - verzamelen van informatie en bepalen doelstellingen - identificeren van geotechnische risico’s - classificeren van geotechnische risico’s - selecteren en uitvoeren van preventieve en / of correctieve risicobeheersmaatregelen - evalueren of de risicobeheersmaatregelen de beoogde reductie van het geotechnische risico opleveren - overdracht van alle relevante geotechnische risico informatie binnen de projectorganisatie en naar de volgende projectfase.

15


Eveneens in overeenstemming met RISMAN dienen deze zes stappen in elke projectfase minimaal één keer te worden doorlopen. Daarmee is de risicogestuurde werkwijze vanuit de Geo-Impuls dus niets anders is dan een geotechnische verdieping van het gangbare RISMAN proces, zoals weergegeven in figuur 2. In het meer generieke RISMAN proces worden geotechnische risico’s vaak beknopt en weinig specifiek aangegeven, zoals “zettingen” of “deformaties”. Door dergelijke geotechnische risico’s te ontleden als ongewenste gebeurtenissen vanuit de inherente geotechnische onzekerheid, met meerdere oorzaken, een in te schatten kans van optreden en meerdere gevolgen voor meerdere partijen, wordt het mogelijk om geotechnische risico’s in het projectbrede risicodossier te verdiepen. Hierdoor krijgen ze de aandacht die nodig is om ze effectief en efficiënt te kunnen beheersen. De Geo-Impuls wil de brede toepassing van GeoRM als de wijze van werken in de GWW-sector als eindresultaat opleveren.

Zelf risicogestuurd werken: 8 GeoPrincipes en bijbehorende activiteiten Het toepassen van de beschreven risicogestuurde werkwijze blijkt in de praktijk geen spontaan proces (Van Staveren, 2009). Dit terwijl veel van de benodigde kennis en instrumenten al jaren beschikbaar is (Van Staveren, 2006). Beschikbaarheid van geotechnische kennis en instrumenten blijkt hierop geen uitzondering (van Tol, 2007). De grootste uitdaging van de Geo-Impuls is dus niet het (door)ontwikkelen van kennis en instrumenten, maar het stimuleren van de brede toepassing van reeds bestaande kennis en instrumenten. Dit vormt het vlees op de botten van het GeoRM skelet (figuur 3). Toepassing van GeoRM biedt dus een uitgelezen kans om het hoofd te bieden aan de inherente geotechnische onzekerheid in een veeleisende omgeving, met alles wat daar in de dagelijkse geotechnische praktijk bijhoort, zoals tijdgebrek, te weinig budget, te weinig grondonderzoek, niet heldere contracten, verschillende belangen

Figuur 3 – Bestaande kennis en instrumenten voor toepassing GeoRM.

binnen organisatie of tussen partijen, politieke spelletjes, en zo voort. Houding en gedrag, van zowel professionals als managers, binnen organisaties en hun projecten zijn daarbij van doorslaggevend belang. De kunst is immers om binnen deze vaak onvermijdelijke randvoorwaarden toch zoveel mogelijk expliciet met geotechnische risico’s om te gaan. Hiervoor hebben we acht GeoPrincipes met bijbehorende acties ontwikkeld (zie tabel 1). De GeoPrincipes zijn afgeleid uit de ISO31000 richtlijn voor risicomanagement (NEN, 2009). Het idee achter deze principes is een ontwikkeling van ‘rule-based’ naar ‘principle-based’ risicogestuurd werken. Bij ‘rule-based’ werken gaat het om het letterlijk toepassen van een aantal ‘rules’ of wetten. Het probleem is echter dat dit steeds lastiger wordt, doordat de context per project verschilt en gedurende de vaak lange tijdsduur van een project ook nog eens verandert. Bij ‘principle-based’ werken wordt uitgegaan van algemene principes, die per situatie en afgestemd op juist die situatie kunnen worden toegepast. Daarmee wordt het eenvoudiger om binnen verschillende projecten vanuit een vergelijkbare houding specifieke risicogestuurde activiteiten te ondernemen. Het bijbehorend gedrag wordt daarmee over projecten heen uniform. Omdat principes per definitie vaag en abstract zijn, is een vertaling naar concrete activiteiten nodig. Hiermee is binnen de Geo-Impuls in 2011 een begin gemaakt. Op basis van een workshop met vertegenwoordigers van de deelnemende Geo-Impuls partijen zijn de elf oorspronkelijk risicomanagement principes uit ISO 31000 vertaald in acht GeoPrincipes, met suggesties voor bijbehorende acties. Voor deze acties is onderscheid gemaakt tussen drie niveau’s: (1) acties op het inhoudelijke niveau van de geotechniek (micro), te

nemen door de geotechnicus, (2) acties op projectmanagement niveau (meso) en dus uit te voeren doormanagers en tenslotte (3) acties op het overkoepelende niveau van de sector (macro), te initiëren vanuit directieniveau van de betrokken organisaties. In tabel 1 zijn de resultaten hiervan weergegeven. Per actie kan in een bepaalde fase van een project door de betrokkenen worden aangegeven of die actie al dan niet al is uitgevoerd. Vanuit de ‘principle-based’ benadering kunnen per geval uiteraard aanvullende acties worden gedefinieerd, of acties achterwege worden gelaten die niet van toepassing zijn. Alles is wat dat betreft toegestaan, zolang het bijdraagt aan het effectief en efficiënt beheersen van geotechnische risico’s, voor alle betrokken partijen en in alle fasen van een project. De GeoPrincipes sluiten goed aan op leerervaringen, die zijn opgedaan bij het uitvoeren van GeoRisicoScans binnen een groot aantal projecten van Rijkswaterstaat (Bles e.a., 2009). Met deze scans is zowel het proces als de inhoud van de toepassing van GeoRM in projecten in kaart gebracht.

Hoe verankeren we GeoRM in de sector? Na de eerste introductie van GeoRM is het van groot belang dat risicogestuurd werken binnen het breed scala aan bouwprojecten verankerd wordt. Vanuit Geo-Impuls wordt hier een bijdrage aan geleverd door middel van: - Bewustwording in Verdiepingssessies. In 2011 hebben deze plaatsgevonden voor de projecten Zuid-As Amsterdam, Spoorzone Delft en A2 Traverse Maastricht. In 2012 is dit voortgezet voor organisaties en ook voor kleinere projecten, om duidelijk te maken dat risicogestuurd werken ook in kleinere projecten past en vanuit organisaties opgepakt dient te worden. - Kennisverspreiding, door middel van publicaties, presentaties en inpassing in bestaande onderwijsprogramma’s voor studenten én professionals. - De doorontwikkeling van benodigde kennis en instrumenten langs de drie pijlers van de Geo-Impuls: ‘Geo-Engineering in Contracten’, ‘Mens & Omgeving: GeoCommunicatie’ en ‘Geo-Engineering & Techniek’. Daarmee wordt het mogelijk om specifieke doelgroepen met instrumenten voor de toepassing van GeoRM te bedienen (van Tol e.a., 2011). Uiteindelijk zal een succesvolle verankering van GeoRM afhankelijk zijn van de manier waarop alle spelers binnen de bouwsector, binnen hun eigen organisaties, de mogelijkheid krijgen én nemen om daadwerkelijk op een transparante en expliciete manier om te gaan met ondergrondgerelateerde risico’s. Daarbij is de organisatiecultuur van groot belang (van Staveren, 2011). Ofwel, breed gedragen overtuigingen en daaruit volgend gedrag van zowel de geotechnische professionals als

16


hun leidinggevenden, die het effectief toepassen van GeoRM stimuleren.

Conclusies De laatste jaren is voldoende gezegd over geotechnisch falen en bijbehorende kosten. Nu is het tijd voor oplossingen! GeoRM is daarbij van essentieel belang als werkproces met drie onderscheidende kenmerken: - Expliciet risicogestuurd werken. Dit betekent dat alle betrokken partijen gestructureerd, open communicerend, continue en lerend omgaan met de inherente geotechnische onzekerheid en daaruit voortkomende risico’s - Toepassing van de geo-principes. Deze principes worden per type en fase van een project, en per rol, taak en verantwoordelijkheid, specifiek ingevuld - Benutting van de specifieke kennis en instrumenten. Deze worden getoetst, en waar nodig (door)ontwikkeld, in de twaalf werkgroepen van de GeoImpuls. Tot slot: voor een effectieve beheersing van geotechnische risico’s via GeoRM is lef nodig om deze risico’s tijdig recht de ogen te kijken, er over te communiceren, in goed overleg te kiezen voor de meest passende maatregelen en die vervolgens ook uit te voeren. Dit is een steeds weer veranderend samenspel tussen contract, omgeving en techniek, met een hoofdrol voor de geotechnische professional.

Literatuur - Bles, T.J., Staveren, M.Th. van, Litjens, P.P.T., Cools, P.M.C.B.M. (2009). Geo Risk Scan – Getting grips on geotechnical risks, IS-Gifu Geotechnical Safety and Risk, pp 339 – 346 - Cools, M. C.B.M. (2011). Geo-Impuls: “Halvering geotechnisch falen in projecten in 2015”. Geotechniek, jaargang 15, oktober 2011. - NEN (2009). NEN-ISO 31000 (nl): Risicomanagement Principes en Richtlijnen. Nederlands Normalisatie-instituut, Delft. - Van Staveren, M.Th. (2006). Uncertainty and Ground Conditions: A Risk Management Approach. Elsevier, Oxford. - Van Staveren, M.Th. (2009). Risk, Innovation and Change: Design Propositions for Implementing Risk Management in Organization. Lambert Academic Publishing, Keulen. - Van Staveren, M.Th. (2011). Geotechniek in Beweging: Praktijkgids voor Risicogestuurd Werken. 3e druk, Geo-Impuls i.s.m. KIVI NIRIA Geotechniek, Deltares en VSRM. - Van Well-Stam, D., Lindenaar, F., van Kinderen, S., van den Bunt, B. (2003). Risicomanagement voor Projecten: De RISMAN-methode toegepast. Spectrum, Houten.

GeoRM: RISICOGESTUURD WERKEN ALS EINDRESULTAAT VAN GEO-IMPULS

- Van Tol, A.F. (2007). Schadegevallen bij Bouwputten, Cement 2007. - Van Tol, A. F. & van Wijck, A. (2011). De Opmars van de Geotechnisch Adviseur, GeoTechniek – special Geotechniekdag 2011, december 2011.

Opmerking Geotechniek in Beweging, de Praktijkgids voor Risicogestuurd Werken, is kosteloos te bestellen via het programmabureau van Geo-Impuls ([email protected]).

GEOPRINCIPES VERTAALD IN ACTIES OM MICRO-, MESO- EN MACRONIVEAU Micro niveau: individu (Geotechnische professional)

Acties uitgevoerd Ja

Maak alle geotechnische risico’s inzichtelijk, inclusief gevolgen. Maak inzichtelijk hoe gevolgen van geotechnische risico’s worden beheerst. Maak vanaf de start van het project een ondergrond dossier.

Meso niveau: project (Projectmanager)

Nee

Acties uitgevoerd Ja

Macro niveau: organisatie & sector (Directielid)

Nee

Ja

Neem geotechnische risico beheersing op als EMVI criterium.

Classificeer geotechnici op basis van bewezen kennis en ervaring.

Betrek vanaf het begin een geotechnicus in het project.

Classificeer gww-projecten op basis van het geotechnisch risicoprofiel. Maak het geotechnisch risicoprofiel onderdeel van kritische beslissingen.

Pas geotechnisch risicomanagement toe, als basis voor besluitvorming in alle projectfasen.

Zorg ervoor dat geotechnisch risicomanagement expliciet wordt opgenomen in de standaard werkwijze.

Voer geotechnische gevoeligheid-analyses uit en presenteer berekeningsresultaten

Neem effecten van geotechnische gevoeligheidsanalyses en band-breedtes op in projectrapportages.

Ontwerp voldoende robuust of zorg dat geotechnische wijzigingen op basis van nieuwe informatie mogelijk zijn.

Gebruik het risicodossier om consequenties van geotechnische wijzigingen aantoonbaar te beheersen.

Volg de risicomanagement stappen in de juiste volgorde en maak gebruik van de daarbij behorende instrumenten.

Zet geotechnisch risicomanagement expliciet in de planning en maak er middelen en capaciteit voor vrij.

Maak gebruik van historische projectrelevante informatie.

Neem een geo-paragraaf op in het projectdossier/ -contract/ - oplevering.

Zorg voor toegankelijke en betrouwbare geotechnische informatie (DINOloket, BIM)

GEO-PRINCIPES

Acties uitgevoerd Nee

Nr.

Beschrijving

1

GENEREER EN BESCHERM WAARDE

2

PARTICIPEER IN BESLUITVORMING IN ALLE PROJECTFASEN

3

MAAK GEOTECHNISCHE ONZEKERHEID EXPLICIET

4

WERK SYSTEMATISCH, GESTRUCTUREERD EN OP TIJD

5

BENUT ALLE BESCHIKBARE INFORMATIE

6

WERK TRANSPARANT SAMEN MET ALLE BETROKKENEN

Werk van grof naar fijn, van geologie naar geotechnische monitoring. Bepaal de invloed van de ondergrond op de kritische succesfactoren.

Vertaal de belangen van de betrokkenen in succesfactoren.

Communiceer helder over geotechnische risico’s met alle betrokkenen.

Eis open en duidelijke communicatie over risico’s met de betrokkenen

Signaleer en communiceer raakvlakken van geotechniek met andere disciplines.

Organiseer risico sessies waarin de project betrokkenen partijen deelnemen. Organiseer risico sessies waarin waarin de project betrokkenen elkaar en elkaars organisaties leren kennen.

Zorg dat verschillen in organisatie-cultuur van de betrokken partijen zichtbaar en hanteerbaar worden

7

BESCHOUW DE ROL VAN DE MENSELIJKE FACTOR IN DE ORGANISATIECULTUUR

Gebruik de relevante geotechnische projectevaluaties.

Gebruik de relevante geotechnische projectevaluaties.

Zorg voor geotechnische projectevaluaties

8

BENUT LEERERVARINGEN VOOR VERBETERINGEN

Neem deel aan relevante geotechnische opleidingen, trainingen en communities of practice.

Zorg dat professionals deelnemen aan geotechnische opleidingen, trainingen en communities of practice.

Zorg voor de beschikbaarheid van geotechnische opleidingen, trainingen en communities of practice

Tabel 1 Uitwerking Geo-Principes in acties op micro-, meso- en macro-niveau.

17

GEOTECHNIEK – Juli 2012

KIVI NIRIA Mandy Korff

Geolympics In Londen staan duizenden topsporters aan de start van dat ene evenement dat hun carrière kan doen slagen, dat alle pijn en discipline van de trainingen doet vergeten, en eeuwige roem kan opleveren. Maar ook waar die ene bal, sprong of bocht een wereld van verschil kan maken tussen succes en geen succes. Topsporter zijn vraagt volgens voormalig top-coach Toon Gerbrands op de KIVI NIRIA besturendag drie dingen: VISIE, ACTIE en PASSIE. Zowel in het bedrijfsleven als in de topsport, draait het om presteren, om teamwork, om de wil beter te worden. En om de ambitie het beste uit jezelf en je team te halen. Maar, hoe sportief is de geotechniek? Volgens Gerbrands is een heldere omschrijving van je doel essentieel. Olympisch goud halen is voor slechts een klein deel van alle sporters ter wereld

realistisch. Een broodloper uit Kenia wil misschien liever elke week duizend euro winnen met een lokale wedstrijd. Een recreatieve sporter stelt zich een goede gezondheid en/of gezelligheid tot doel. Hoe zit dat voor de lezer van dit blad? Wil je de beste specialist zijn op het gebied van dijken, tunnels of offshore windfunderingen in de wereld, dan vraagt die Olympische ambitie een duidelijke omschrijving, want Geolympische spelen bestaan helaas niet. Wil je misschien juist een tienkamper zijn, de beste allround geotechnisch adviseur? Dan zul je veel onderdelen op een acceptabel niveau moeten kunnen. Of misschien ben je meer een teamsporter, de geotechnicus in het bouwteam; de spelverdeler uit het volleybalteam of de quarterback bij rugby? Dan moet je naast je eigen specialisme goed kunnen samenwerken met andere

18


disciplines om gezamenlijk te kunnen scoren. Er is dus niet altijd sprake van letterlijk topsport, maar elke ambitie vraagt wél om gerichte actie. Sporters komen in actie door training. Hoeveel en welke training zijn nodig om een topprestatie te leveren? Topsporters kennen vele soorten training; krachttraining, duurtraining, techniektraining en zelfs breintraining tegenwoordig. Hoe trainen geotechnici zich eigenlijk? De basisopleiding, bijvoorbeeld op HBO of universiteit zit meestal wel goed, maar daarna? Onderhouden wij onze geo-spieren voldoende? KIVI NIRIA Geotechniek is initiator en ondersteuner van vele soorten opleidingen voor geotechnici, waarvan de basisopleidingen CGFI en CGFII de bekendste en grootste zijn. Maar ook via bijvoorbeeld PAO, NEN, Deltares Academy of Plaxis zijn techniek training, krachttraining en

KIVI NIRIA souplesse aan te leren. Ook steunt de afdeling topsporters door hen nationaal en internationaal een platform te geven in Technische commissies en congressen en symposia. Geotechnici kunnen hun trainingsschema bijhouden in de vorm van PDH’s (Professional Development Hours). Hiermee is duidelijk dat je je vak bijhoudt, omdat geospieren nu eenmaal niet aan de buitenkant zijn te zien. Passie voor sport zie je deze zomer overal. Passie voor wetenschap en techniek zie je bijvoorbeeld in de Wereld Draait door als Robert Dijkgraaf of Diederik Jekel aan tafel zitten. In het vak geotechniek zie ik het op wat kleinere schaal regelmatig opduiken als iemand een lezing geeft over een uitgevoerd project of tijdens excursies. Ook bij

docenten van opleidingen is dit terug te vinden, met een passie voor het overdragen van kennis. Er is ook passie te zien bij studenten, die na jaren training op school of universiteit, de wijde wereld in trekken en zichzelf uitdagen met internationale vraagstukken. De Spelen zijn er deze zomer om te genieten van de resultaten van visie, actie en passie van topsporters. Dit vakblad en diverse evenementen, zoals de funderingsdag op 3 oktober met het passende thema “Geotechniek in beweging” zijn er om te genieten van het resultaat van geotechniek in actie. Maar nog leuker is het om zelf in beweging te komen, met uw eigen gewenste ambitie en trainingsschema. Wij coachen u er graag bij!

KIVI NIRIA is dé Nederlandse beroepsvereniging van en voor ingenieurs, opgeleid aan universiteiten en hogescholen, en vormt een hoogwaardig technisch kennisen 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? Aanmelden of meer informatie over KIVI NIRIA Geotechniek ? Meer informatie over de Afdeling Geotechniek: 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 [email protected] Meer informatie over KIVI NIRIA: www.kiviniria.nl

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.

Netwerk en Communicatie De Afdeling Geotechniek vormt een netwerk van mensen werkzaam op het vakgebied, mensen die het vak studeren

19


Namens het bestuur van de afdeling KIVI NIRIA Geotechniek,

Mandy Korff voorzitter

De lezing van Toon Gerbrands staat op www.kiviniria.net / zoek: verslag besturendag 2012. Meer informatie over CGFI en II is te vinden op www.elsevieropleidingen.nl. Overige opleidingen en evenementen zijn te vinden in de agenda van deze Geotechniek op pagina 42.

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.

Bouw Markthal in Rotterdam (1)

ing. B.R. de Doelder Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam

ing. T.J.M. de Wit Geomet

tot 20 meter dikke Holocene deklaag gelegen op een eerste watervoerend pakket, opgebouwd uit Pleistocene rivierafzettingen. Dit eerste watervoerende pakket heeft een dikte van 15 à 20 meter. Hieronder bevinden zich een eerste scheidende laag en een tweede watervoerend pakket, beide bestaande uit afzettingen van de Formatie van Kedichem (thans Formatie van Waalre genoemd). Het bovenste deel van de deklaag bestaat uit opgebrachte grond. Dit antropogene pakket heeft een grotere doorlatendheid dan de Holocene deklaag. Daarnaast komen binnen de Holocene deklaag lokaal zandige insluitingen voor, hoofdzakelijk rivierduinafzettingen, die plaatselijk in contact staan met het onderliggende, watervoerende pakket. Dit heeft concequenties voor het opbarstniveau in de bouwput.

Figuur 1 – Doorsnede markthal met parkeergarage P-garage.

Figuur 2 – Foto overzicht bouwput. BRON: PROVAST

Inleiding Het project Markthal Rotterdam betreft de bouw van een markthal met een 4-laags parkeergarage aan de Grote Markt te Rotterdam. De bouw van de parkeergarage is voorzien in 2009 – 2012 en de bovenbouw zal volgens planning medio 2014 gereed zijn. De parkeergarage wordt gerealiseerd in een bouwkuip omsloten door combiwanden. Historische vondsten in de ondergrond maar ook sloop van een bestaande parkeergarage en aanwezigheid van bestaande verzwaarde puntpalen hebben veel aandacht gevraagd tijdens het ontwerp. In de directe omgeving van de projectlocatie zijn een aantal kwetsbare gebouwen aanwezig, waaronder de Laurenskerk en Blaak 10. Ingenieursbu-

reau Geomet en Gemeentewerken Rotterdam hebben samen het geotechnisch en geohydrologisch ontwerp verzorgd en de uitvoering van het werk begeleid. Dit artikel beschrijft het ontwerp en de uitvoering van de bemalingsinstallatie die bestaat uit open bemaling en een spanningsbemaling. Er is beschreven hoe de grondopbouw en geohydrologie sterk bepalend zijn geweest voor het uiteindelijke ontwerp. Verder wordt in het artikel nader ingegaan op de complicerende factoren zoals bestaande funderingen en de wens tot archeologisch onderzoek.

Bodemopbouw – geohydrologie De ondergrond van Rotterdam bestaat uit een 10

20


De opbouw van de Kedichemlaag is aan de westzijde normaal voor Rotterdam met ca 20 meter in hoofdzaak kleihoudende lagen vanaf ca NAP-30 meter. Aan de oostzijde is sprake van een afwijking met tussen ca NAP-30 en -42 meter in hoofdzaak zandlagen, zie figuur 3. Over deze diepte zijn wel dunne kleihoudende lagen aanwezig, maar omdat deze op wisselende diepten worden aangetroffen staan de zandlagen tot NAP-42 meter waarschijnlijk in verbinding met het pleistocene zandpakket. Op ca NAP-42 meter wordt een kleilaag aangetroffen met een variabele dikte van 1,5 tot 4 meter. Deze kleilaag is waarschijnlijk wel aaneengesloten, maar gezien de geringe dikte is dat niet geheel zeker. Juist vanwege de onzekerheid was een bouwputvariant met diepwanden (poldermodel) geen optie.

Ontwerp bouwput en fundering In een vroeg stadium zijn in overleg met de constructeur DHV en de opdrachtgever diverse bouwputvarianten onderzocht op technische haalbaarheid, risico’s en bouwkosten. Een 7- of 8-laagse ondergrondse parkeergarage met diepwanden tot in de Kedichemlaag leek in eerste instantie een aantrekkelijke optie. Gezien de aanwezigheid van dikke zandlagen in het Kedichempakket zouden de diepwanden echter deels tot NAP-45 meter

Samenvatting Het project Markthal betreft de bouw van een markthal met eronder een 4-laags parkeergarage nabij Station Blaak te Rotterdam. De bouw van de parkeergarage met voorafgaand archeologisch onderzoek vereiste o.a. een forse spanningsbemaling en dat bleek een grote uitdaging. De krappe planning, de complexe geo-hydrologische situatie, de afstemming met andere grote bemalingen in de

stad en de nabijheid van oude zettingsgevoelige bebouwing zoals de Laurenskerk maakten een slimme creatieve en zorgvuldige aanpak noodzakelijk. Dankzij een goede engineering van de betrokken partijen verloopt de bemaling voorspoedig is de bemaling goed uitgevoerd zonder noemenswaardige invloed naar de omgeving.

moeten worden aangebracht. Tevens was aanwezigheid van de kleilaag op NAP-42 meter over het gehele oppervlak niet geheel zeker. Deze variant is daarom als te risicovol beschouwd. Een 3-laags parkeergarage met groter oppervlak is eveneens beschouwd. Een belangrijk voordeel bij deze variant was dat hierbij een droge ontgraving zonder onderwaterbeton kon worden toegepast. Hierbij zou wel een relatief zware spanningsbemaling nodig zijn. Uit een onderzoek naar de omgevingsinvloeden is gebleken dat dit alleen toelaatbaar was voor de omgeving als de ontgravingsdiepte zou worden beperkt door reductie van de constructiehoogte. Verder zou een mogelijke extra spanningsbemaling in geval van lekkages van de bouwputbodem niet acceptabel zijn voor de omgeving. Tot slot was bij deze variant sprake van een ongunstig damwandontwerp door aanwezigheid van een slappe veenlaag net onder het ontgravingsniveau. Op basis van de variantenstudie is gekozen voor de aanleg van een 4-laags parkeerkelder. De hiervoor benodigde bouwput voor de Markthal bestaat uit: – 420 meter combiwand: buizen 1012 mm x 11 mm met tussenplanken AZ14-770 o.k. buis op NAP-21 meter en onderkant tussenplanken op NAP -16 m.; – betonnen stempelraam met balken h.o.h. 14,3 meter x 15,6 meter. In de gebruiksfase is het stempelraam geïntegreerd met de -1 vloer van de parkeergarage; – onderwaterbetonvloer met dikte 1,35 meter en bovenkant op NAP-10,2 meter en plaatselijk NAP11,2 meter. De onderwaterbetonvloer is deels gewapend, voor nadere informatie hierover zie artikel in Cement 2010/4. – 2200 Vibrocombinatie palen Ø510 en Ø610 mm o.k. paal is NAP-26 meter voor drukpalen en NAP29 meter voor trekpalen; – 122 stalen buispalen Ø610 mm t.b.v. ondersteuning stempelraam o.k. paal is NAP-26 meter; – 83 Vibropalen Ø510 mm buiten het 4-laags gedeelte van de parkeergarage o.k. paal is NAP-26 meter. Aandachtspunt in het ontwerp is dat het maaiveldniveau aan de zuidzijde bijna 2 meter hoger is

Figuur 3 – Sondering.

gelegen dan dat aan de noordzijde van de bouwput. Daardoor ontstaat een onbalans in horizontale druk op het stempelraam. Dit is ondervangen door aan de zuidzijde boven het stempelraam een rij tijdelijke groutankers aan te brengen. In de gebruiksfase wordt het verschil in gronddruk opgenomen door de constructie van de Markthal. Voorafgaand aan het installeren van de paalfunderingen diende archeologisch onderzoek plaats te vinden met een droge ontgraving tot NAP-6,0 à 7,5 meter. Hiervoor was een spanningsbemaling noodzakelijk. In een vervolgartikel zal hier nader op worden ingegaan. Tevens is de bestaande parkeergarage gesloopt binnen een gedeeltelijk open bouwput, waarna deze is aangevuld met zand.

21


Na het heiwerk is de gehele bouwput droog ontgraven tot NAP-4,0 meter met lokaal sleuven tot NAP-6,0 meter in verband met archeologisch onderzoek. Tijdens deze fase is een spanningsbemaling uitgevoerd in verband met het verticaal evenwicht van de bouwputbodem. Daarna is de bouwput met water gevuld tot 2,0 m+ NAP en is verder in den natte ontgraven tot NAP-12,1 meter en lokaal NAP-13,1 meter. Vervolgens is het onderwaterbeton gestort. Tijdens en na het leegpompen van de bouwkuip is opnieuw een spanningsbemaling uitgevoerd teneinde de opwaartse waterdruk op de onderwaterbetonvloer te reduceren. De spanningsbemaling in deze fase is uitgeschakeld na het storten van de -4 vloer.

Figuur 5 – Verzwaarde puntpalen.

Figuur 4 – Markthal na storten OW beton & droogzetten.

Oude fundering Rond 1960 zijn ter plaatse van de Markthal een school en een parkeergarage gebouwd en gefundeerd op heipalen met verzwaarde punt. Gezamenlijk staan onder de garage en de school 317 palen. Hiervan staan er 41 buiten de grote bouwput. Het puntniveau van de palen varieerde tussen NAP-17 en -21 meter. Deze palen zijn onder het niveau van de onderwaterbeton afgekapt. Een deel ervan is geheel verwijderd om plaats te maken voor de nieuwe fundering van de Markthal. Uiteindelijk is ervoor gekozen om 35 oude palen geheel te verwijderen. Dat was een complexe operatie gezien de grote afmeting van de paalpunten, in veel gevallen vierkant 690 mm. Bij het trekken van de oude palen is een grote diameter stalen casing ingetrild tot onder het paalpuntniveau en is de paal gelijktijdig met de casing getrokken. Tijdens het trekken is het paalgat van onderaf met een losse lans afgevuld met Dämmer om kortsluitingen en kwelstromen te voorkomen. In aanvang werden veel problemen ondervonden met het passeren van de casing langs de verzwaarde paalvoeten. Uiteindelijk zijn de meeste palen succesvol verwijderd, maar in enkele gevallen is de voet afgebroken en in de grond achterbleven. Het trekken van de oude palen is niet alleen kostbaar maar heeft ook risico’s, met name verstoring van de ondergrond en het ontstaan van gaten in afsluitende lagen. Welvorming langs getrokken palen of lekkage langs achterblijvende paalschachten met verzwaarde punt is als een belangrijk potentieel risico beschouwd in de fase van droog ontgraven. Ook lekkage langs de nieuwe vibrocombinatiepalen was niet uit te sluiten vanwege het diepe paalkop- en groutniveau. Het was op voorhand onzeker of lekkages voldoende beheers-

baar zouden zijn met open bemaling op de bouwputbodem. Daarom is als beheersmaatregel in het bemalingsplan rekening gehouden een spanningsbemaling die de stijghoogte verlaagt tot het niveau van de ontgraven bouwputbodem. Hier is wel een maximum verlaging tot NAP-6,0 meter aan gesteld in verband met omgevingseffecten. Zonder welvorming of lekkage was tijdens de droge ontgraving een stijghoogteverlaging tot NAP-4,5 meter nodig in verband met het verticaal evenwicht van de deklaag. Uiteindelijk zijn geen zichtbare lekkages opgetreden tijdens de droge ontgraving. Dit is waarschijnlijk mede te danken aan de horizontale opspanning van de holocene deklaag vanaf NAP -12 meter door de nieuwe funderingspalen.

spoortunnel gebouwd waarbij oa. station Blaak is gebouwd binnen een zgn. diepwandkuip. Tevens zijn ter bescherming van de Laurenskerk, die op minder dan 20 m afstand van de bouwput voor de Willemsspoortunnel was gelegen door de toenmalige aannemerscombinatie Willemspoortunnel (KWT) extra voorzieningen getroffen om de effecten van de bemalingen ter plaatse van de Laurenskerk zoveel mogelijk te beperken. Het gaat hier om: – Waterremmende wand tussen de bouwput en de Laurenskerk met een lengte van 300 m (jetgroutwand).; – Retourbemaling, aan noorden zuidzijde van de Laurenskerk door middel van een lijn met retourbronnen.

Modellering van de grondwatersituatie

Het effect van de combiwand rondom de bouwput van de Markthal op de grondwaterstroming is vooral merkbaar in de toplaag en Holocene deklaag. In het Pleistocene watervoerend pakket is er geen noemenswaardige invloed omdat de tussenplanken niet doorlopen in de zandlaag. Voor het lekwater door de combiwand (freatisch en bovenste deel van het Holoceen pakket) is uitgegaan van een weerstand (c-waarde) van circa 200 dagen. Voor de diepwand van station Blaak is een weerstand aangehouden van 200 dagen, de jetgroutwand evenwijdig aan de Willemsspoortunnel heeft een weerstand van 1 dag, e.e.a op basis van modelberekeningen en grondwaterstanden uit Prowat. Door de relatief korte afstand tot de Nieuwe Maas is op de locatie sprake van getijdewerking met een amplitude van gemiddeld 0,10 m in de stijghoogte (0,15 m bij springtij) waarbij de waterstand in rivier varieert van NAP +1,5 m tot NAP -0,5 m. In het model is gerekend met een vast rivierpeil van NAP 0,0 m.

Ten behoeve van de bepaling van de effecten van spanningsbemalingen in Rotterdam is een numeriek geohydrologisch model opgezet, waarvoor het eindige elementen programma MicroFem is gebruikt. In het model zijn opgenomen het eerste en tweede watervoerend pakket, de Holocene deklaag en de antropogene toplaag in het centrum van Rotterdam (omvang 10 km2). Binnen het Holoceen is plaatselijk rekening gehouden met de aanwezigheid van een tussenzandlaag, terwijl het Pleistocene watervoerend pakket is opgedeeld in een drietal modellagen om onvolkomen bronnen goed te kunnen modelleren. In totaal omvat het model zes lagen. De waarden voor de geohydrologische parameters zijn ontleend aan de Grondwaterkaart van Nederland en aan REGIS en zijn vervolgens gekalibreerd op basis van langjarige meetgegevens van het Grondwatermeetnet Rotterdam. In de jaren ’90 is nabij de Markthal de Willems-

22

GEOTECHNIEK – Juli 2012


Het waterbezwaar voor de spanningsbemaling van de Markthal is sterk afhankelijk van het actief zijn van andere (spannings)bemalingen in het centrum van Rotterdam. Daar zowel de planning van de onderhavige bemaling als van de andere bemalingen aan wijzigingen onderhevig is, is het exacte verloop van de bemaling niet vast te stellen. Daarom zijn voor de vergunningaanvraag 3 verschillende scenario’s berekend: 1. Stand alone bemaling: Alleen bemaling voor het project Markthal (NAP -6 m); 2. Best guess: Simultane bemaling voor project Markthal (NAP -6 m) en de projecten Rotta Nova Metrostation centraal station en Kruisplein; 3. Maximale simultaanbemaling: Simultane bemaling voor project Markthal, Rotta Nova, Metrostation centraal station, Weenatunnel en Kruisplein. De berekende verlagingscontouren voor de best guess zijn weergegeven in figuur 6. De berekende verlaging ter plaatse van de onttrekkingsputten is bij dit scenario 4,9 m. De invloedssfeer van de spanningsbemaling (afstand van de 0,05 m-verlagingscontour tot de bouwkuip) is voor scenario best guess 3,6 km in noordwestelijke richting. Uiteindelijk is een bemalingsinstallatie ontworpen bestaand uit 9 bronnen met het zwaartepunt van de onttrekking aan de zuidzijde van de bouwput. De reden voor deze opbouw is:; – Grote watertoevoer vanuit de rivier; – Minimalisering van invloed van de bemaling op de Laurenskerk

Figuur 6 – Stempelraam en oude funderingspalen.

Historische bemalingen Ten behoeve van het archeologisch onderzoek is, uitgaande van een droge ontgraving met spanningsbemaling, nagegaan tot welke diepte (=stijghoogteverlaging) maximaal kan worden ontgraven waarbij de historische stijghoogte bij de zettingsgevoelige panden in de omgeving qua tijdsduur en verlaging niet wordt overschreden. Om dit niveau te bepalen is oa. gebruik gemaakt van de grondwatergegevens uit het achtergrondmeetnet van Gemeentewerken Rotterdam (Prowat). Hierin zijn meetgegevens opgenomen sinds de jaren ’50. In de jaren ’60 en ’70 van de vorige eeuw vonden in het grondgebied van Rotterdam veel bemalingen in het eerste watervoerende Pleistocene pakket plaats zowel t.b.v. bouwputten voor o.a. de metrolijn als ten behoeve van enkele grote industrieën zoals Oranjeboom in het Oude Noorden. De grootste waargenomen historische verlagingen van de stijghoogte in het 1ste watervoerend pakket zijn weergegeven in tabel 1. Hieruit blijkt een laagste historische stijghoogte in het Pleistoceen van circa NAP -6,5 m in peilbuis 130567-099 in augustus 1991. Deze buis staat

Figuur 7 – Verlagingscontouren best guess scenario.

Peilbuis

nabij

Laagste peil m NAP

Datum

10-03

Laurenskerk

-8,5 -7,5

1961 1966

4 maanden 6 maanden

28-21

Witte huis / Blaak 10

-6,8 -5,5

1966 1966

4 maanden 5 maanden

27-01

Oude Bibliotheek

-6,8 -5,0

1966 1964-1965

Tabel 1

23


Duur verlaging

4 maanden 12 maanden

Figuur 10 - Relatie stijghoogte 1e watervoerend pakket en getijde in rivier.

Figuur 8

plan opgesteld. Er zijn in totaal negen bronnen geplaatst:; – Vier bronnen, boordiameter 350 mm, filter van NAP -20,0 tot -30 m en een capaciteit van 45 m3/uur; – Vijf bronnen, boordiameter 450 mm, filter van NAP -20,0 tot -30 m en een capaciteit van 55 m3/uur.

Figuur 9

circa 180 m ten noordoosten van de projectlocatie aan de Grote Markt aan de oostzijde van de Willemspoortunnel (zie locatiekaart op figuur 9). Op basis van maximale historische verlaging en verlagingsduur is geconcludeerd is dat de stijghoogte in het 1e watervoerend pakket ter plaatse van de Laurenskerk maximaal gedurende een half jaar mag worden verlaagd tot NAP -5,5 m. De maximale stijghoogteverlaging in de bouwput wordt mogelijk beïnvloed door de oude jetgroutwand en de aansluiting bij de diepwand van station Blaak en evt. andere ondergrondse (bouwput) objecten. Voor het archeologisch onderzoek zijn verschillende opties doorgerekend om de beste uitvoe-

ringsmethode, rekeninghoudend met de gestelde randvoorwaarde, te kunnen adviseren. Hierbij is gevarieerd met de volgende factoren: − aantal diepe bronnen; − invloed van de jetgroutwand/diepwand. − combinatie met andere bemalingen (bijv. Weenatunnel). Uit de berekeningen volgt dat in de bouwput Markthal tot NAP -6,5 à NAP -7,0 meter zonder het criterium qua stijghoogteverlaging bij de zettingsgevoelige panden te onderschrijden.

Uitvoering Door de bronneerder (Tjaden) is een bemalings-

24


De installatie is handgeschakeld. Het functioneren van de bronnen en de grondwaterstand in het 1e watervoerend pakket is bewaakt met drukmeters in peilbuizen. Rondom de bouwput zijn acht peilbuizen geplaatst en tevens zijn peilbuizen geplaatst in de filtergrind omstorting van de bronnen. De drukmeters zijn samen met magnetische flowmeters (per bron) opgenomen in een continue meet/alarmeringsysteem (Priva). Het priva meet- en regelsysteem registreert elk half uur de metingen en is direct online uitleesbaar voor de aannemer en de directie. Van de diepe peilbuizen is 1 filter geplaatst in de tussenzandlaag. De gemeente Rotterdam heeft een peilbuis met gelijke filterstelling staan nabij de Laurenskerk zodat ook de invloed van de spanningsbemaling op de tussenzandlaag bij de bouwput en de kerk goed is bewaakt. De installatie is zodanig gedimensioneerd dat bij iedere fase 7 bronnen actief zijn en 2 bronnen standby staan in verband met een mogelijke calamiteit (=reservecapaciteit). De bemaling is nauwkeurig ingeregeld waardoor een gelijkmatige stijghoogte werd bereikt. De toegepaste bemalingsbronnen zijn alleen handmatig regelbaar. De 2 reservebronnen kunnen indien nodig op afstand


worden bijgeschakeld in geval van calamiteiten. Hiernaast wordt de freatische grondwaterstand bewaakt met acht peilbuizen rondom de bouwput die handmatig worden gepeild. Het bemalingswater is afgevoerd via een persleiding in de Steigersgracht naar de Leuvehaven. Hiervoor is een boosterstation geplaatst bestaande uit meerdere pompen welke afhankelijk van de waterstand in de zandvang/beluchtingsbak na elkaar aan- of uitslaan. In de noordwesthoek van de bouwput is in de afvoerleiding een T-stuk aangebracht waarop, indien nodig, een infiltratieleiding kan worden aangesloten ten behoeve van eventuele infiltratie nabij de Laurenskerk. De Laurenskerk en andere belendingen zijn tijdens de uitvoering van de spanningsbemaling uitgebreid gemonitoord. De meetwaarden bleven ruimschoots binnen de prognosewaarden en voor de meeste meetpunten was sprake van enkele mm’s opwaartse verplaatsing sinds de start van de hoogtemetingen.

In december 2011 is tot tweemaal toe het debiet van de spanningsbemaling aangepast. Dit was het directe gevolg van hoog water in de Nieuwe Maas. Het water in de rivier werd opgestuwd als gevolg van een noordwester storm. De hoge waterstand resulteerde in een verhoging van de stijghoogte ter plaatse van de bouwput, zie figuur 10. Op dat moment was alleen sprake van een vloer van gewapend onderwaterbeton zodat een stijghoogte van NAP -4 m moest worden gehandhaafd. Met de online monitoring was het mogelijk tijdig bij te schakelen.

Betrokken partijen Opdrachtgever: Provast Aannemer: CBMR, combinatie Mobilis en Martens en Van Oord Adviseur constructies: DHV Bouw en Industrie Adviseur geotechniek: Geomet en Gemeentewerken Rotterdam Adviseur geohydrologie: Gemeentewerken Rotterdam Adviseur archeologie: Bureau Oudheidkundig Onderzoek Rotterdam

Bouwdirectie: BTB Bemalingsfirma: Tjaden

Epiloog De bouw van de parkeergarage is inmiddels in volle gang. Na het aanbrengen van de niveau – 4 vloer was er voldoende constructief gewicht zodat de spanningsbemaling kon worden uitgezet. Dit is in mei 2012 een feit. Daarna zal de bemalinginstallatie worden ontmanteld en kan worden teruggekeken op een succesvolle bemalingsperiode zonder nadelige gevolgen voor de omgeving.

Normen en Waarden

Bouwbesluit 2012 van kracht, NEN 9997-1 beschikbaar CUR-commissie bezig met draagkracht van funderingspalen

Inleiding Eind 2011 is NEN 9997-1 Geotechnisch ontwerp van constructies – Deel 1: Algemene regels door het Nederlands Normalisatie-instituut NEN uitgebracht (figuur 1). NEN 9997-1 is daarmee tijdig beschikbaar gekomen voor de toepassing van het nieuwe Bouwbesluit dat per 1 Juli 2012 van kracht is verklaard. Zoals eerder in deze rubriek gemeld, bevat NEN 9997-1 een uitgebreide tabel met paalklassefactoren waarin de resultaten van CUR/DC publicatie 229 Axiaal draagvermogen van palen en CUR-publicatie 236 Ankerpalen zijn verwerkt. De in die tabel weergegeven waarden hebben een geldigheidsduur tot 1 januari 2016. CUR-commissie C193 is sinds vorig jaar bezig om met aanvullende voorstellen te komen voor de situatie na 1 januari 2016. Deze CUR-commissie heeft recent een eerste werkdocument met als titel Verborgen veiligheden opgeleverd.

Bouwbesluit 2012 De regeling van de minister van Binnenlandse Zaken en Koninkrijkrelaties van 22 december 2011 tot vaststelling van nadere voorschriften voor bouwwerken (de zogenaamde Regeling Bouwbesluit 2012) is op 1 Juli 2012 in werking getreden. Tegelijkertijd is de Regeling Bouwbesluit 2003 ingetrokken. Het Bouwbesluit 2012 wijst de nieuwe Eurocodes aan als onderdeel van deze regeling. Dit betekent dat vanaf 1 Juli 2012 geotechnische ontwerpen moeten voldoen aan de bepalingen in Eurocode 7 en de bijbehorende nationale bijlage en aanvullende bepalingen (NEN 9997-1). Geotechnische ontwerpen gebaseerd op NEN 6740, 6743 en 6744 zullen niet meer door de vergunningverlenende instanties worden geaccepteerd.

6745-1 en NEN 6745-2: Proefbelasting van funderingspalen (op druk en op trek), CUR-publicatie 2001-4: Ontwerpregels voor trekpalen en CUR-publicatie 166: Damwandconstructies (figuur 1). Alle normteksten zijn in één band opgenomen, waarbij de teksten uit de aanvullende bepalingen bij het betreffende artikel van Eurocode 7, deel 1 is geplaatst. Op deze wijze heeft de ontwerper direct een overzicht over de bepalingen in de norm en wordt het simultaan raadplegen van drie documenten (Eurocode 7, deel 1, de nationale bijlage en de aanvullende bepalingen) voorkomen. De norm met aanvullende bepalingen NEN 9097-1 wordt niet apart uitgegeven.

CUR-commissie C193 Uit de in CUR-publicatie 229 gepubliceerde studie blijkt voor een groot aantal proefbelastingen op grondverdringende prefab betonnen en gesloten buispalen dat de werkelijke draagkracht van de paalpunt gemeten bij proefbelastingen ongeveer 0,7 keer de met de 4D/8D methode berekende draagkracht is. De berekende schachtweerstand komt wel goed overeen met de gemeten schachtwrijving. Om deze reden heeft de betreffende NEN-commissie besloten dat per 1 januari 2016 de paalklassefactoren voor alle paaltypen worden verlaagd. Omdat er in de praktijk geen ernstige problemen ontstaan met paalfunderingen (zoals

NEN 9997-1 NEN 9997-1 betreft een compilatie van NEN-EN 1997-1 (Eurocode 7, deel 1), de bijbehorende Nederlandse nationale bijlage en NEN 9097-1, de aanvullende bepalingen, bestaande uit artikelen afkomstig uit NEN 6740: Geotechniek - Basiseisen en belastingen, NEN 6743-1: Funderingen op (druk)palen, NEN 6744: Funderingen op staal, NEN

Figuur 1 - De inhoud van NEN 9997-1.

26


excessieve zakkingen) betekent dit dat er waarschijnlijk in de gehele systematiek verborgen veiligheden zitten. Uit de literatuur zijn enkele positieve aspecten kwalitatief wel bekend, zoals het effect dat met de tijd de draagkracht van funderingspalen toeneemt en dat geheide palen in een groep een grotere draagkracht hebben dan enkele palen.

Verborgen veiligheden In 2011 is CUR-commissie C193 van start gegaan met een vooronderzoek naar verborgen veiligheden dat zou moeten uitmonden in een onderzoeksvoorstel dat een oplossing gaat bieden voor de hiervoor geschetste problematiek van de draagkracht van funderingspalen en voor de vaststelling van de paalklassefactoren. In deze CURcommissie hebben vertegenwoordigers zitting van de Associatie van Beton Fabrikanten van constructieve elementen AB-FAB, onderzoeksinstituut Deltares, Fugro GeoServices, Gemeentewerken Rotterdam, de Nederlandse Vereniging Aannemers Funderingswerken NVAF en Rijkswaterstaat, Dienst Infrastructuur. Bij het vooronderzoek is vrijwel uitsluitend gebruik gemaakt van internationale literatuur. Het vooronderzoek is in 2012 afgerond en is uitgemond in het werkdocument Verborgen veiligheden, te downloaden op www.curbouweninfra.nl .

ir. G. Hannink en ir. A.J. van Seters Namens CURcommissie C193 Draagvermogen van funderingspalen

De belangrijkste conclusies van het vooronderzoek zijn: – Tijdseffecten lijken voor de draagkracht belangrijk, ook in zand. Er is onzekerheid over het precieze mechanisme, maar een beschrijving in ‘grote lijnen’ bleek mogelijk. Ageing (een verandering van grondeigenschappen bij een constante effectieve spanning, veroorzaakt door wrijving, mechanische of chemische effecten) kan als een belangrijke verborgen veiligheid worden beschouwd, zeker bij palen die een aanzienlijk deel van hun draagkracht op schachtwrijving baseren. Op dit moment is het echter nog niet mogelijk dit voor de Nederlandse situatie te kwantificeren. Het effect van belastingswisselingen is belangrijk. – Een verdichtingsfactor f1 zoals wordt gebruikt om de hogere horizontale spanning in een groep trekpalen in rekening te brengen, zal waarschijnlijk ook toepasbaar zijn voor de berekening van de draagkracht van drukpalen. De waarde van deze factor moet echter nog wel worden vastgesteld.

De CUR-commissie beveelt aan voor deze twee onderwerpen vervolgonderzoek uit te voeren. In het werkdocument zijn ook andere aspecten van de draagkracht onderzocht. Vooralsnog beveelt de CUR-commissie aan voor de volgende onderwerpen voorlopig geen vervolgonderzoek uit te voeren: – De na de installatie van een paal aanwezige blijvende kracht aan de paalpunt, die tijdens een proefbelasting niet wordt gemeten, blijkt een beperkte invloed te hebben op de uitkomsten. – Er is geen reden om aan te nemen dat de limietwaarde voor de paalpuntweerstand in NEN 99971 (15 MPa) kan worden verhoogd. De limietwaarde voor de schachtwrijving (gebaseerd op een conusweerstand van 12 of 15 MPa) zou wellicht na een vervolgonderzoek wel wat kunnen worden verhoogd. – Het effect van groepswerking op de spanningsverhoging in de funderingslaag, waarin de paal-

punt is geplaatst, kan niet in rekening worden gebracht. – De wijze waarop de windbelasting op een gebouw in het funderingsontwerp wordt verwerkt, is conservatief in het geval van een grondprofiel met een dik pakket slappe lagen bovenop de funderingszandlaag. Dit wordt significant wanneer het gebouw hoger is dan 40 m. Reacties op dit artikel kunt u sturen naar de coördinator/secretaris van de CUR-commissie, ing. A. Jonker: [email protected].

ir. D. Grotegoed Ballast Nedam Engineering

ir. R. Spruit Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam

Figuur A –

Figuur 1 – Damwand te Harlingen verticaal belast door GEWI-ankers.

Inleiding Veel damwandconstructies in Nederland worden ontworpen met een verankering. Wanneer deze verankering onder een hoek wordt aangebracht, dient de verticaal ontbondene van de ankerkracht in rekening te worden gebracht bij het ontwerpen van de damwand. Dit deel van de ankerkracht moet door de ondergrond kunnen worden opgenomen. Een berekening met de eindige elementen methode, waarin het verticale evenwicht automatisch wordt beschouwd, wordt voor kleine projecten vaak vermeden. Een alternatieve methode ter toetsing van het verticale evenwicht van damwanden wordt beschreven in de CUR 166, [I]. De manier waarop in deze richtlijn en het rekenprogramma D-Sheet Piling (het voormalige MSheet) wordt omgegaan met de draagkracht uit de ondergrond behoeft enige aanvulling. In dit artikel worden de methoden voor het bepalen van het verticale evenwicht kort toegelicht en wordt hierop een aanvulling gegeven.

Verplaatsing damwand versus grond Standaard wordt voor een damwandontwerp volgens het CUR stappenplan in het programma DSheet Piling impliciet aangenomen dat de grond aan de actieve zijde meer zakt dan de damwand.

Figuur 2 – Aanbrengen ankers middels ankerboormachine.

De wandwrijvingshoeken worden in de eerste instantie immers als positief ingegeven. Hierdoor levert de actieve gronddruk een neerwaartse belasting. Aan de passieve zijde is dit meestal niet het geval en wordt een opwaartse, weerstandbiedende kracht aangenomen. Dit is een conservatieve benadering voor de beschouwing van het verticale evenwicht. De grootte van beide krachten is sterk afhankelijk van de hoek die de resultante van de gronddruk maakt met de normaal op de damwand, de wandwrijvingshoek δ. In figuur 3 is de definitie weergegeven. In werkelijkheid zal bij belasting de absolute zakking van de grond met de diepte afnemen terwijl de zakking van de damwand over de diepte constant is, onder de aanname dat de damwand oneindig rekstijf is in verhouding tot de stijfheid van de grond. Over het diepe deel van de damwand waar de zakking van de grond minder is dan de zakking van de damwand geldt aan de actieve zijde dus geen neerwaarts gerichte belasting maar een opwaarts gerichte weerstand. Dit betekent dat de wandwrijvingshoek, over dit deel, negatief wordt ( [VI]). In de situatie waar de wandwrijvingshoek in de diepere lagen van teken wisselt, zal ook een niveau aanwezig zijn waar de grond precies evenveel zakt als de damwand zelf. Op dit niveau

28


geldt δ = 0°. De relatieve verplaatsing die nodig is voor het genereren van extra weerstand uit wandwrijving in de onderste lagen, ligt voor zand in de orde van grootte van 5 á 10 mm ([IV]). Het oordeel of dergelijke verplaatsingen acceptabel zijn, hangt af van de herverdelingscapaciteit van de bovenconstructie en de toelaatbare maaiveldzettingen.

Methode 1: de slip methode Bij onvoldoende draagkracht uit de ondergrond mag, volgens de CUR 166 (Lit [I]), extra weerstand in rekening worden gebracht door de wandwrijvingshoek handmatig op nul te stellen of zelfs van teken te verwisselen aan de actieve zijde, beginnend bij de onderste laag. Immers, zoals eerder aangegeven gebeurt dit in werkelijkheid ook. De gedachte hierbij is dat er altijd een verticaal evenwicht moet zijn dat zich ten tijde van een belasting automatisch herstelt met de daarmee gepaard gaande verplaatsingen, zie figuur 4. Opgemerkt dient te worden dat het reduceren c.q. omdraaien van de wandwrijvingshoek aan de actieve zijde resulteert in grotere, horizontale gronddrukken en dus grotere buigende momenten.

Kanttekeningen bij methode 1 1) Tijdsafhankelijke vervormingen: voor een homo-

Foto’s Joop Gijsbers Fotografie

Het verticale evenwicht van een verankerde damwand

Samenvatting Tegenwoordig worden veel damwandconstructies uitgevoerd met schroefinjectieankers die onder een hoek met de horizontaal worden aangebracht. Dit type verankering introduceert een verticale kracht op de damwand. Deze kracht dient door de ondergrond te kunnen worden opgenomen. Een berekening met de eindige elementen methode wordt voor kleine projecten vaak gezien als tijdrovend en daarom vermeden. Een alternatief hierop voor het toetsen van het verticale evenwicht is de slipmethode, zoals wordt beschreven in het handboek voor damwandconstructies (CUR 166, [1]). In dit artikel wordt deze methode voor het bepalen van het verticale evenwicht toegelicht en vergeleken met de qc-

methode. Bij beide methoden worden kanttekeningen geplaatst en worden aanvullingen gegeven. Tot slot worden de verschillen inzichtelijk gemaakt aan de hand van een case study en worden de resultaten vergeleken met de berekeningsresultaten volgens de eindige elementenmethode. Hieruit volgt dat voor grote bovenbelastingen op een damwand in slappe grondlagen de slipmethode, bij gebrek aan een programma gebaseerd op de EEM, een geschikte manier is om het verticale evenwicht te beschouwen. Voor kleine bovenbelastingen zou ook de qc-methode toegepast mogen worden waarbij het verticale evenwicht separaat van het horizontale evenwicht beschouwd mag worden.

Figuur 3 – Definitie positieve wandwrijvingshoek.

Figuur 4 – De slipmethode.

gene bodemopbouw van niet-cohesief materiaal lijkt de redenering volgens de slipmethode logisch. Echter, in de Nederlandse bodem komt vaak cohesief materiaal voor met een tijdsafhankelijk vervormingsgedrag. Indien op de damwand een bovenbelasting aangrijpt en aan het bodemmateriaal een weerstand langs de wand wordt ontleend, ontstaat een nieuwe evenwichtssituatie in de grond direct naast de damwand met lokaal een verticale spanningstoename en toenemende tijdsafhankelijke gronddeformaties als gevolg. 2) Negatieve kleef: het kan voorkomen dat tussen de onderkant van de damwand en een hoger gelegen tussenzandlaag slappe lagen aanwezig zijn. Deze zandlaag zou dan meer kunnen zakken dan de damwand. In dit geval mag aan de tussenzandlaag langs de wand geen schachtdraagvermogen worden ontleend. 3) Grote bovenbelasting: om een inschatting te kunnen maken van het verticaal draagvermogen, dient de relatieve verplaatsing van de damwand ten opzichte van de grondmoot achter de damwand bekend te zijn. Aangezien de verplaatsing van de damwand afhankelijk is van de grondverplaatsing en omgekeerd, gaat bij een grote

bovenbelasting de voorkeur uit naar een interactieberekening met behulp van een eindige elementenprogramma. Bij een bovenbelasting op de damwand resulterend in een gemiddelde schuifspanning tot 12,5 kN/m2 over de interface tussen damwand en grond aan beide zijden mag het verticale evenwicht separaat van het horizontale evenwicht worden beschouwd. Dit betekent dat het horizontale evenwicht middels een damwandberekening wordt gecontroleerd waarbij de wandwrijvingshoeken niet worden omgedraaid. Het verticale evenwicht dient in dit geval gecontroleerd te worden volgens de qc-methode. Wanneer de gemiddelde schuifspanning kleiner is dan 12,5 kN/m2 is de invloed van de verticale belasting op de interne krachtswerking en vervormingen namelijk minder dan 10%, volgens Lit [I]). 4) Schuifsterkte ondergrond: bij het omdraaien van de richting van de wandwrijving wordt aangenomen dat het korrelskelet deze schuifspanningen lokaal kan overdragen. De capaciteit van de grond wordt bepaald door de sterkte-eigenschappen en de lokaal heersende normaalspanning. Aangezien de schuifspanningen in verticale richting werken, betreft het hier de horizontale, effectieve spanningen. Geverifieerd dient te worden of de toe-

29


gekende schuifspanningen kunnen worden opgenomen door de ondergrond middels het bezwijkcriterium van Mohr-Coulomb.

Methode 2: de qc-methode In de eerste methode wordt de verticale draagkracht uit de diepere grondlagen bepaald door de relatieve verticale verplaatsing tussen damwand en grond en door de horizontale vervormingen van de damwand. In werkelijkheid zal een volgens de vigerende normen ontworpen damwand enige reservecapaciteit bezitten waarbij een voetinklemming optreedt. Ter plaatse van de inklemming zal het niveau van het maximale inklemmingsmoment per definitie overeenkomen met het niveau van het onderste dwarskrachtennulpunt. Als mag worden aangenomen dat onder dit punt de damwand ingeklemd is en de horizontale vervorming van de grond verwaarloosbaar klein is, kan het onderste deel van de damwand worden beschouwd als een ‘’funderingselement’’ met aan beide zijden schachtwrijving conform de berekeningsmethodiek uit de Eurocode 7 (Lit. [IV]), ook wel de qcmethode genoemd. De draagkracht vanuit de ondergrond wordt nu, in plaats van door de wandwrijvingshoek, bepaald door de in situ gemeten weerstand uit sonderingen. De actieve en passieve

Figuur 5 – De qc-methode.

grondwig worden verondersteld ter hoogte van het dwarskrachtennulpunt de damwand te snijden. Over het deel boven het dwarskrachtennulpunt wordt aangenomen dat de actieve gronddruk een neerwaartse component heeft en de passieve gronddruk een opwaartse, zie figuur 5.

Kanttekeningen bij methode 2 1) Grote verplaatsingen: volgens de CUR166 mag bij kleine bovenbelastingen op de damwand de qcmethode worden toegepast. Deze methode is ontwikkeld voor het beschouwen van het verticaal draagvermogen van palen met zowel horizontaal als verticaal weinig vervormingen. De relatieve, verticale verplaatsing waarbij de maximale schachtwrijving van funderingselementen wordt gemobiliseerd volgens de qc-methode is circa 25 mm (Lit [IV] en [V]). Indien een paalpuntdraagvermogen in rekening gebracht zou worden, geldt hiervoor een relatieve verplaatsing van 10% van de equivalente paalpuntdiameter (Deq) voordat het maximale puntdraagvermogen is gemobiliseerd. Voor zware damwanden met een noemenswaardig aandeel aan puntdraagvermogen, ligt de verplaatsing waarbij het maximale puntdraagvermogen bereikt wordt in dezelfde orde van grootte als de verplaatsing waarbij de maximale schachtwrijving optreedt. Als aanvulling op de voorwaarde uit de CUR166, betreffende kleine bovenbelastingen, kan daarom gesteld worden dat wanneer de te verwachten zettingen in de orde van grootte van 25 mm liggen, de qc-methode nog gebruikt mag worden. Bij grotere vervormingen zal niet meer draagkracht gegenereerd worden conform de lastzakkingsdiagrammen uit Eurocode 7. 2) Invloed van het intrillen: de draagkracht uit de ondergrond is gebaseerd op conusweerstanden zoals die met sonderingen zijn gemeten in onge-

Figuur 6 – Geometrie damwand Case Study.

roerde grond. Na het intrillen van een damwand kan niet meer worden gesproken van ongestoorde grond. In de Eurocode 7 wordt daarom gesteld dat de conusweerstanden in zand (d50 > 600 µm) tot ca. 70% van de gemeten waarden dienen te worden gereduceerd wanneer funderingselementen trillend worden aangebracht. In grind (d50 > 2mm) is de reductie zelfs 50%. 3) Plugvorming: plugvorming in damwandkassen is niet erg waarschijnlijk omdat de grond niet volledig wordt opgesloten. Het verschijnsel is enkel waarschijnlijk in kleiige gronden bij zeer hoge profielen met bijna evenwijdige wangen. Geadviseerd wordt om de situatie met en zonder plugvormig te beschouwen en de laagste waarde te hanteren, zoals ook beschreven in de CUR 166 ([I]). Bij plugvorming in de damwandkassen over het onderste deel van de damwand zal het oppervlak waarover wrijving gegenereerd wordt, verkleinen van het verfoppervlak tot 1 m2/m’. De schachtwrijving zal hierdoor in de meeste gevallen teruglopen ondanks het feit dat de wandwrijving per m2 toeneemt: tan(φ) over de interface tussen grond en plug, zie ook oranje lijn in figuur 8, in plaats van tan (δ). Het verlies aan schachtwrijving wordt gecompenseerd door een aanzienlijk aandeel aan puntdraagvermogen.

Case Study Bij wijze van voorbeeld is voor een bestaand project het verticaal evenwicht van een verankerde damwand beschouwd met beide methoden. De grondeigenschappen die gebruikt zijn voor de berekening, zijn opgenomen in tabel 1. Voor de wandwrijvingshoeken is δ = 2/3 ⋅ φ aangehouden met uitzondering van de veenlaag, waarvoor δ = 0 is aangehouden. In het ontwerp is gekozen voor een damwandpro-

30


fiel AZ24-700, verankerd met schroefinjectieankers onder een hoek van 45 graden. De in rekening te brengen terreinbelasting is 100 kN/m2, zie ook figuur 6. Voor dit geval zal het verticale evenwicht worden beschouwd. Opgemerkt wordt dat een grote bovenbelasting kan resulteren in additionele ankerkrachten door zakkende grond op de ankerstangen. Deze toename in ankerkracht verzorgt ook een extra verticale belasting op de damwand. Dit verschijnsel is hier verder buiten beschouwing gelaten. Op basis van de eerder gemaakte kanttekeningen zou een voorkeur voor een bepaalde methode uitgesproken kunnen worden indien de te verwachte zettingen bekend zijn. Uit een oriënterende berekening, zie ook figuur 7, blijken verticale verplaatsingen van de damwand in de orde van grootte van 200 mm op te treden en relatieve verplaatsingen van circa 100 mm. De slipmethode zou hier dus de voorkeur genieten. Om de verschillen inzichtelijk te maken zijn beide methoden uitgewerkt.

Controle van het verticale evenwicht met de slipmethode Aangezien de verticaal ontbonden krachten die op de damwand werken zonder aanpassing in DSheet Piling geen evenwicht maken, is dit een illustratief voorbeeld. Wanneer de wandwrijvingshoeken in opeenvolgende lagen van één meter handmatig van teken worden verwisseld, is na 5 meter een evenwicht te bereiken. De wandwrijvingshoek is dan aan de actieve zijde tussen NAP -18,00 m tot NAP -13,00 m als negatief ingegeven. In deze situatie maakt de verticale belasting uit de actieve wig, het eigen gewicht van de damwand en de verticale component van de ankerkracht evenwicht met de verticale componenten van de passieve wiggen onderin aan beide zijden van de damwand.

HET VERTICALE EVENWICHT VAN EEN VERANKERDE DAMWAND

Figuur 8 – Controle op lokaal bezwijken grond.

B.K. laag +1,30 -5,00 -9,50 -11,00 -15,00 -24,00

Figuur 7 – Zettingsberekeningen grond damwand Case Study.

grond soort

ȍdr/sat

Ƞ'

c’

[kN/m2]

[ ]

[kPa]

[x1000kPa]

Zand Veen Klei Klei Klei Zand, matig

18/20 11/13 18/19 18/19 17/17 18/20

30 15 22 22 20 30

0 2,5 0 0 5 0

10 2 6 3 4 20

.

kh

Tabel 1 - Gebruikte grondeigenschappen voor de Case Study

Met zettingsberekeningen van zowel de damwand, onder invloed van de verticale component van de ankerkracht, als de ondergrond direct naast de damwand, onder invloed van de hoge terreinbelasting, is een inschatting te maken van de relatieve verplaatsing. De resultaten hiervan zijn weergegeven in figuur 7. Aangenomen wordt dat de afdracht van belasting naar de ondergrond halverwege de laag waarover de wandwrijvingshoeken worden omgedraaid, begint. Hiermee kan een inschatting worden gemaakt van de spanningstoename op het niveau van de onderkant van de damwand als de spreidingshoek bekend is. Hiervoor kan een hoek van 2:1 worden aangehouden. Vervolgens kan middels een zettingsformule de verticale verplaatsing van de grond onder de damwand worden ingeschat. Hiermee is de zetting van de damwand bepaald, zie blauwe lijn in figuur 5. In dit geval is gebruik gemaakt van de formule van Koppejan. De verticale verplaatsingen van de grond direct naast de damwand kunnen worden beschouwd met een programma als D-settlement, zie rode lijn in figuur 7.

200 mm, zie figuur 7. In werkelijkheid zal bij zetting van de damwand ontspanning van het anker optreden waardoor een extra horizontale verplaatsing mogelijk wordt, maar de verticale belasting ten gevolge van de ankerkracht juist afneemt. Dit effect wordt uiteraard niet meegenomen in DSheet Piling. De ontwerper dient hierop bedacht te zijn.

Met deze zettingsberekeningen kan worden aangetoond dat de damwand harder zal gaan zakken dan de omliggende grond tussen NAP -13,00 m en NAP -18,00 m. Hierbij dient opgemerkt te worden dat het aangetoonde evenwicht pas optreedt na een berekende zetting van de damwand van circa

Met de in D-Sheet Piling berekende horizontale gronddrukken kan middels bovenstaande formule worden aangetoond dat de ondergrond over het rechte oppervlak van de damwandkas een schuifkracht kan leveren van: Rd = 265 kN/m’

In D-sheet Piling wordt de schuifkracht per meter damwand berekend door de horizontale gronddrukken te vermenigvuldigen met tan (δ) en het verfoppervlak. Daarnaast dient te worden geverifieerd of de ondergrond de toegekende schuifspanningen tussen NAP -13,00m en NAP -18,00m kan opnemen. Het oppervlak waarover diezelfde schuifspanningen door de ondergrond overgebracht worden is namelijk kleiner dan het verfoppervlak, namelijk het oranje oppervlak in figuur 8. De controle op lokaal grondmechanisch bezwijken gebeurt middels het bezwijkcriterium van MohrCoulomb: τ = c’ + σ’hor · tan(φ’)

31


Dit is groter dat de sommatie van de verticale belasting uit de ankerkracht, de resulterende verticale belasting uit de actieve en passieve grondwiggen en het eigen gewicht van de damwand (Fs;d = 258 kN/m’). Hiermee is met de slipmethode aangetoond dat uiteindelijk een evenwicht zal heersen.

Controle van het verticale evenwicht met de qc-methode Volgens een damwandberekening zonder negatieve wandwrijvingshoek blijkt het dwarskrachtennulpunt op NAP -13,00 m te liggen. De qcmethode gaat dan uit van een schachtdraagvermogen tussen NAP -13,00 m en de onderkant van de damwand gebaseerd op de conuswaarden uit de representatieve sondering. De kleiige laag op deze diepte heeft een conuswaarde van 1,0 MPa. Aangezien de lagen waarin gefundeerd wordt uit klei bestaan, dient volgens Eurocode 7 ([7]) te worden uitgegaan van aangepaste parameters: αs qs;max;z;i Δℓ Os;ΔL;gem ξ3 ξ4 γs

= 0,02 (conform §7.6.2.3) = 1,0 MPa = 5,0 m x 2 = 10 m = 1,38 m2/m’ = 1,26 (conform §A.3.3.3) = 1,26 (conform §A.3.3.3) = 1,2 (conform §A.3.3.2)

Het verticaal draagvermogen kan dan worden

kleilaag is immers in de andere methoden ook niet meegenomen. Uit de berekeningsresultaten, zie figuur 9, is te herleiden dat aan de actieve zijde tussen NAP 5,00 m en NAP -15,00 m een omslagpunt aanwezig is waarbij de relatieve verplaatsing van richting verandert. Eerder was met de slipmethode voor dit omslagpunt een niveau van NAP -13,00 m ingeschat. Ook met dit EEM model lijkt de verticale verplaatsing van de damwand in de orde van grootte van 30 cm te liggen alvorens een evenwicht bereikt wordt.

Figuur 9 – Berekeningsresultaten EEM.

bepaald volgens Eurocode 7, uitgaande van een verwaarloosbaar puntdraagvermogen:

In het EEM model wordt niet alleen de damwand beschouwd, maar de gehele geometrie. Met dit model is dan ook een goed inzicht verkregen in de interactie tussen damwand en omliggende grond. Op basis van de berekeningsresultaten kan geconcludeerd worden dat de slipmethode vergelijkbare resultaten geeft als de eindige elementen methode en dat de slipmethode voor grote verplaatsingen, indien toelaatbaar, beter geschikt is dan de qc-methode.

3) Aan de hand van een Case Study is in dit artikel onderzocht welke methode het meest geschikt is voor de controle op het verticale evenwicht. Uit de berekeningsresultaten blijkt, voor een damwand met relatieve verticale verplaatsingen veel groter dan 25 mm, de slipmethode beter geschikt voor het bepalen van het verticale draagvermogen dan de qc-methode. Bij de slipmethode is de damwandlengte waarover de grondweerstand gemobiliseerd wordt namelijk afhankelijk van de relatieve verplaatsing tussen grond en damwand terwijl de ‘’dragende‘’ damwandlengte in de qcmethode beperkt is tot het dwarskrachtennulpunt. Ter verificatie is een berekening gemaakt met de eindige elementen methode. Hiermee werden vergelijkbare resultaten gevonden die de voorkeur voor de slipmethode bij grote verticale verplaatsingen bevestigt. 4) Tot slot blijft de bepaling van het verticale draagvermogen een interactieprobleem en zijn de grondverplaatsing en de verplaatsing van de damwand van elkaar afhankelijk. Bij grote belastingen verdient een eindige elementenprogramma daarom altijd de voorkeur.

Conclusie Rs;d Rs;k

= Rs;k / γs = min {Rs;cal;gem/ ξ3; Rs;cal;min/ ξ4}

In deze situatie blijkt het schachtdraagvermogen op basis van de slechtste sondering maatgevend: Rs;d = Os;ΔL;gem · ∫ qs;max;z;i · αs;i dz / ( ξ4 · γs) = 183 kN/m’ Hieruit volgt: Rs;d < Fs;d De verticale draagkracht volgens de qc-methode blijkt in dit geval niet voldoende om in het verticale evenwicht te voorzien. De damwandlengte dient volgens deze methode te worden vergroot.

Beschouwing met de eindige elementen methode Om te achterhalen welke methode het meest geschikt is voor het bepalen van de verticale draagkracht bij grote bovenbelastingen, is ter verificatie met behulp van een eindig elementen model dezelfde damwandberekening uitgevoerd. De wandwrijvingshoeken worden in dit geval meegenomen als reductiefactor op de sterkte-eigenschappen van de grond in een vooraf gedefinieerde laag direct langs de damwand, middels de interfacewaarde. Gekozen is voor een waarde van Rinter = 0,67. De relatieve verplaatsing wordt automatisch meegenomen in het constitutieve model, in dit geval het Hardening Soil model van Plaxis. In de berekening is bewust gekozen voor het achterwege laten van een veer onderaan de punt van de damwand voor een juiste vergelijking met de andere methoden. Een puntdraagvermogen in de

1) De slipmethode, waarbij de wandwrijvingshoek wordt omgedraaid bij onvoldoende verticaal draagvermogen, is een manier om het verticale evenwicht aan te tonen. Echter, het ontlenen van wandwrijving aan cohesieve lagen kan resulteren in doorgaande vervormingen in de tijd. Voor de slipmethode kan dan ook gesteld worden dat deze methode niet zonder meer gebruikt mag worden. Wanneer middels deze methode wordt aangetoond dat een verticaal evenwicht heerst, dient eveneens een indicatie van de zettingen te worden verkregen waarbij dit evenwicht bereikt wordt en of dit toelaatbaar is voor de functie van de damwand. Daarnaast dient geverifieerd te worden of de toegekende schuifspanningen lokaal kunnen worden opgenomen door de ondergrond middels het bezwijkcriterium. 2) Volgens de CUR166 mag bij kleine bovenbelastingen op de damwand de qc-methode worden toegepast. Deze methode is ontwikkeld voor het beschouwen van het verticaal draagvermogen van palen met zowel horizontaal als verticaal weinig vervormingen. De relatieve, verticale verplaatsing waarbij de qc-methode voor funderingselementen nog van toepassing is, ligt voor zware damwandprofielen in de orde van grootte van 10% van de equivalente paalpuntdiameter, ongeveer 25 mm. Als aanvulling op de voorwaarde uit de CUR166, betreffende kleine bovenbelastingen, kan daarom gesteld worden dat wanneer de te verwachten relatieve zettingen in deze orde van grootte liggen, de qc-methode nog gebruikt mag worden.

32


Referenties [1] Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving, Damwandconstructies – 5e druk, Publicatie 166 deel 1 & 2, Gouda, 2005. [2] Hoesch, Spundwand und Profil, Spundwandhandbuch Berechnung, Dortmund, 2006. [3] Nederlands Normalisatie instituut, Geotechniek TGB 1990, Basiseisen en belastingen, NEN 6740, Delft, 2006. [4] Nederlands Normalisatie Instituut, Geotechniek, Berekeningsmethode voor funderingen op palen - Drukpalen, NEN 6743-1, Delft, 2006. [5] NEN 9997-1: 2010, Geotechnisch ontwerp van constructies – samenstelling van NEN-EN 1997-1, NEN-EN 1997-1/C1 Correctie, NEN 1997-1/NB nationale bijlage en NEN 9097-1 aanvullingsnorm bij NEN-EN 1997-1, Delft, 2010. [5] Best, H. & Havinga, H., Cursusmap gevorderdencursus D-Sheet Piling, Delft, maart 2011. [6] Visschedijk, M. A. T., Msheet version 8, Design of diaphragm and Sheet Pile walls, Delft, 2010. [7] Verruijt, A., Grondmechanica. Herzien door S. van Baars, Delft, 2009. [8] McShane, Steel sheet piling used in the combined role of bearing piles and earth retaining members, Proceedings of the 4th international conference on piling and deep foundations, Stresa, Italy, 1991.

SBR info

Cursussen Trillingsrichtlijnen in de praktijk

Verdiepingscursus 27 november 2012 De verdiepingscursus behandelt vooral de dagelijkse praktijk van het meten en beoordelen van trillingen. De cursus gaat in op het uitvoeren van metingen, het kiezen van geschikte meetapparatuur en het plaatsen daarvan. De deelnemers voeren in groepen zelf trillingsmetingen uit en registreren de resultaten. Vervolgens behandelt de cursus de interpretatie van de meetresultaten, zodat de deelnemers daarna hun eigen meetresultaten kunnen beoordelen en zelf een rapportage samenstellen. BESTEMD VOOR... De verdiepingscursus richt zich op medewerkers die zelfstandig metingen moeten uitvoeren en de resultaten interpreteren en beoordelen. Bijvoorbeeld medewerkers van bedrijven die zich met trillingsmetingen bezighouden en direct betrokkenen, zoals medewerkers van bouwbedrijven en toezichthoudende instanties. RESULTAAT De verdiepingscursus biedt de cursist de kennis om zelfstandig trillingsmetingen uit te voeren binnen het kader van de SBR-richtlijnen. Bovendien ontstaat een beter begrip. Daardoor kunnen rapporten beter beoordeeld worden.

Tijd Locatie Prijs

9.30 – 16.00 uur SBR, Stationsplein 45, Rotterdam € 495 exclusief BTW per cursist Na afloop ontvangen de cursisten een certificaat van deelname.

Aanmelden en meer informatie De door SBR uitgegeven ‘Meet- en beoordelingsrichtlijnen Trillingen’ zijn de Nederlandse standaard rond schade aan gebouwen en hinder voor personen door trillingen. Hoewel de richtlijnen helder beschrijven hoe metingen moeten worden uitgevoerd en hoe de resultaten moeten worden beoordeeld, vraagt de juiste toepassing zeker ook deskundigheid. Uit de vele vragen die SBR krijgt over trillingen en de beoordeling van metingen, blijkt dat die deskundigheid niet altijd in voldoende mate aanwezig is. Daarom organiseren SBR en Cauberg-Huygen een basiscursus en een verdiepingscursus om deze deskundigheid te bevorderen.

Basiscursus 9 oktober 2012 De basiscursus behandelt het fenomeen trillingen en de invloed daarvan op mensen en gebouwen. De richtlijnen A (schade aan gebouwen), B (hinder voor personen in gebouwen) en in beperkte mate C (storing aan apparatuur) worden behandeld. Trillingen hebben verschillende bronnen: tijdelijk, bijvoorbeeld door bouwactiviteiten, en periodiek, bijvoorbeeld bij spoorwegen. Beide aspecten komen aan de orde. Er wordt verder een eenvoudige meting uitgevoerd om het verkrijgen van meetresultaten toe te lichten en de methode van beoordelen te tonen. BESTEMD VOOR... De basiscursus is bedoeld voor medewerkers die in hun dagelijks werk te maken kunnen krijgen met trillingshinder en/of hierover rapportages moeten lezen en beoordelen. Bijvoorbeeld uitvoerders en projectleiders van bouwbedrijven en opdrachtgevers, toezichthoudende instanties en gemeenten. RESULTAAT De basiscursus stelt de deelnemer in staat een trillingsrapport te begrijpen en te beoordelen. De cursist is vertrouwd met de technische begrippen die bij trillingen horen en kan deze kennis toepassen in relatie tot schadezaken of aanvragen van milieuvergunningen. Bovendien bereidt de basiscursus uitstekend voor op de verdiepingscursus.

33


Aanmelden kan via www.sbr.nl/agenda. Hier vindt u ook nog andere bijeenkomsten en cursussen. Voor meer informatie neem contact op met Bram van der Valk [email protected] of 010-206 5959.

The Magic of of Geotechnics The Magic Geotechnics Dr. Jurjen van Deen Deltares

De veldproef – publiekstrekker of wetenschap? Het uitvoeren van geotechnische experimenten op grote schaal mag zich de laatste jaren in een ongekende populariteit verheugen. Bij de IJkdijk in Oost-Groningen worden complete dijklichamen gebouwd van ware afmetingen en tot bezwijken gebracht door ze te belasten met containers op de dijk, met hoog water tegen de dijk en met eroderend zand onder de dijk. Spectaculair en tegelijk informatief om te bezien of en waar er verborgen veiligheid in een dijkontwerp zit. Ook een geweldige kans voor innovatieve bedrijfjes en bedrijven om te laten zien wat hun bijzondere meetinstrumenten kunnen betekenen voor het monitoren van de dijk. Maar grootschalige experimenten zijn niet goedkoop. Wat maakt ze dan toch zo populair bij beleidsmakers en financiers? Grootschalige veldproeven zijn bedoeld om meer te weten te komen over het gedrag van grond. Of van een constructie in de grond – meestal de wisselwerking tussen grond en een constructie: een

hard, betonnen of stalen object, soms ook een soft element zoals een geotextiel. In 100 jaar grondmechanica is natuurlijk al een hoop bedacht en in theorieën en ontwerpformules neergelegd. Maar grond is weerbarstig en laat zich niet zo gemakkelijk in formules vangen. Als materiaal is grond niet lineair – twee maal zoveel druk geeft niet twee maal zoveel vervorming – en niet elastisch – als je de druk wegneemt veert het materiaal niet terug – en reageert traag – nú de druk verhogen geeft jarenlang vervorming. En als verschijnsel in de ondergrond is grond heterogeen, ruwweg opgebouwd in lagen maar ook in de horizontale richting allesbehalve constant van eigenschappen. Wat kunnen we nu leren van een veldproef? Laten we allereerst aannemen dat de proeflocatie goed geïnstrumenteerd is. Dat is niet vanzelfsprekend en ook niet triviaal. Sinds de Bergambachtproef in 2001 hebben we daar de nodige ervaring mee opgedaan. Bergambacht was de eerste keer dat de

instrumentatie van een veldproef expliciet risicogestuurd werd ontworpen met behulp van de in Delft Cluster ontwikkelde Hermes-systematiek. Dat hield in het systematisch inventariseren van de mogelijke faalmechanismen, van de dijk, maar ook van de meetopzet en de instrumentatie zelf. Die systematische aanpak had een grote overtuigingskracht naar de opdrachtgever: het oorspronkelijk begrote monitoringbudget werd meer dan verdubbeld omdat de analyse bespreekbaar maakte wat de consequenties waren van te weinig meten bij zo’n kostbare onderneming. De IJkdijk heeft een wat ander karakter. Het is geen bestaande situatie zoals bij de Bergambachtproef of meer recent de Markermeerdijkproef, maar het is een echte modelproef, op schaal 1:1. Er wordt een geïdealiseerde dijk aangelegd, die is gericht op het onderzoeken van een bepaald mechanisme: om bijvoorbeeld piping te onderzoeken heb je wel een zandlaag onder dijk nodig. Als we een specifiek mechanisme willen onderzoeken bij een natuurlijke dijk wordt er dus nog wat meer creativiteit gevraagd, want daar hebben we grondomstandigheden niet in de hand. Bij de Bergambachtproef was een reëel risico dat de dijk buitenwaarts zou afschuiven in plaats van binnenwaarts en daar moest met de belasting dus rekening mee worden gehouden. De voorgaande alinea’s schetsen meteen wat beperkingen. In de natuur gaat de dijk onderuit door het mechanisme dat het eerst optreedt. Als de dijk te laag is loopt het water er overheen en is macrostabiliteit geen issue. De erosiebestendigheid wel, natuurlijk. In een veldproef willen we iets leren over een mechanisme. Eén mechanisme. Dat vraagt idealisatie bij het opbouwen van de modeldijk en creativiteit bij het definieren van je testprogramma. In de macro-stabiliteitsproef bij de IJkdijk bestond de bezwijkbelasting op het dijklichaam uit het snel vullen van de zandkern van de dijk, nauwelijks een realistische weergave van de situatie van hoog water tegen de dijk. Toch maakt het doorrekenen van deze proefopstelling de meetresultaten zinvol voor de studie van het fenomeen macro-stabiliteit. Een beperking van een veldproef is ook dat je extreme situaties niet kunt nabootsen. Hoog water tegen een dijk is nog redelijk te creëren met een damwand die als zwembad tegen de dijk aanstaat.

Markermeerdijkproef naar in-situ sterkte van veen.

34


The Magic of Geotechnics Maar golfklappen van een storm met windkracht 9 daar overheen, dat is wat veel gevraagd voor een veldproefopzet. Het effect van overslaand water is dan wel weer te beproeven door grote bakken met water over het binnentalud uit te storten. Kortom, je moet deelmechanismen identificeren en die zo zuiver mogelijk proberen te meten. Hoewel het vullen van een dijk nauwelijks een realistische weergave van een natuurlijke belasting is, blijkt zo’n grootschalige proef toch een hoog geloofwaardigheidsgehalte te hebben, veel meer dan een proef in het laboratorium hoewel elke wetenschapper zal zeggen dat daar de omstandigheden optimaal zijn, het model gecontroleerd kan worden opgebouwd, en er een veel grotere variëtiet van proeven kan worden uitgevoerd voor hetzelfde geld. Voor een wetenschappelijk verantwoord experiment is het de kunst om het onderzoekgebied tot één fenomeen te beperken, oftewel het fenomeen dat je wilt bestuderen te isoleren. Die beperking is nodig omdat je anders door de bomen het bos niet meer ziet. Vanuit dat oogpunt is een veldproef maar matig informatief.

Backcasting – achteraf voorspellen, terugrekenen – kan altijd, maar het resultaat van een proef is de resultante van vele oorzaken die tot één gevolg leiden en je kan net zolang met parameters spelen tot het model de metingen volgt maar de vraag is wat je daar – wetenschappelijk gezien – van leert. Juist de combinatie van laboratoriumproeven en veldproeven is daarom sterk. Er is een groot verschil tussen een overtuigende proef en een wetenschappelijk gefundeerde proef, dat blijkt. Het overtuigingspotentieel van grootschalige proeven is een gouden kans voor de geo-engineering. Beleidsmakers, financiers en het publiek zijn ermee te overtuigen en enthousiast te maken voor het vakgebied, voor het doen van onderzoek en voor het concept ‘meten is weten’. Aan de geo-engineers de uitdaging om ondanks alle mitsen en maren die aan grootschalige veldproeven kleven dit enthousiasme te voeden en tegelijk het maximum aan relevante informatie uit de proefopzet te halen. En dat is heel wat, in deze wereld van fact free politics waar zelfs de cijfers van het CPB ‘ook maar een mening’ zijn.

Golfoverslagproef Noord-Friesland.

Bouwput A2 Tunnel Maastricht Diepe ontgraving en kerende wanden in Kalksteen

ir. J.H. van Dalen Senior Geotechnisch adviseur, Avenue2 / Strukton

ir. J.R. Salazar Geotechnisch adviseur, Avenue2 / Strukton

Foto 1 – Overzicht traject.

Foto 2 – Doorsnede tunnel.

Inleiding Momenteel is de uitvoering van het project A2 Maastricht door Avenue2 in volle gang. Avenue2 is een projectorganisatie, bestaande uit aannemersbedrijven Strukton en Ballast Nedam. Deze projectorganisatie is in het leven geroepen om de integrale gebiedsontwikkeling A2 Maastricht te realiseren. Het plan de Groene Loper zorgt voor een goede bereikbaarheid van Maastricht, doorstroming op de A2 en nieuwe kansen voor de ontwikkeling van de aangrenzende buurten door betere verkeersveiligheid en stedelijke vernieuwing van Maastricht-Oost. Het project omvat onder meer vervanging van de bestaande A2 door Maastricht door een 2,3 km lange dubbeldekstunnel. Deze in-situ te storten betonnen tunnel wordt gerealiseerd binnen een droge bouwput van 30 m breed bij 16 m diep. De kerende wanden van de bouwput bestaan voor het overgrote deel uit in een cement-bentonietsleuf afgehangen stalen damwanden, ondersteund door stempelramen. Een kenmerkende doorsnede is weergegeven in figuur 1. Bijzonderheid in dit project is de grondopbouw, die voor een belangrijk deel bestaat uit kalksteen behorend tot de Formatie van Maastricht. Een

Figuur 1 – Doorsnede bouwput met tijdelijke stempels en tunnel.

belangrijk aspect in het ontwerp is de vaststelling van de geotechnische parameters van de grondlagen. Complicerende factor daarbij is dat de ervaring met de aanwezige kalksteen beperkt is, terwijl de sterkte-eigenschappen een aanzienlijke invloed kunnen hebben op het ontwerp, mede vanwege de aanwezigheid van zowel gebouwen als de bestaande A2 direct naast de te realiseren bouwkuip. Ook de keuze voor een realistisch berekenings-model voor de kerende wanden speelt hierbij een belangrijke rol.

36


In dit artikel wordt nader ingegaan op de vaststelling van de parameters en de keuze voor het berekeningsmodel. Tevens wordt de eventuele noodzaak tot verbetering van de kalksteen in de passieve zone van de kerende wanden besproken. Hierbij wordt ingezoomd op het deel van de bouwput ten Noorden van de Voltastraat, omdat de kalksteen in dit deel van het traject aanmerkelijk minder gecementeerd en zwakker is dan ten zuiden van de Voltastraat. Tenslotte wordt aange-

Samenvatting Momenteel is in Maastricht de bouw van de A2 tunnel in de kalksteen in volle gang. Voor de tijdelijke wanden van de bouwkuip blijkt de door de ondergrond te leveren passieve weerstand in het noordelijke deel van het traject sterk bepalend. Uit het grondonderzoek wordt echter geconcludeerd dat er sprake is van een behoorlijke restonzekerheid met betrekking tot deze weerstand. Teneinde toch

een robuust ontwerp te verkrijgen, zonder de economie uit het oog te verliezen, wordt in dit project de “Observational method” toegepast. In dit eerste deel wordt de onzekerheid geschetst; in het volgende deel wordt de uitwerking van de Observational method toegelicht.

Figuur 2 – Proefresultaten voor de kalksteen zuidelijke deel.

geven hoe in dit project wordt omgegaan met onzekerheid over de sterkte van de kalksteen.

Uitvoeringsprincipe Voor het grootste deel van het traject zijn ingetrilde of geheide wanden niet toepasbaar in verband met trillingsoverlast in de omgeving en de harde ondergrond. Om deze reden is voor het grootste deel van het traject gekozen voor stalen damwanden, te installeren in cement bentonietsleuven. Voor zover mogelijk zullen deze wanden worden teruggewonnen nadat de tunnel is afgebouwd. In doorsneden waar de tunnel op korte afstand grenst aan 2 relatief hoge appartementengebouwen (resp. 5 en 10 verdiepingen hoog), worden vanwege de hoge benodigde buigstijfheid lokaal diepwanden toegepast. Na het aanbrengen van de kerende wanden vindt droge ontgraving van de bouwput plaats, terwijl de grondwaterstand binnen de bouwput geleidelijk wordt verlaagd door middel van deepwellen. De benodigde horizontale steun voor de kerende wanden wordt ontleend aan tijdelijke stempels en in de eindfase aan beide vloeren en dak. Het diepste ontgravingsniveau ligt op circa 16 m onder maaiveld (NAP+31.5m). Een kenmerkende doorsnede is weergegeven in figuur 1. De benodigde passieve grondweerstand tijdens de diepste ontgraving wordt uitsluitend ontleend aan de kalksteen.

Grondonderzoek en grondopbouw Het grondonderzoek bestaat uit boringen, laboratoriumproeven [1, 2], sonderingen en SPT´s.

Figuur 3 – Proefresultaten voor de zeer zwakke kalksteen noordelijke deel (let op: afwijkende schaal t.o.v. fig.2).

Tevens is geofysisch onderzoek uitgevoerd [3], teneinde informatie te verkrijgen over laagscheidingen en de aanwezigheid van anomalieën zoals breuken en Karstverschijnselen in de kalksteen. Vanwege de aanwezigheid van relatief harde steenlagen zoals vuursteen, was uitvoering van sonderingen niet in alle gevallen mogelijk. Direct onder maaiveldniveau wordt een ophooglaag van 3 à 4 m aangetroffen. De grondwaterstand ligt eveneens op circa 3 à 4 m onder maaiveld. Onder de ophooglaag bevindt zich een 8 tot 10 m dikke zanderige grindlaag, waaronder kalkareniet (Engels: ‘calcarenite’) en carbonaatzanden, in dit artikel aangeduid met kalksteen. In het zuidelijke deel betreft dit matig zachte kalksteen, afgedekt door een circa 1 m dikke laag zwakkere verweerde kalksteen. In het onderzoek zijn geen duidelijke breuken aangetoond, zelfs niet in een geologisch bekende breukzone ter hoogte van de Voltastraat [2]. De kalksteen direct onder de grindlaag is zeer zwak. In het trajectdeel ten noorden van de Voltastraat is de dikte van deze zeer zwakke laag meerdere meters, terwijl deze in het zuidelijke deel veel geringer is. Daarnaast blijkt uit het grondonderzoek ook dat de laag direct onder deze zeer zwakke laag in het zuidelijke deel beter gecementeerd is. De zwakkere kalksteenlagen in het noordelijke deel, de lagen van Meerssen, Nekum, Emaël en het bovenste deel van de Schiepersberg, werden gevormd in een periode waarin sprake was van een erg warm klimaat. Hierdoor werden de mini fossielen die in de kalksteen zijn opgenomen direct gecementeerd na be-

37


zinking op de zeebodem. Door de hoge snelheid waarmee dit proces plaatsvond is de cementatie van deze relatief grove kalksteen erg zwak. De eerdere sedimenten uit de lagen van Gronsveld, Valkenburg en Lanaye (formatie van Gulpen) werden afgezet onder koudere omstandigheden, zo-dat de cementatie veel langzamer verliep, met als gevolg een fijnere structuur en aanzienlijk hogere sterkte. [4]. Dit alles heeft ertoe geleid dat de bovenste 15 à 20 m kalksteen in het noordelijke deel aanzienlijk minder sterk is dan in het zuidelijke deel, waardoor de door de ondergrond mobiliseerbare passieve weerstand in het noordelijke deel van het traject ook minder is dan in het zuidelijke deel.

Laboratoriumproeven De sterkteparameters van de kalksteen zijn bepaald aan de hand van de volgende typen laboratoriumproeven: - Eén-axiale drukproeven (Unconfined compression tests) - Directe Schuifproeven - Triaxiaalproeven Het grootste deel van de één-axiale drukproeven leverde sterktes (UCS waarden) op van 0,03 tot 2MPa voor het noordelijke deel, en 2 tot 4 MPa voor het zuidelijke deel en noordelijk in diepere lagen. De relatie tussen verzadigd volumegewicht en UCS waarde voor de sterkere diepe en zwakkere toplaag zijn weergegeven in respectievelijk figuur 2 en 3. Uit figuur 2 kan een duidelijke relatie tussen UCS

waarde en volumegewicht voor de kalksteen in het zuidelijke deel worden aangetoond, terwijl uit figuur 3 deze relatie voor de kalksteen uit het noordelijke deel niet wordt gevonden. Opmerkelijk is echter dat er in figuur 3 wel een relatie wordt gevonden met het laboratorium dat de proeven heeft uitgevoerd, laboratorium 2 vindt zeer veel waarden <0,1 MPa en laboratorium 1 nauwelijks. Een mogelijke verklaring hiervoor zou kunnen worden gevonden in de niet gelijke diameter van de beproefde monsters. Boormethode en monsterdiameter tijdens het boren waren weliswaar in beide gevallen gelijk (Kernboren, diameter 10 cm), echter laboratorium 2 heeft de monsters voor beproeving getrimd tot 5 cm diameter. Bij de zwak-

Figuur 4 – Kenmerkend resultaat van een triaxiaalproef op verweerde kalksteen.

kere monsters waarom het hier gaat, was dit trimmen niet zonder zichtbare schade mogelijk met bitdrilling en is dit handmatig gedaan. Aannemelijk is dat tijdens deze fase, ondanks zorgvuldig werken, een extra kans is geïnitieerd op het ontstaan van microscheuren in het monster. Zeker in die gevallen waarin het materiaal van nature al zwakker is. Het laatste verklaart tevens dat er voor de sterkere, kalksteen uit het zuidelijke deel geen significant verschil tussen beide laboratoria is gevonden is (zie fig. 2 en 3). Een andere, ook niet geheel uit te sluiten verklaring zou kunnen zijn dat laboratorium 1 juist de betere monsters heeft gebruikt voor het uitvoeren van de proeven, omdat monsters van sterker materiaal nu eenmaal gemakkelijk te verwerken en in te bouwen zijn in het proefapparaat. Als dat laatste de werkelijke verklaring zou zijn, zou de door laboratorium 2 gevonden variatie in UCS waarden representatief kunnen zijn voor de werkelijkheid. Volgens verwachting treedt bij grotere rekken breuk van de cementatie op, met als consequentie afname van de cohesie. Dit wordt bevestigd door de resultaten van de triaxiaalproeven (CD, singlestage, spanningen resp. 60, 120 en 180 kPa). Het blijkt dat in de meeste gevallen bij grote rekken enige afname van de sterkte optreedt, zie ook figuur 4. Overigens is er bij grote deformatie nog steeds sprake van enige (schijnbare) cohesie. Op verkneed materiaal zijn tevens directe schuif-

Figuur 5 – Vergelijking sondering en UCS waarden naastgelegen boring.

proeven uitgevoerd om de reststerkte bij grote deformatie vast te stellen. Uit deze proeven blijkt een gemiddelde hoek van inwendige wrijving van 34°, met een beperkte variatie (variatie coëfficient 0.02).

Sterkteparameters en laagindeling Ten behoeve van de berekeningsmodellen zijn alle resultaten omgezet naar waarden voor de hoek van inwendige wrijving φ’ en cohesie c’. Voor het omrekenen van de UCS waarden is de volgende relatie gebruikt [5]:

Met qu de sterkte die volgt uit de de één-axiale drukproeven. De hierbij aangehouden phi is gebaseerd op de gevonden waarde uit de directe schuif- en triaxiaalproeven bij grote rek. Op basis van de resultaten van laboratorium 1 en de boorbeschrijvingen is voor het noordelijke deel door dit laboratorium een indeling van de kalksteen gemaakt in 3 lagen, resp. van boven naar beneden: - de verweerde toplaag met een dikte verlopend van 1 tot 5 m, - een tussenlaag, iets sterker dan de toplaag, met een dikte van 5 tot 15 m. Vanaf 25 a 30 m onder maaiveld de relatief sterke kalksteen met eigenschappen, zoals die in het zuidelijke deel vanaf vrijwel de top van deze formatie worden aangetroffen. Op basis van de resultaten van laboratorium 2 komt men tot een aanmerkelijk ongunstiger beeld voor de sterkteparameters van de hoogste lagen, waarbij bovendien het onderscheid tussen de bovenste 2 lagen niet zou kunnen worden gemaakt. De op basis van de resultaten van laboratorium 1 en 2 verkregen parameters zijn weergegeven in tabel 1.

Figuur 6 – Met MSEEP berekende waterdrukpotentiaal (stijghoogte) in de kalksteen over de tunneldoorsnede

38


BOUWPUT A2 TUNNEL MA ASTRICHT DIEPE ONTGRAVING EN KERENDE WANDEN IN K ALKSTEEN

Lab. 1

Lab. 2

Toplaag

Φ’ = 32,5° c’ = 20 kPa

Φ’ = 32,5° c’ = 8 kPa

Tussenlaag

Φ’ = 32,5° c’ = 40 kPa

Φ’ = 32,5° c’ = 8 kPa

meter trimmen van de monsters van laboratorium 2, maar niet uit te sluiten valt dat er toch in-situ sprake zou zijn van een grote spreiding. Om deze reden is met een grote onzekerheid rekening gehouden in het verdere ontwerp voor het noordelijke deel. De sterkte van de kalksteenlagen heeft vooral grote invloed op de passieve weerstand van de kerende wand.

Onderlaag

Φ’ = 32,5° c’ = 80 kPa

Φ’ = 32,5° c’ = 80 kPa

Geohydrologie

Tabel 1 Sterkteparameters kalksteen (representatieve waarden)

Aanvullend sondeeronderzoek Om het inzicht in de sterkte in-situ te verhogen zijn aanvullende sonderingen uitgevoerd, op 5 locaties in de directe nabijheid van bestaande boringen (afstand 2 tot 5 m). Hierbij is de relatie gelegd tussen waargenomen conusweerstand en de UCS waarde uit de laboratoriumproeven. Een kenmerkend voorbeeld van deze vergelijking is weergegeven in figuur 5. Uit de aanvullende sonderingen wordt geconcludeerd dat er sprake is van enige inhomogeniteit. Deze inhomogeniteit is echter minder dan verwacht zou worden, indien inhomogeniteit de enige verklaring zou zijn voor de in de de één-axiale drukproeven door laboratorium 2 gevonden variatie. Bovendien blijkt er absoluut geen verband tussen de niveau’s waarop de zeer lage UCS waarden door laboratorium 2 worden gevonden en de niveau’s waar de conusweerstand lager is. Opmerkelijk is dat de indeling in kalksteen 1 en 2 volgens laboratorium 1 in de sondering terug te zien is in de vorm van een verschillende conusweerstand. De resultaten uit het sondeeronderzoek zijn hiermee een aanwijzing dat de door laboratorium 1 gevonden laagindeling juist is. Omdat op basis van de literatuur geen rechtstreekse relatie tussen UCS waarde en conusweerstand kan worden gelegd, vormen deze sonderingen weliswaar een aanwijzing, doch geen bewijs voor de stelling dat de UCS waarden van laboratorium 2 te laag zijn.

Conclusies uit het grondonderzoek Voor de relatief sterke kalksteen in het zuidelijke deel en de diepere lagen uit het noordelijke deel geven de proefresultaten een dusdanig consistent beeld dat de in berekeningen te hanteren sterkte parameters kunnen worden gebaseerd op statistische analyses op deze proefresultaten. Voor de kalksteen in het noordelijke deel ligt de situatie gecompliceerder, vanwege de variatie in resultaten. Het is waarschijnlijk dat de extreme variatie is veroorzaakt door het tot een kleinere dia-

Teneinde een droge bouwput te verkrijgen dient bemaling te worden toegepast. Deze bestaat uit deepwellen, geplaatst aan weerszijden binnen de bouwput. De deepwellen zijn dieper doorgezet dan de lengte van de wanden. Uit pompproeven met tracers is een verhouding tussen verticale en horizontale doorlatendheid in de kalksteen gevonden van circa 1: 5. Geholpen door deze verhouding wordt een vrijwel hydrostatisch waterdrukverloop in de passieve zone van de kerende wand als aangegeven in figuur 6 bereikt. Indien lokaal echter een veel ongunstiger verhouding tussen verticale en horizontale doorlatendheid voorkomt, zou de waterdruk met de diepte tot hogere waarden kunnen oplopen bij gelijkblijvend freatisch vlak binnen de bouwput. Slechtst denkbare scenario is dat vrije omstroming rond de wand zou ontstaan. Dit laatste zou tot een sterke beperking van de passieve tegendruk tegen de kerende wand leiden, met name indien dit zou samengaan met een lage cohesie.

Numerieke analyse en Grondmodellen Er zijn zowel Msheet als Plaxis berekeningen uitgevoerd. Hierbij dienen de Plaxis berekeningen vooral om een realistisch beeld te verkrijgen van de te verwachten gronddeformaties en tevens als calibratie van de MSHEET berekeningen. De Msheet berekeningen zijn gebruikt om gemakkelijk verschillende doorsneden en verschillende scenario’s te kunnen doorrekenen. Voor een realistisch ontwerp zou een grondmodel moeten worden gebruikt waarin de sterkte afneemt bij toenemende rek. Gebruik van een dergelijk grondmodel is echter zeer tijdsintensief [6] en bovendien momenteel niet beschikbaar in een EEM programma als Plaxis of een verenmodel als MSheet. In Plaxis is het hardening soil model gebruikt. Dit is eerder ook gebruikt voor de Beaucaire Mergel in Duitsland [7]. De maximale verhouding tussen schuifspanning en normaalspanning is in dit model conform het Mohr-Coulomb bezwijkcriterium. Hierbij is de praktische maar conservatieve benadering gehanteerd om de sterkte van de kalksteen bij grote rekken, dus lager dan de pieksterkte, in te voeren. Een en

39


Figuur 7 – Werkelijke (blauw) en in Plaxis gehanteerde (rood) spannings-rek relatie.

ander als aangegeven in figuur 7. Gebruik van het c’-phi-delta model in MSheet, eveneens uitgaande van reststerktes, blijkt met betrekking tot krachtswerking in de damwand en bezwijkgedrag tot vergelijkbare resultaten te leiden als bovengenoemde Plaxisberekeningen. Uit gevoeligheidsanalyses blijkt dat de berekening met name gevoelig is voor de cohesie en de optredende wateroverspanningen aan de passieve zijde. Zoals eerder geschetst is het probleem dat de cohesie aan grote variatie onderhevig zou kunnen zijn.

Ontwerp van de kerende wand Voor dit ontwerp zijn 3 varianten overwogen: – Relatief korte wanden in combinatie met grondverbetering in de vorm van een stempelende, maar waterdoorlatende jetgroutlaag in de passieve zone – Relatief lange wanden, zodat meer passief kan worden gemobiliseerd – Relatief zware korte wanden met geoptimaliseerde stempelniveau’s én een extra 3e tijdelijk stempelniveau Uiteindelijk is gekozen voor de laatste variant. De eerste is afgevallen vanwege onzekerheid met betrekking tot opbarsten van de bouwputbodem en uitvoeringsrisico’s, de tweede vanwege de te grote berekende deformaties voor de omgeving, ook indien een relatief stijve wand zou worden toegepast. De werkwijze in de uit te voeren variant is als volgt: Gedurende de ontgraving worden de eerste 2 stempels geplaatst. Na uitharden van de onderste tunnelvloer, wordt deze ingezet als definitief stempel, waarna het diepste tijdelijke stempel kan worden verwijderd en de tunnel verder kan worden opgebouwd. Na aanbrengen van de eveneens als stempel fungerende tussenvloer, wordt het 3e tijdelijke stempel boven het niveau van het toe-

komstige dak aangebracht, waarna het eerst aangebrachte stempel kan worden verwijderd. Het laatst aangebrachte bovenste tijdelijke stempel kan worden verwijderd na gereedkomen van de volledige tunnel en het aanvullen van de ruimte tussen tunnel en kerende wand. Uiteraard is in het ontwerp rekening gehouden met de slechtst denkbare situatie van gelijktijdig optreden van een lage cohesie als aangegeven in tabel 1 en een ongunstig waterspanningsverloop in de passieve zone. Teneinde onder deze omstandigheden een robuust ontwerp te verkrijgen, zonder de economie uit het oog te verliezen, wordt in dit project de “Observational method” toegepast. Dit betekent dat een ontwerp is gemaakt met bijstuurscenario’s voor ongunstige doorsneden. Indien de krachtswerking lokaal tegenvalt zal dit voldoende ruim voor het bereiken van de diepste ontgraving worden onderkend door toepassing van uitstekende monitoring. De in die gevallen te volgen bijstuurscenario’s zijn vooraf uitgewerkt en om die reden direct inzetbaar. Over de concrete inzet van deze methode in dit project volgt in een volgende nummer van dit blad een separaat

Conclusies

Referenties

Gebruik van elasto-plastische modellen volgens het Mohr-Coulomb criterium voor het ontwerp van diepe ontgravingen en kerende wanden in zeer zwakke steenachtige ondergrond zoals de kalksteen van Maastricht, leidt tot een conservatieve benadering, omdat de pieksterkte in dat geval niet kan worden gebruikt maar moet worden uitgegaan van reststerkte. Het modelleren van de afname van sterkte bij grote rekken (strain-softening) zou kunnen leiden tot een meer realistische benadering maar dat is in de huidige ontwerppraktijk nog niet gebruikelijk. De vaststelling van betrouwbare sterkteparameters voor zeer zwakke kalksteen is in dit geval moeilijk gebleken. Waarschijnlijk is dit te wijten aan het trimmen van een deel van de monsters tot een kleinere diameter, maar niet uit te sluiten valt dat er toch in-situ sprake zou zijn van een grote spreiding. Om deze reden is met een grote onzekerheid rekening gehouden in het deel van het tracé waar deze zeer zwakke kalksteen voorkomt. Indien er onzekerheid bestaat met betrekking tot de ondergrond kan de Observational method een noodzakelijke manier zijn om technisch verantwoord en veilig te bouwen, zonder de economische haalbaarheid uit het oog te verliezen.

[1] TU Delft, Description of core and gravel samples and the determination of geotechnical parameters. Project A2 municipality of Maastricht, TA/IG/07.016, November 2007. [2] ELE, Autobahn A2, Traverse Maastricht (Netherlands), Lowering, Cut-And-Cover Tunnel – Additional Geotechnical Investigation of subsoil, Geotechnical Report, Process No. 60515, 1 Nov. 2010. [3] DMT GmbH & Co. KG, Geophysical Survey A2 Maastricht 2D Seismic Survey, CMP-Refraction, Reflection Tomography, Seismic Reflection, Project No. EG_EI_09_187, 10 September 2010. [4] P. Kouwenberg, 3D subsurface modelling and geotechnical risk analysis for the tunnel construction of the A2-project Maastricht, Report nr. AES/GE/09-32, M.Sc. Thesis TU Delft, Delft, 2009 [5] P. Le Tirant, J.F. Nauroy, Design guides for offshore structures, Foundations in carbonate soils, Editions Technip, Paris, 1994. [6] P.A. Vermeer, T. Marcher, N. Ruse. On the ground response curve, FEM analyses in softening ground, FESBAU Tunneling 20 (2002) no 6, 1-5. [7] T. Marcher, Nichtlocale Modellierung der Entfestigung dichter Sande und steifer Tone, Mitteilung 50 (2002).

Op het moment van verschijnen van dit nummer waren de volgende cursussen en symposia bekend. Zie de websites van de organisatoren.

Agenda

Cursussen

Nationale congressen, symposia, lezingen

Horizontaal gestuurd boren met D-Geo Pipeline 20 september – Deltares Academy Basiscursus damwanden ontwerpen met D-Sheet Piling 25 september – Deltares Academy Stabiliteit van grondlichamen berekenen met D-Geo Stability 27 september – Deltares Academy Funderingen ontwerpen en toetsen met D-Foundations 6 november – Deltares Academy Gevorderdencursus damwanden ontwerpen met D-Sheet Piling 8 november – Deltares Academy Europese Plaxis users meeting (Locatie Karlsruhe Duitsland) 14 november – Plaxis bv

Funderingsdag (De Reehorst, Ede) 3 oktober – Betonvereniging 2e Geotechniek lezingenavond te RWS Dienstinfrastructuur (Locatie Utrecht) 21 oktober – KIVI Niria Miniconferentie NVAF 65 jaar (Bouw en Infra Park, Harderwijk) 7 november - NVAF, inlichtingen: www.funderingsbedrijf.nl

Internationale congressen DFI 37th Annual Conference 16-19 oktober – Houston, USA International Symposium on Geotechnical Engineering for the Preservation of Monuments and Historic Sites 30 mei – Napels – 2013 18th International Conference for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 2-5 september – Parijs – 2013

Informatie en aanmelding Betonvereniging COB CROW CUR Deltares Academy Elsevier Opleidingen

www.betonvereniging.nl www.cob.nl www.crow.nl www.cur.nl www.deltaresacademy.nl www.elsevieropleidingen.nl

+31-0-182-539233 +31-0-182-540660 +31-0-318-695300 +31-0-182-540600 +31-0-88-3357500 +31-0-78-6253888

Deltares

www.deltares.nl

+31-0-15-2693500

KIVI NIRI NGO NSTT PAO Plaxis b.v. TI-KVIV

www.kiviniria.net www.ngo.nl www.nstt.nl www.pao.tudelft.nl www.plaxis.nl www.ti.kviv.be

+31-0-70-3919890 +31-0-30-6056399 +31-0-182-567380 +31-0-15-2784618 +31-0-15-2517720 +32-0-3-2600840

PAO-cursussen september-december Nadere informatie en inschrijven: www.pao.tudelft.nl

Eurocode 7: Geotechniek

Leren van geotechnisch falen

I.s.m. NEN, KIVI NIRIA afdeling Geotechniek en de Betonvereniging Cursusleiders: Ir. A.J. van Seters (Fugro GeoServices BV) en ir. H. Brinkman (Deltares) 1 en 2 november, Delft / 10 PDH's Geotechniek

I.s.m.CUR Bouw & Infra Cursusleider: Dr.ir. M.Th. Van Staveren (Van Staveren Risk Management) 15 november, Delft / 8 PDH's Geotechniek

Grondverbeteringstechnieken Injectietechnieken, grouting, bevriezen

Problematiek houten paalfunderingen en funderingen op staal I.s.m.Kennis Centrum Aanpak Funderingsproblematiek (KCAF) Cursusleiders: Ing. A. van Wensen (KCAF) en ing. A.T.P.J. Opstal (Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam). Adviseur: Prof.ir. A.F. van Tol (Deltares/TU Delft) 8 en 9 november, Delft / 10 PDH's Geotechniek

Cursusleiders: Prof.dr.ir. A.E.C. van der Stoel (CRUX Engineering BV/ Universiteit Twente/NLDA) en ir. J.K. Haasnoot (CRUX Engineering BV) 22 en 23 november, Delft / 10 PDH's Geotechniek

NIEUW! Bemalingen bij bouwprojecten Faalkostenreductie en kwaliteitsverbetering met een gesloten bemalingsketen I.s.m. SIKB Cursusleider: Ing. V. Lubbers (Fugro) 29 en 30 november, Delft / 10 PDH's Geotechniek

NIEUW! Monitoring waterkeringen Toepassing bij afgekeurde dijkvakken en dijkversterkingen Cursusleiders: Dr.ir. A.L. Koelewijn (Deltares) en ir. S.W. Bakkenist MBA (BZ Innovatiemanagement) 8 november, Delft / 10 PDH's Geotechniek

Paalfunderingen voor civiele constructies

NIEUW! Ankerpalen - Van ontwerp naar uitvoering, beproeving en acceptatie

I.s.m. CUR Bouw & Infra Cursusleiders: Ir. M. Korff (Deltares/Cambridge University) en ing. E. de Jong (Geobest BV) 6, 7 en 13 december, Delft / 17 PDH's Geotechniek

I.s.m. CUR Bouw & Infra Cursusleiders: Ir. A.C. Vriend (Acécon BV/APTS BV) en ing. E. de Jong (Geobest BV) 13 november, Gouda / 5 PDH's Geotechniek

VERNIEUWD! Realisatie bouw en infrastructuur op slappe bodem / Technieken, zetting, risico's, contracten, wegen, leidingen, riolering I.s.m. Beter Bouwen Beter Wonen Cursusleiders: Ir. A. van Seters (Fugro Geoservices) en ir.drs. E. Tromp (Deltares) 11 en 12 december, Delft / 10 PDH's Geotechniek

42


16 E JAARGANG NUMMER 3 JULI 2012 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR GEBRUIKERS VAN GEOKUNSTSTOFFEN

NGO-workshop: Geokunststoffen in dijkversterking

Hoog gefundeerde landhoofden op gewapende grond

K AT E R N VA N

Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

De collectieve leden van de NGO zijn:

Colbond BV Postbus 9600 6800 TC Arnhem Tel. 026 - 366 4600 Fax 026 - 366 5812 [email protected] www.colbond-geosynthetics.com

NAUE GmbH & Co. KG Gewerbestr. 2 32339 Espelkamp-Fiestel – Germany Tel. +49 5743 41-0 Fax +49 5743 41-240 [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

TenCate Geosynthetics Hoge Dijkje 2 7442 AE Nijverdal Tel. 0546-544 811 Fax 0546-544 470 [email protected] www.tencate.com/geonederland

Bonar Technical Fabrics NV, Zele Ceco BV, Maastricht Cofra B.V., Amsterdam Colbond BV, Arnhem CURNET CUR Bouw & Infra, Gouda Enviro Advice BV, Nieuwegein Fugro GeoServices BV, Leidschendam Deltares, Delft Rijkswaterstaat DVS (Dienst Verkeer en Scheepvaart), Delft Geoblock, Zaltbommel Geopex Products (Europe) BV, Gouderak Hero-Folie B.V., Zevenaar Intercodam Infra BV, Almere InfraDelft BV, Delft Joosten Kunststoffen, Gendt Kem Products NV, Heist op den Berg (B) Kiwa NV, Rijswijk Kwast Consult, Houten Movares Nederland BV, Utrecht

Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp-Fiestel Ooms Nederland Holding, Scharwoude Pelt & Hooykaas BV, Rotterdam Prosé Kunststoffen BV, Britsum Quality Services BV, Bennekom Robusta BV, Genemuiden Rijkswaterstaat (Dienst Infrastructuur), Utrecht Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV, Almelo Tensar International, ’s-Hertogenbosch Terre Armee BV, Waddinxveen T&F Handelsonderneming BV, Oosteinde Texion Geokunststoffen NV, Antwerpen Van Oord Nederland BV, Gorinchem Voorbij Funderingstechniek BV, Amsterdam Baggermaatschappij Boskalis BV, Papendrecht

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

44

GEOKUNST – Juli 2012

Van de redactie

Beste Geokunst lezers,

uitgevoerd om de horizontale verplaatsing van de steile ophoging te berekenen, in eerste instantie een veel hogere horizontale

In deze Geokunst doen de medeorganisator, Suzanne van Eekelen,

verplaatsing gaven, dan daadwerkelijk is gemeten. Hoe dat kan,

en een aantal deelnemers verslag van de NGO creatieve sessie, die

wordt verklaard door de manier waarop de nominale stijfheids-

op 7 februari, op initiatief van de NGO, heeft plaatsgevonden. In

eigenschappen (invoer parameter voor Plaxis) van de grids worden

deze sessie hebben veertig waterschappers, RWS-ers, ontwerpers,

bepaald. Dit gebeurt in een trekbank. Het grid wordt ingeklemd

aannemers en andere deskundigen gebrainstormd over de mogelijk-

tussen twee bekken en uiteen getrokken. De daarvan afgeleide

heden om geokunststoffen in dijkverbetering toe te passen.

parameters voor de stijfheid gelden als nominaal voor het grid. Omdat het grid in de lucht hangt bij de trekproef, telt de invloed van

Aanleiding om deze sessie te organiseren was het feit dat in dijken-

het vulmateriaal niet mee. Pas bij het verhogen van de stijfheid van

bouw geokunststoffen vrijwel alleen in beeld komen bij calamiteiten.

het grid met factor 3 tot 4 komen de werkelijk gemeten vervormin-

Bijvoorbeeld in de vorm van waterdichte folies en zandzakken als een

gen overeen met de Plaxis berekeningen. De noodzaak om de stijf-

dijk op springen staat. Dit terwijl er er voldoende producten beschik-

heid van het grid te moeten “justeren” om de Plaxis sommen

baar zijn voor dijkenbouw, die hun geschiktheid en duurzaamheid in

kloppend te maken kan niet anders zijn dan de invloed van het vul-

andere (waterbouw)constructies hebben bewezen. Geokunststoffen

materiaal op de prestaties van het grid. Dit doet sterk denken aan

zijn kennelijk taboe in de dijkenbouw, terwijl ze in de rest van de wa-

het artikel over de waterdoorlatendheid van geotextielen in de vo-

terbouw wereld niet meer weg te denken zijn. De deelnemers aan de

rige uitgave van GeoKunst. Daarin werd ervoor gewaarschuwd, dat

sessie hebben de handschoen geworpen. Wie pakt het op? De inno-

de doorlatendheid minstens evenveel afhangt van de grond, waarin

vaties met geokunststoffen in de Deltawerken hebben NL als water-

een geotextiel wordt aangebracht als van de doorlatendheidscoëf-

bouwnatie op de kaart helpen zetten. Waarom blijven dan innovaties

ficiënt van de geotextiel zelf. Bij geogrids lijken de stijfheidseigen-

met deze materialen uit in de dijkenbouw? Er zijn voldoende innova-

schappen in belangrijke mate te worden beïnvloed door het

tieve ideeën, maar zoals Martin van der Meer tijdens de sessie aan-

materiaal waarin ze worden toegepast.

gaf: ‘Een innovatie is pas een innovatie als het idee succesvol is Ik denk dat de les hier is, dat het altijd om de combinatie van de

toegepast’.

geokunstof met de grond gaat en wij zouden er goed aan doen Een innovatief idee, dat wel tot uitvoering is gekomen en dus daadwerkelijk een innovatie is geworden, is de bouw van hoog gefundeerde landhoofden op gewapende grond. Sterker nog:

om daar rekening mee te houden. Ik wens u veel leesplezier met deze Geokunst.

de hoog gefundeerde landhoofden worden als gewapende steile

Shaun O’Hagan

ophoging uitgevoerd op gewapende grond. Constant Brok en Dimi-

Eindredacteur Geokunst

ter Alexiew doen verslag van 1 op 1 proeven, die zijn uitgevoerd bij LGA Nürnberg. Interessant is dat de Plaxis berekeningen, die zijn

Colofon Geokunst wordt uitgegeven door de

Tekstredactie

C. Sloots

Een abonnement kan worden

Nederlandse Geotextielorganisatie.

Eindredactie

S. O’Hagan

aangevraagd bij:

Het is bedoeld voor beleidsmakers,

Redactieraad

C. Brok A. Bezuijen M. Dus ˘kov J. van Dijk W. Kragten F. de Meerleer

Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO)

Uitgeverij Educom BV

www.ngo.nl

opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers en uitvoerders van werken in de grond-, wegen waterbouw en de milieutechniek. Geokunst verschijnt vier maal per jaar en wordt op aanvraag toegezonden.

Productie

45


Postbus 7053 3430 JB Nieuwegein Tel. 030 - 605 6399 Fax 030 - 605 5249

NGO-workshop: Geokunststoffen in dijkversterking

‘Een innovatie is pas een innovatie als het idee succesvol is toegepast’

ir. Suzanne van Eekelen Voorzitter NGO Commissie: Innovatie en Kennisoverdracht, Deltares, TU Delft

ir. Martin van der Meer Fugro

ir. Wim Voskamp Voskamp Business Consultancy

ing. Derk-Jan Sluiter Waterschap Groot Salland

ir. Erik Kwast Kwast Consult

Figuur 1 - Na de noodtoestand ruimen we de geokunststoffen weer op, en brengen we de dijk weer terug in de oorspronkelijke deplorabele toestand. Bron foto: Fugro .

Figuur 2 - Case 1: dijkverbetering bij Genemuiden; resultaat van een brainstorm over oplossingen voor stabiliteits-, piping en inpassingsproblemen.

46


“Nederland heeft een krappe 4000 km primaire dijk. Als we elk jaar ca. 80 km dijk kunnen opleveren met een gegarandeerde levensduurverwachting van 50 jaar, dan hebben we na 50 jaar het hele systeem onder controle. Voor 80 km dijkversterking is ongeveer 1 miljard euro nodig. Dat is voor Nederland zeker haalbaar. Dan moeten we wel zo robuust te werk gaan dat de versterkte dijk weer 50 jaar mee kan. Daar kunnen we voor zorgen door slim te ontwerpen, niet door te toetsen”. Aldus spreker Martin van der Meer van Fugro bij de ‘creatieve sessie’ over geokunststoffen in dijkverbetering die de NGO op 7 februari 2012 organiseerde. Dijkverbetering slim ontwerpen, dat kan met geokunststoffen. Geokunststoffen zien we in de

Figuur 3 - Case 2: Geplande bypass ten zuiden van Kampen, met locatie van case 2: een nieuwbouw-dijk. Bron: waterschap Groot Salland

praktijk echter pas bij calamiteiten. Dat is niet alleen in Nederland zo, dat zie je overal in de wereld. Zo kwamen ze begin dit jaar uitgebreid in beeld bij de problemen met de Eemsdijk te Woltersum. “En na de noodtoestand ruimen we de boel weer op, en brengen we de dijk weer terug in zijn oorspronkelijke deplorabele toestand”, aldus Martin van der Meer. Waarom passen we de geokunststoffen niet of nauwelijks permanent toe in de dijken? Veertig waterschappers, RWS-ers, ontwerpers, aannemers en andere deskundigen hebben op 7 februari 2012 gebrainstormd over geokunststoffen in dijkverbetering. Initiatiefnemer was de NGO. Na de hoogwaterperiodes van 1993 en 1995 is een CUR/NGO boekje gepubliceerd, C186, waarin het gebruik van geokunststoffen in dijkverbetering wordt beschreven. Dit heeft echter nauwelijks tot enige toepassing geleid, zo vertelde voorzitter Wim Voskamp. Derk-Jan Sluiter introduceerde een tweetal cases

van zijn Waterschap Groot Salland. De deelnemers droegen oplossingen aan voor deze cases.

Case 1: Complexe dijkverbetering bij Genemuiden De eerste case was een dijkverbetering bij Genemuiden. Bij deze dijk komen allerlei problemen samen. Het is een smalle, hoge dijk, die zich om mooie oude wielen slingert, omringd door bebouwing. De afvoer van de Vecht en storm op het IJsselmeer zorgen voor een hoog toetspeil. De macrostabiliteit binnenwaarts (STBI) en piping (STPI) vormen de kritische mechanismen. Verschillende typen ingrepen zullen het risico op piping verkleinen. Denk aan het vergroten van de kwellengte, het verkleinen van de hydrostatische drukverschillen, of het voorkomen van zandtransport door filters aan te brengen. Figuur 2 laat verschillende varianten op deze principes zien. Het uittreepunt kan ook beter worden gefixeerd, door een drainkist (ontlastfilter) met een gronddicht

47


maar waterdoorlatend geotextiel. Dat is een oplossing die in het buitenland regelmatig wordt toegepast bij dijken. In de figuur zijn ook enkele oplossingen aangegeven om de stabiliteit van de dijk te vergroten. Alle oplossingen zijn in dezelfde figuur getekend, ze zullen uiteraard niet allemaal tegelijk toegepast worden! Naast dit technisch ontwerp dienen nog een aantal zaken te worden verhelderd, om te komen tot acceptatie door waterschappen. Denk aan toetsbaarheid, inspecteerbaarheid, repareerbaarheid en aanpasbaarheid in verband met mogelijk veranderende randvoorwaarden en eisen. Kortom: de inpassing in het beheerproces van het waterschap. Reeds in 1995 concludeerden we dat het goed mogelijk is om passende antwoorden op deze vragen te vinden.

Case 2: In 2 jaar een nieuwe dijk aanleggen bij Kampen De tweede case is een nieuw aan te leggen dijk bij de bypass die is gepland bij Kampen, zie figuur

3 en 4. Deze dijk moet worden aangelegd in 2 jaar tijd, wat te kort is om op traditionele wijze een stabiele constructie te realiseren, gezien de aanwezige weinig draagkrachtige en slechtdoorlatende lagen in de ondergrond. Het is niet de bedoeling van het waterschap om dure grondverbetering toe te passen. Daarom moet men de dijk aanleggen met een overhoogte die de later optredende zettingen compenseert. Het is praktisch onmogelijk om hier deze dijk binnen 2 jaar aan te leggen, zonder speciale maatregelen die stabiliteitsverlies in de ondergrond tijdens de uitvoering verhinderen. Veel waterschappen zijn huiverig voor het toepassen van verticale drainage in dijken, omdat er kortsluiting kan ontstaan tussen de watervoerende laag en (in dit geval) het zand in de dijk. In de praktijk wordt verticale drainage bij uitzondering toch toegepast, aangezien het een relatief goedkope zettingsversnellende methode is die zich in ruime mate heeft bewezen bij aanleg van nieuwe infrastructuur. De drains worden in dat geval niet tot aan het zandpakket doorgezet, maar tot 1,0 tot 1,5 meter boven dat niveau. Na enige discussie wordt voor de ‘creatieve sessie’ de randvoorwaarde ‘geen verticale drainage’ veranderd in ‘geen kortsluiting tussen het zand in de dijk en het watervoerend pakket’. En inderdaad stellen verschillende groepen deelnemers verticale drainage voor. Eventueel kan hierbij ook worden gedacht aan biodrains, die deels vergaan en daardoor binnen enkele jaren hun drainerend vermogen verliezen. Ook geforceerde drainage plus daarbovenop folie wordt voorgesteld. Het wapenen van de onderlaag van de ophoging is een oplossing die internationaal al veel toepassing vindt in wegen (in het Engels: ‘basal reinforcement’). De wapening kan bestaan uit een enkele wapeningslaag, met sterkte in de dwarsrichting van de dijk. Ook kan een ‘honingraat-cel-structuur’ worden toegepast, dat wordt gevuld met granulaat of grond. Dan ontstaat er een relatief buigstijve plaat voor het vergroten van de stabiliteit en uitvlakken van zettingsverschillen tijdens de uitvoering. Overwogen wordt ook om die wapening bovenop palen te leggen. Bijvoorbeeld zandpalen die zijn omhuld met geotextiel. Er ontstaat dan een soort paalmatras. De palen moeten relatief beperkte stijfheid hebben, zodat er geen spleet zal ontstaan onder de matras. Eventueel kan een ‘prop’ van klei of beton onderin de zandpalen kortsluiting voorkomen, of de palen kunnen met biogrout ondoorlatend worden gemaakt. Het hart van de dijk kan ook worden vervangen door alternatieven. Zo kunnen in speciale gevallen

48

Figuur 4 - Case 2: nieuwbouwdijk bij de bypass van Kampen: zeer korte aanlegtijd en een dik samendrukbaar pakket, waarin wateroverspanning zal ontstaan en een flinke overhoogte nodig is. Enkele resultaten van een brainstorm.

Figuur 5 - De sessie.

gevulde ‘geotubes’ of ‘geocontainers’ op een geogridlaag worden toegepast. In andere gevallen kunnen taluds steiler opgezet worden door de taluds te wapenen met geokunststof, wat minder ruimtebeslag vraagt. Ook kan het veen voor de aanleg deels worden afgegraven. Het cunet kan dan eventueel worden bekleed met een geotextiel om wegpersingen tijdens de uitvoering tegen te gaan. In figuur 4 zijn enkele oplossingen aangegeven. Deze oplossingen zijn in dezelfde figuur getekend, ze zullen uiteraard niet allemaal tegelijk toegepast worden!

Hoe nu verder? Een innovatie is pas een innovatie na succesvolle toepassing. Gelukkig lopen er al initiatieven. Bij de NGO-lezingenmiddag van 29 november 2012 zal


het Waterschap Rivierenland vertellen over hun huidige projecten op dit vlak, die momenteel in voorbereiding zijn. Enkele genoemde oplossingen lenen zich prima om te monitoren, bijvoorbeeld het beperken van kwel en het oplossen van piping problemen. Ook werd gesuggereerd om waterschappen die als eerste bepaalde geokunststof- toepassing gaan aanbrengen in hun dijken technisch te ondersteunen. Op die manier kunnen ze door de risicovolle beginperiode worden geloodst. Het algemene gevoel op deze dag was in ieder geval: het is mogelijk om met geokunststoffen goedkopere, efficiëntere en duurzamere oplossingen te maken, maar vraagt lef van alle betrokken partijen. 쎲

Hoog gefundeerde landhoofden op gewapende grond

Om beter inzicht te krijgen in belastingen en vervormingen van een hoog gefundeerd landhoofd op gewapende grond is in 2006 bij LGA Nürnberg in Duitsland een 1 op 1 test uitgevoerd. Er werd een 4,5 m hoge 90° gewapende grondwand opgebouwd in lagen van 0,5 m. Deze hoogte is representatief voor de meeste kunstwerken. Op 1 m uit de rand werd een 1 m brede funderingsbalk geplaatst en deze werd door een hydraulische vijzel in diverse belastingtrappen doorbelast tot maximaal 650 kN/m2. Gedurende de belasting werden zowel de zettingen onder de funderingsbalk als de horizontale vervormingen van de wand gemeten. Figuur 1 en foto 1 geven de proefopstelling weer. De meetgegevens van 2 testen zijn weergegeven in figuur 2 en 3. Figuur 2 geeft de gemeten zettingen van de funderingsbalk weer en figuur 3 geeft

Dr. Dimiter Alexiew HUESKER Synthetic GmbH

Foto 1 – Overzicht proefopstelling.

Figuur 1 – Schematische proefopstelling Nürnberg.

Proefopstelling Nürnberg

Ing. Constant Brok HUESKER Synthetic GmbH

de horizontale vervormingen van de wand weer. Uit deze testresultaten blijkt dat tot een belasting van ca. 300 kN/m2 zowel de zettingen als de horizontale vervormingen binnen de gewenste waarden blijven voor een hoog gefundeerd landhoofd op gewapende grond, namelijk rond de 10 mm. Bij een belasting van 650 kN/m2 is gestopt, omdat er een doorgaande vervorming ontstond wat ook een vorm van bezwijken betekent. Voor een uitgebreidere beschrijving van deze proefopstelling verwijzen we naar referentie (1). Voor deze testresultaten werd uitgegaan van een representatieve waarde van de belasting vanuit de funderingsbalk van maximaal 200 kN/m2. Dit werd algemeen aangehouden als veilige waarde.Een onderbouwing van een hogere waarde was er niet. Uit deze test bleek dat deze waarde verhoogd

50


mag worden naar 300 kN/m2 waardoor de optie van een hoog gefundeerde landhoofd aantrekkelijker wordt voor toepassing.

Voorspelling horizontale vervormingen Omdat vervorming van een hoog gefundeerd landhoofd consequenties heeft voor onder andere de oplegging van de liggers en de voegovergangen, leeft de wens om al in de ontwerpfase een goede inschatting te kunnen geven van deze vervormingen. De meest geëigende methode hiervoor zou Plaxis zijn. De ervaring met Plaxis voor wat verticale vervormingen betreft zijn goed, echter de ervaringen met horizontale vervormingen zijn beperkt en wisselend. De meetgegevens van de test uit LGA Nürnberg zijn vergeleken met de Plaxis berekeningen. In 2007 is door Huesker met wisselend succes uit-

Samenvatting Gewapende grond als kerende constructie is in de loop van de jaren een geaccepteerde techniek geworden en wordt momenteel in Nederland veelvuldig toegepast. Een gewapende grondconstructie direct belast door een landhoofd roept bij de aannemers nog vele vraagtekens op. Een hoog gefundeerd landhoofd oefent namelijk een hoge geconcentreerde belasting uit op de gewapende grond waarbij de eisen qua vervormingen zeer streng zijn. Om een beter beeld te krijgen van

het systeem en om vertrouwen te krijgen in deze toepassing is in 2006 een 1 op 1 test uitgevoerd bij LGA Nürnberg in Duitsland. Aan de hand van deze resultaten zijn in Nederland diverse projecten uitgevoerd. Vanwege de strenge vervormingseisen groeide de behoefte om vooraf met Plaxis een voorspelling te kunnen maken over deze vervormingen. De resultaten van de 1 op 1 test zijn gebruikt om deze met Plaxis na te rekenen, waaruit is gebleken dat er nog een lange weg te gaan is.

Figuur 2 – Zettingen funderingsbalk.

Figuur 3 – Horizontale vervormingen wand.

Figuur 4 – Gemeten en herberekende zettingslijn funderingsbalk.

Figuur 5 – Belasting 200, 400 en 650 kN/m2.

gebreid geprobeerd om met de bestaande software (zowel analytisch als met FEM) de meetgegevens te reproduceren. Voor een meer gedetailleerde beschrijving hiervan verwijzen wij naar referentie (2). Met Plaxis (Hardening Soil Model = HS ) was de zettingslijn van de funderingsbalk goed reproduceerbaar na een uitgebreide variatie in de gronden geogrid parameters. Figuur 4 geeft zowel de gemeten als de herberekende zettingslijn weer. Met Plaxis HS zijn de horizontale vervormingen van de wand nagerekend. Daarbij is eerst de stijfheid van het geogrid aangehouden zoals deze in het laboratorium is bepaald (HS Rev2) en daarna is

deze 2x (HS Rev3) en zelfs 3x (HS Rev4) verhoogd. Reden voor deze verhoging is dat de stijfheid die is bepaald in het laboratorium in de “lucht” anders zal zijn dan in werkelijkheid in interactie met de grond. Figuur 5 geeft de vervormingen van de wand weer bij verschillende belastingen.

Gemeten en berekende vervormingen van de wand Uit figuur 5 blijkt dat bij een opneembare belasting van bijvoorbeeld 200 kN/m2 de berekende horizontale vervormingen 2 tot 4 maal groter zijn dan de werkelijk gemeten vervormingen. Dit verschil kan in een voortraject vaak bepalend zijn voor de keuze wel of niet een hoog gefundeerd land-

51


hoofd op gewapende grond te kiezen. Opmerkelijk is dat bij de maximale belasting van 650 kN/m2 waarbij de wand doorgaand aan het vervormen is, de berekende vervormingen, uitgaande van stijfheid uit de labproeven voor geogrid, en de gemeten vervorming met elkaar overeen komen. Duidelijk is dat uitgaande van een funderingsdruk van 100 tot 300 kN/m2 berekeningen met Plaxis een te grote horizontale vervorming aangeven in vergelijking met de werkelijk optredende vervormingen.

Praktijk in Nederland Huesker heeft gebruik gemaakt van figuur 3 om in de markt de nodige hoog gefundeerde landhoof-

Foto 3 – Ecoduct A50 Kabeljauw.

Foto 2 – Tijdelijke Fietsbrug Oss.

Het bouwen van gewapende grond vergt nauwkeurig grondwerk en zorgen voor een goede verdichting en juiste terugverankering. Ter plaatse van de landhoofden is dit essentieel omdat onnauwkeurig grondwerk kan leiden tot onnodige en zelfs ontoelaatbare vervormingen in de constructie. Steeds meer aannemers zijn in aanraking gekomen met gewapende grond en een enkeling is daarin verder gespecialiseerd zoals bijvoorbeeld Voets Gewapende Grondconstructies. Dit soort kleine aannemers werken als onderaannemer en zorgen voor een kwalitatief goed product, waardoor het succes van hoog gefundeerde landhoofden op gewapende grond verder kan worden uitgebouwd en het vertrouwen in dit systeem toeneemt. Kunstwerk KW4A Steilrand A74 is uitzonderlijk, omdat het hier gaat om een landhoofd, dat bovenop een ca. 10 m hoge gewapende grondwand staat. Zelfs voor Europese begrippen uniek. Op dit kunstwerk wordt in een volgend artikel teruggekomen.

Conclusies

Foto 4 – Hulpbrug KW II.

den te kunnen bouwen. Dat heeft in de periode 2007 tot nu in een twaalftal kunstwerken geresulteerd, zowel voor tijdelijke als voor definitieve situaties. Deze kunstwerken waren zowel licht belaste (100 tot 150 kN/m2) als zwaar belaste (250 tot 350 kN/m2) constructies. Zelfs een tussen-

steunpunt (zie foto 5) is mogelijk. Enkele voorbeelden zijn: – 3 Fietsbruggen N302 Oss (foto 2) – Ecoduct A50 Kabeljauw (foto 3) – Hulpbrug KW II A2 Urmond (foto 4 en 5) – KW4A Steilrand A74 Venlo (foto 6)

52


- Praktijkproeven hebben aangetoond dat hoog gefundeerde landhoofden op gewapende grond onder hoge belasting (max 300 kN/m2 representatief) mogelijk is met toelaatbare vervormingen. - Het voorspellen van deze vervormingen in de voorfase leidt met de huidige software tot 2 tot 4 maal zo hoge waarden dan die in werkelijkheid optreden. Hier is nog een ontwikkeling te gaan om ook in de voorfase een juiste afweging te kunnen maken. - De praktijk in Nederland heeft al geleid tot een aantal kunstwerken op hoog gefundeerde land-

HOOG GEFUNDEERDE L ANDHOOFDEN OP GEWAPENDE GROND

Foto 5 – Tussensteunpunt hulpbrug kw II.

hoofden welke al een bepaald vertrouwen in de markt hebben gegeven. Het ontstaan van gespecialiseerde bedrijven is daarbij een positieve prikkel om kwaliteit te leveren wat juist vanuit het beperken van de vervormingen in de constructie gewenst is.

Foto 6 – KW4A Steilrand A74.

Referenties [1] Alexiew, D. (2007): Ultimate bearing capacity tests on an experimental geogrid-reinforced vertical bridge abutment without stiffening facing, New Horizons in Earth Reinforcement, IS Kyushu’07, Kyushu, Japan, November 2007.

[2] Alexiew, D., Detert, O.: Analytical and numerical analyses of a real scaled geogrid reinforced bridge abutment loading test, EuroGeo 4, 7-10 Sept. 2008, Edinburgh, UK . 쮿

PRAKTISCHE SCH CHE S SOFTWARE O TWARE OF VOOR V OOR D DE E

GEEOTECHNIEK OTECHNIEK

Design of diaphragm ma an and nd s sh sheet heet et pi p pile ile wa w walls alls

CPT based foundation foundatio on engineering e en ng gineer ing

Slope stability softw software ware fo ffor or so s soft oft so s soil oil e en engineering ng gineer ing

Design of pipeline in installation nstallation

Embankment Emb a ankment design na an and nd so s soil oil se s settlement ettlement nt p pr prediction rediction

3D modelling of sin single gle le pi p piles iles a an and nd d pi p pile ile le gr g groups roup ups ps

D-S D SHEET PIILING LING

D-F D FOUNDAT OUNDATIONS AT A TIONS

D-G D GEO STA TABILITY ABILITY

D-G D GEO PIP IPELINE PELINE

D-S D SETTLEM ETTLEMENT MENT

D-P D PILE GR ROUP RO OUP

Deltares Deltares s systems ystems iis s hét hét Deltares Deltares m merk erk voor al al onze onze direct direct te te gebruiken gebruiken software software voor

De Geotechnische producten geven antwoord op vragen als: wat is de stabiliteit van de ophoging van een dijklichaam (D-Geo Stability), wat is de opt imale lengte van de damwand (D-Sheet P iling) of wat is het benodigde grondvolume voor een ophoging (D-Settlement)?

producten, producten, verkrijgbaar verkr ijgbaar v via ia d de ew webshop. ebshop. Het Het bestaat bestaat u uit it een een selectie select ie van van de de

Deltares systems is uniek omdat onze software:

m meest eest populaire populaire softwareproducten softwareproducten en en services ser vices die die Deltares Deltares te te bieden bieden heeft heeft binnen haar werkterrein: een binnen h aar w erk terrein: e en scala scala aan aan software oplossingen software o plossingen van van meer meer dan dan 150 150 producten. producten. D Deltares eltares s systems ystems o omvat mva t z zowel owel GeoGeo - als als Hydroproducten. Hydroproducten.

Postbus Postbus 177 177 2600 2600 MH MH Delft Delft T 088 335 81 88 [email protected] www.deltaressystems.nl

goed aansluit op de dagelijkse adv iesprak t ijk voldoet aan de normen en standaarden kennis uit onderzoeksprojecten bevat

kunst INCLUSIEF JAARGANG 16 NUMMER 3 JULI 2012 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

Recommend Documents