Page 1


Colofon

Van de redactieraad

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.

Met ingang van dit nummer maakt het blad Geokunst deel uit van Geotechniek. Wij zijn verheugd, dat hiermee een samenwerking tot stand is gebracht tussen het geotechnische werkveld en de wereld van de geokunststoffen. Deels overlappen deze werelden elkaar en een aantal lezers las in het verleden al beide bladen. Wij verwelkomen de nieuwe lezers van Geotechniek en gaan er van uit dat voor alle lezers hiermee een nog interessanter vaktijdschrift wordt gecreëerd. Geokunst houdt zijn eigen redactie, evenals Geotechniek; bekeken wordt hoe de redacties effectief kunnen gaan samenwerken.

Geotechniek, jaargang 5, nummer 2, april 2001 Uitgave Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347-b, 3023 GB Rotterdam Tel. 010 - 425 65 44 Fax 010 - 425 72 25 E-mail: educom@xs4all.nl Uitgever/bladmanager Robert Diederiks Redactieraad Admiraal, ir. B.J. Barends, prof. dr. ir. F.B.J. Collignon, ing. T.J.H.E. Deutekom, ir. J.R. Diederiks, R.P.H. Eijgenraam, ir. A.A. Graaf, ing. H.C. van de Graaf, ir. H.J. van der Hannink, ir. G. Huiden, ir. E.J. Jonker, ing. A. Lubking, ir. P. Maertens, prof. ir. J.F.A. Mengé, dr. ir. P. Niekerk, ir. W.J. van Ramler, ir. J.P.G. Schouten, ir. C.P. Smienk, ing. E. Smits, ir. M.Th.J.H. Staveren, ir. M.Th. van Teunissen, ir. E.A.H. Visser, ing. G.T. Welling, E. Redactie Diederiks, R.P.H. Graaf, ir. H.J. van der Hannink, ir. G. Jonker, ing. A. Ramler, ir. J.P.G.

De samenwerking tussen Geokunst en Geotechniek is mogelijk gemaakt door de financiële bijdragen van vijf bedrijven uit de wereld van de geokunststoffen die met ingang van dit nummer zijn toegetreden tot de sponsors van het vaktijdschrift. Eveneens met ingang van dit nummer wordt Geotechniek gesponsord door de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat. Hiermee kan nog meer dan voorheen worden bereikt, dat Geotechniek artikelen plaatst die ingaan op nieuwe ontwikkelingen en nieuwe toepassingen. Na de vergroting van het financiële draagvlak van Geotechniek is besloten, dat de verspreiding van het vaktijdschrift in Nederland geheel kosteloos voor alle lezers en lezersgroepen zal zijn. Tot op heden was er nog een beperkt aantal betaalde abonnementen, zowel vanuit bedrijven, als van particulieren die geen lid waren van het KIvI of van Ingeokring. Deze abonnementen zullen kosteloos worden verlengd. Door de nieuwe lezers van Geokunst en de mogelijkheid van een ieder om het vaktijdschrift kosteloos te ontvangen, is de oplage van Geotechniek met ingang van dit nummer verder toegenomen. Uit de in het najaar van 2000 gehouden enquête is o.a. gebleken, dat de meerderheid de huidige verschijningsfrequentie van 4 x per jaar de goede frequentie vindt. De redactie zal de verschijningsfrequentie dus voorlopig niet veranderen, hoewel extra nummers bij speciale gelegenheden niet worden uitgesloten. Wel is als resultaat van de vergroting van het financiële draagvlak besloten bij voldoende aanbod van artikelen de omvang van Geotechniek verder te laten toenemen. De redactie heeft zich daarbij als taak gesteld het kwaliteitsniveau van het vaktijdschrift te handhaven en zo mogelijk verder te verbeteren.

Ir. G. Hannink Voorzitter van de redactieraad R.P.H. Diederiks Uitgever

Vormgeving Dilemma? i.s.m. Uitgeverij Educom BV Abonnementen Nederland (4 nrs. per jaar, excl. specials) Met ingang van 1 april 2001 gratis op aanvraag indien men behoort tot één van de lezersgroepen. Abonnementen buitenland (4 nrs. per jaar, excl. specials) bedrijvenabonnement ƒ 165,- (excl. 6% btw), particulier abonnement ƒ 135,- (incl. 6% btw), Nabestellingen en lezersservice 010 - 425 65 44 E-mail: educom@xs4all.nl © Copyrights Uitgeverij Educom BV - April 2001 Niets uit deze uitgave mag worden geproduceerd door middel van boekdruk, foto-offset, fotokopie, microfilm of welke andere methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever.

© ISSN 1386 - 2758 april 2001

| Geotechniek | 3


Geotechniek wordt mede mogelijk gemaakt door: Hoofdsponsors:

R a a d ge v en d I n g e n i e ur s b u r e a u I np i jn - B l o k p o e l

Postbus 5044 2600 GA Delft Tel. (015) - 251 85 18

Ekkersrijt 2058 5692 BA Son Tel. (0499) - 47 17 92

Kleidijk 35 3161 EK Rhoon Tel. (010) - 503 02 00

Engineering, Funderingstechnieken, Grond en Wegen Laan van Kronenburg 2 1180 EC Amstelveen Tel. (020) - 545 25 64

Stieltjesweg 2 2628 CK Delft Tel. (015) - 269 35 00 Subsponsors:

Ijzerweg 4 8445 PK Heerenveen Tel. (0513) - 63 13 55

VWS Geotechniek bv Veurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam Tel. (070) - 311 13 33

Gemeentewerken Rotterdam Galvanistraat 15 3029 AD Rotterdam Tel. (010) - 489 69 22

Korenmolenlaan 2 3447 GG Woerden Tel. (0348) - 43 52 54

Arcadis NV Postbus 33 6800 LE Arnhem Tel. 026 - 377 88 99

H.J.E. Wenckebachweg 120 1096 AR Amsterdam tel. (020) - 597 66 66 Schoemakerstraat 97 2628 VK Delft Tel. 015 - 269 69 00 Rijksweg 242 4255 GS Nieuwendijk Tel. (0183) - 40 13 11

Geotechniek is een mede-initiatief van het

HASKONING Ingenieurs- en Architectenbureau

Barbarossastraat 35 6522 DK Nijmegen Tel. (024) - 328 42 84

Koninklijk Instituut van Ingenieurs (KIvI) Prinsessegracht 23 2514 AP Den Haag Tel. (070) - 391 99 00


Inhoud Artikel 1. Bouwput Interpolis Tilburg

7

Artikel 2. Praktijkproef openstaande diepwandsleuven t.b.v. nieuwe A’damse metrolijn – deel 1

16

Artikel 3. Wegbouwkunde en geotechniek: nog paralelle werelden, maar niet lang meer.

27

SPECIAL: Van No-Recess naar Si2

31

Artikel 4. Voorspelling van de opslingering van trillingen bij aardbevingen

47

GEOKUNST

55

Artikel 5. Toepassing van het waterbalanssysteem bij de hoogtebewaking van zettingsgevoelige bouwwerken

74

Artikel 6. De Noord/Zuidlijn: geotechnische risicoverdeling met het geotechnisch basis rapport

83

Artikel 7. Jetgrouten naast een paalfundering, predicties en praktijkmetingen

95

Artikel 8. Praktijkwaarde consolidatiecoëfficiënt bepaald met Asakoa-Methode

104

en verder Van de redactieraad Actueel CUR-nieuws What’s in a name? Afstudeerders bij TU-Delft KIvI nieuws/cursussen/wat vinden de lezers van Geotechniek?

3 15 89 90 111 113


Bouwput Interpolis Tilburg Vaak wordt men bij ondergronds bouwen in stedelijk gebied geconfronteerd met belangrijke aspecten, zoals de aanwezigheid van bebouwing, beĂŻnvloeding van de grondwaterstand en hinder van geluid en trillingen. Bij de uitbreiding van het kantoor van de verzekeringsmaatschappij Interpolis nv is sprake van een dergelijke situatie. De bouwputwand is gerealiseerd door een verankerde palenwand. Een droge bouwput is verkregen door het toepassen van onderwaterbeton met trekpalen. Het artikel behandelt de haalbaarheid, ontwerp en uitvoering van de bouwput en fundering. In september 1999 is gestart met de bouwput, de oplevering van de uitbreiding is vastgesteld in de zomer van 2002.

april 2001

| Geotechniek | 7


BOUWPUT INTERPOLIS TILBURG ■ ing. P.H. Langhorst, HBG Civiel Grondtechniek

foto 1

overzicht bouwput en bouw van de kelder

De verzekeringsmaatschappij Interpolis heeft in verband met de toename van de dienstverlening besloten tot uitbreiding van haar kantoor te Tilburg. Het project wordt omsloten door de Spoorlaan, Tivolistraat en de bestaande bebouwing van Interpolis. Deze belending is gefundeerd op prefab betonpalen en betreft deels een hoogbouw. De hoogbouw bestaat uit 20 verdiepingen. De nieuwbouw betreft een tweede uitbreiding van het hoofdkantoor en bestaat uit hoogbouw langs de Spoorlaan en ondergrondse bouw langs de Tivolistraat. De parkeergarage en enige techniekruimten worden ondergebracht in twee ondergrondse bouwlagen met een totale oppervlakte van circa 9000 m2. De hoogbouw bestaat uit resp. 6 en 8 kantoorlagen met kolomstramien van 14,4 x 12,8 m2. De kolommen worden op de eerste verdiepingsvloer gekoppeld door middel van koppelbalken. De kolombelasting varieert van 15000 kN tot 18000 kN.

8 | Geotechniek |

april 2001

Midden in het gebouw is een stabiliteitskern gesitueerd; aan de zijde van de bestaande hoogbouw wordt een liftschacht gebouwd. Daartoe dient de bouwput plaatselijk dieper te worden ontgraven. Ter plaatse van de parkeergarage onder de tuin is de stramienmaat van de kolommen 7,5 x 7,5 m2; de kolombelasting bedraagt 1100 kN. De keldervloer wordt belast door een opwaartse waterdruk.

Grondonderzoek Voor het project zijn 34 stuks sonderingen uitgevoerd tot een diepte van 25 m – NAP; deels zelfs tot 40 m – NAP. Ten behoeve van de fundering van de hoogbouw zijn aanvullend 19 stuks sonderingen gemaakt. Voor de classificatie van de ondergrond en laboratoriumonderzoek zijn twee boringen uitgevoerd. Met een aantal peilbuizen is de stijghoogte in het watervoerende zandpakket gemeten.


Grondlaagopbouw Het maaiveld is gelegen op gemiddeld 14 m + NAP. Vanaf maaiveld wordt circa 5 m zand, klei en leem aangetroffen. Daaronder is een vast tot zeer vast gepakte zandlaag aanwezig, waarin conusweerstanden zijn gemeten van 35 MPa. Beneden NAP komt matig vast zand voor. Op meerdere niveaus worden beide zandpakketten doorsneden door veen/leemlagen. Op een diepte van 36 m – NAP is een zeer stijve zandige kleilaag aanwezig. De grondwaterstand en stijghoogte van het watervoerende zandpakket bevinden zich rondom 12 m + NAP.

Haalbaarheidstudie bouwput Ten behoeve van de 2 ondergrondse parkeerlagen is een ontgravingsdiepte nodig tot 6 m + NAP. De natuurlijke horizontale afsluitende veen/leemlagen zijn slechts locaal aanwezig en vormen geen aaneensluitend geheel, zodat een oplossing volgens het polderprincipe niet voor de hand ligt. Een bemaling van de bouwput zal de grondwaterstand in de omgeving te veel beïnvloeden, hetgeen niet wenselijk is. Tevens vereist de grote hoeveelheid te onttrekken water een bemalingsvergunning. Om een droge ontgraving mogelijk te maken zou een tijdelijke afsluitende injectielaag op circa 1,5 m – NAP moeten worden aangebracht, teneinde voldoende veiligheid tegen opbarsten te verkrijgen. De grondkering moet dan tot minimaal een dergelijk niveau worden doorgezet. Omdat de paalpuntniveau’s van de funderingspalen tot onder deze injectielaag reiken, moeten de palen eerst worden aangebracht en daarna de injectielaag. De toepassing van een onderwaterbetonvloer heeft meerdere voordelen: • het inboorniveau van de palenwand is hoger; • de funderingspalen in de bouwput kunnen worden gecombineerd met de trekpalen die toch nodig zijn voor de onderwaterbetonvloer; • de ontgraving kan in den natte geschieden en de grond kan via een persleiding door de bebouwde kom worden afgevoerd. De methode met de onderwaterbetonvloer bleek uit technisch en economisch oogpunt de beste oplossing te zijn. Gelet op de omgeving eiste de opdrachtgever voor de grondkering en funderingspalen een trillingsvrij en geluidarm systeem; geluid- en trillingshinder voor omwonenden en kantoorpersoneel moest worden uitgesloten. Vanwege de hoge conusweerstanden in de ondergrond is een grondkering bestaande uit damwanden niet haalbaar. Een grondkering van diepwanden of een palenwand is toepasbaar, waarbij de palenwand uit economisch en praktisch oogpunt de voorkeur had. Voor de verankering van de bouwputwanden is voor groutankers gekozen. Hierdoor is de bouwput vrij van belemmeringen. De groutankers worden voorgespannen alvorens de put naar volle diepte wordt ontgraven.

figuur 1

sondering

Hierdoor zal de horizontale deformatie van de palenwand worden beperkt. Het trillingsvrije en geluidarme systeem van de palenwand is ook voor de funderingspalen toegepast. De trekbelasting bedraagt 600 kN. Voor de trekpalen worden ruime stramienmaten van 3,75 x 3,75 m 2 toegepast. De dikte van de onderwaterbetonvloer is 1,20 m.

Ontwerp bouwput De palenwand wordt gemaakt volgens het verbuisde buisschroefpalen systeem met palen met een diameter van 610 mm. Een verbuisde schroefpaal is een in de grond gevormde paal waarbij een avegaar met een holle as, die aan de onderzijde is voorzien van een losse afdichting, rechtsom roterend, in de grond wordt geschroefd. Gelijktijdig wordt een rond de avegaar geplaatste stalen

april 2001

| Geotechniek | 9


buis, die aan de onderzijde is voorzien van snijtanden, linksom roterend gedraaid. De in tegengestelde richting roterende avegaar en buis worden door twee verschillende boormotoren aangedreven die in verticale richting zijn gekoppeld. De verbuisde avegaar wordt ingeboord tot de vooraf vastgestelde diepte en vervolgens stilstaand uit de grond getrokken onder toevoeging van beton. Het voordeel van dit systeem is dat de casing de grond afschermt van de roterende buisavegaar. Door deze voorziening wordt korrelspanningsreductie en daarmee terreinzetting voorkomen. De palen worden h.o.h. 450 mm aangebracht, waarbij de primaire palen door de secundaire palen worden ingesneden. De palenwand wordt verankerd met groutankers. Deze worden ter plaatse van de ongewapende (primaire) palen aangebracht. Een stalen ankerstoel zorgt voor de krachtsoverdracht van twee gewapende (secundaire) palen naar het groutanker. Dat wil zeggen dat alle gewapende palen worden voorzien van een stalen schetsplaat en dat per twee gewapende palen een ankerstoel met een groutanker is toegepast. Op de kop van de palenwand is een doorgaande betonnen balk aangebracht. Het groutanker ontleent zijn trekkracht aan schuifspanningen tussen het verankeringslichaam en de omringende zandgrond. Het verankeringslichaam zelf bestaat uit cementsteen van hoge kwaliteit. De hoge sterkte wordt verkregen door onder hoge druk water uit het groutmengsel te persen. Het verankeringsstaal bestaat uit voorspanstrengen met staalkwaliteit FeP 1860. Door het verankeringslichaam in het vast gepakte zand te plaatsen kan met een lengte van 5,5 m worden volstaan. De rekenwaarde van de ankerkracht bedraagt 520 kN. De groutankers ter plaatse van de paalfundering van de bestaande hoogbouw worden onder een flauwe helling aangebracht. Er is een afstand van minimaal 3 m aangehouden tussen groutanker en paalvoet van de prefab palen, zodat beïnvloeding van het paaldraagvermogen is uitgesloten. Voor de berekening is de volgende fasering aangehouden: • aanbrengen van de palenwand met inboorniveau op 2,5 m + NAP en het aanbrengen van een betonnen kopgording; • ontgraven tot 12 m + NAP, aanbrengen en voorspannen van de groutankers; • in den natte ontgraven tot 6 m + NAP; • onderwaterbeton aanbrengen en de bouwput leegpompen.

figuur 2

plattegrond bouwput

Het berekende maximale buigend moment in de wand bedraagt 195 kNm/m. Als wapening van de palenwand wordt een stalen profiel toegepast; de doorbuiging in grenstoestand 2 bedraagt dan slechts 12,5 mm. De palenwand is gedimensioneerd op een blijvend buigend moment.

figuur 3

doorsnede bouwput

10 | Geotechniek |

april 2001


foto 2

aanbrengen palenwand

april 2001

| Geotechniek | 11


foto 3

in den natte ontgraven van de bouwput

12 | Geotechniek |

april 2001


Op de kop wordt een betonnen gording aangebracht die voorzien is van stekken ter verbinding met de begane grondvloer en de bovenliggende constructie. Hierdoor heeft de palenwand ook een dragende functie: de belasting bedraagt 250 kN/m. Tevens zijn een aantal kolommen op de palenwand gesitueerd. De kolombelasting varieert van 1500 kN tot 5000 kN. De dragende palen onder deze kolommen hebben een dieper inboorniveau. Gelet op deze ongelijkmatige belastingen is het inboorniveau ter plaatse van de kolommen dieper gekozen zodanig dat geen verschil in verticale deformatie in de gebruiksfase optreedt. Een extra voorziening in de vorm van injectiebuizen is genomen voor het geval onverhoopt toch lekkage door de palenwand zou optreden.

Bij een inboorniveau rondom NAP worden de hoge conusweerstanden benut. De paaldraagkracht Fr;d is dan 1250 kN tot 1500 kN, zodat voor het opnemen van de kolombelasting van 18000 kN 12 tot 16 palen per poer nodig zijn. Bij het inboorniveau rondom 8 m – NAP is een paaldraagkracht van 2000 kN per paal mogelijk, zodat 9 palen onder de kolommen volstaan. Het bleek dat het belastingsgeval ‘trek’ maatgevend was voor het inboorniveau van de palen. De wapening van alle funderingspalen bestaat uit een stalen profiel. De krachtsoverdracht van de onderwaterbetonvloer naar de trekpalen geschiedt via stalen schotjes die op verschillende niveau’s tussen de flensen van het stalen profiel zijn aangebracht.

Ontwerp funderingspalen

Uitvoering

Voor de berekening van de trekpalen is uitgegaan van een stramienmaat van 3,75 x 3,75 m 2, hetgeen resulteert in een trekbelasting van 600 kN. De trekpalen zijn berekend volgens CUR-publicatie 98-9 "rekenregels voor trekpalen". Uiteraard zijn de conusweerstanden van de sonderingen ten gevolge van de ontgraving gereduceerd. Er is een inboorniveau van 8 m – NAP voor alle palen aangehouden, de variatiecoëfficiënt bedraagt daarbij < 10%. Bij het ontwerp van de drukpalen ter plaatse van de kolommen bleken meerdere inboorniveau’s mogelijk.

De bouwput heeft een omtrek van circa 300 m. In september 1999 is gestart met het aanbrengen van de palenwand. Voor de nauwkeurige maatvoering van de palenwand is een frame op werkniveau aangebracht. De primaire palen zijn eerst gemaakt. De volgorde van aanbrengen is paalnummer 1, 5, 9, 13 enz, daarna volgen de paalnummers 3, 7, 11, 15 enz. Deze palen zijn ongewapend. Vervolgens zijn de secundaire palen geïnstalleerd waarbij de primaire palen worden ingesneden. De volgorde is paalnummer 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 enz.

foto 4

overzicht bouwput

april 2001

| Geotechniek | 13


Bij het aanbrengen van de palen is geen vertraging opgetreden, zodat geen problemen zijn voorgekomen bij het insnijden van de primaire palen. In het geval van een niet in te snijden paal kan overigens een secundaire paal in een achterwaartse positie en strak tegen twee primaire palen worden gemaakt. De naden tussen primaire en secundaire palen worden dan achteraf met een hard wordende injectie grond- en waterdicht gemaakt. Daarbij worden kolommen met een diameter van circa 800 mm gemaakt. In cohesieve grond kan gebruik worden gemaakt van jetgroutkolommen. De secundaire palen worden voorzien van een stalen profiel. Het profiel wordt achteraf ingebracht. Omdat het profiel vrij zwaar is, zakt het onder zijn eigen gewicht in de paal en kan het op de juiste hoogte worden opgehangen aan de geleidebalk. Vervolgens is een betonnen gording over de kop van de palenwand aangebracht, zoals eerder is aangegeven. Groutankers zijn aangebracht vanaf december 1999 met een rupsboormachine. Voordat een anker wordt gemaakt wordt een gat in de palenwand geboord. Het niveau is gelegen boven het grondwater, zodat geen wateroverlast optreedt. Door het gat wordt de boorbuis onder de vooraf bepaalde helling in de grond gebracht. Hiervoor wordt een hydraulisch aangedreven boorhamer gebruikt. Het in de grond brengen van de boorbuis geschiedt volgens het systeem verbuisd boren. Wanneer de boorbuis op diepte is, wordt het ankerstaal in de buis geschoven. Hierna wordt de ruimte tussen boorbuis en ankerstaal gevuld met een cementgrout, een mengsel van cement en water. De boorbuis wordt nu geleidelijk getrokken, waarbij de vrijkomende ruimte wordt gevuld door de cementgrout onder hoge druk te verpompen. Hierdoor ontstaat aan de onderzijde van het anker een cilinder van zeer hoogwaardige cementsteen, het zogenaamde verankeringslichaam. Nadat het verankeringslichaam is gevormd, wordt de boorbuis geheel getrokken. De bovenzijde van het anker steekt nu door de palenwand. Na verharding van de cementgrout is het anker getest en voorgespannen volgens de voorschriften in het CUR-handboek 166. Omdat de groutankers geen permanente functie hebben en zijn gemaakt in een grondslag waarin voldoende ervaring is opgedaan, zijn geen geschiktheidsproeven uitgevoerd. Volstaan is met het uitvoeren van controleproeven waarbij alle groutankers zijn getest op 100 % van de rekenwaarde van de ankerkracht. Omdat de grondslag, waarin de groutankerlichamen waren gepositioneerd, homogeen van pakking was, is tijdens het testen van de groutankers minimale kruip gemeten. Tijdens de controleproeven zijn geen extra voorzieningen nodig gebleken in verband met de geconcentreerde vijzelkracht op de palenwand. De robuuste betongording zorgt voor een goede spreiding van deze geconcentreerde belasting en de grondslag achter de palenwand is stijf.

14 | Geotechniek |

april 2001

De funderingspalen zijn vanaf een 2 m verlaagd maaiveld aangebracht. Hiermee is in november 1999 gestart. De werkwijze van het paalsysteem is overeenkomstig de palen van de grondkering. De bovenkant van de betonkolom van de funderingspalen is opgetrokken tot de onderzijde van de onderwaterbetonvloer; als wapening is een stalen profiel gebruikt. Een punt van aandacht is de juiste afhanghoogte van het stalen profiel geweest. Dit profiel vormt namelijk de schakel van de krachtsoverdracht tussen onderwaterbetonvloer en de trekpaal. In verband met het diepere inboorniveau ten opzichte van het inboorniveau van de palenwand en daarmee het doorboren van het vastgepakte zandpakket is de productie van de funderingspalen matig geweest. Nadat de funderingspalen zijn aangebracht, is vanaf maart 2000 de bouwput in den natte ontgraven met een zuiger. Het mengsel zand/water is via een persleiding afgevoerd naar een opslagdepot. Het aansluitvlak van de onderwaterbetonvloer met de palenwand is onder water schoongemaakt met behulp van een hogedrukreiniger. Het ruwe oppervlak van de palenwand levert voldoende wrijvingscapacteit tussen de onderwaterbetonvloer en de palenwand. Door duikers is de hoogteligging van de stalen profielen van de funderingspalen gecontroleerd. Daaruit bleek dat enkele profielen te diep waren afgehangen. Deze profielen zijn onder water verlengd. Daarbij is een stalen "container" met open onderzijde toegepast. Door de luchtbel in deze "container" wordt het water weggedrukt en kan de duiker hoge kwaliteit lassen aanbrengen tussen oplengstuk en het reeds aanwezige profiel. Vervolgens is het slib op de bodem van de bouwput verwijderd en kon de onderwaterbetonvloer worden aangebracht. Het onderwaterbeton is gestort in een continue stort waarbij een tempo is aangehouden van 100 m3 per uur. Duikers zijn ingezet voor de controle van het stortfront. Het totale stort heeft 3 dagen geduurd en er is 5600 m3 beton verwerkt. In juni 2000 is de bouwput droog gepompt en is met de bouw van de kelder begonnen. De onderwaterbetonvloer is daar waar nodig gefreesd. Vervolgens is de wapening van de constructieve vloer aangebracht. Op het scheidingsvlak van de palenwand en de constructieve vloer is de palenwand ingefreesd. Voordat het beton van de constructieve vloer is gestort is als extra maatregel een injectieslang geplaatst op het scheidingsvlak van vloer en palenwand. De berekende doorbuiging van de wand is in dit geval niet getoetst aan de werkelijke doorbuiging, vanwege de vele ervaring die is opgedaan met dergelijke bouwputten, waarbij intensief gemeten is. Bovendien geven grondopbouw, de belastingsituatie en de omgeving geen aanleiding voor het uitvoeren van een meetprogramma. Een punt van aandacht vormt de spouw tussen de palenwand en de scheidingsmuur die uit metselwerk bestaat.


KORT Discussie over Eurocode 7 een succes en wordt herhaald! Workshop Invoering prEN 1997-1 Eurocode 7 Geotechnisch ontwerp deel 1 Algemene regels Op 28 februari 2001 heeft NEN-Bouw in samenwerking met de afdeling voor Geotechniek van het Koninklijk Instituut van Ingenieurs (KIvI), een workshop in Delft georganiseerd over de invoering van prEN 1997-1, Eurocode 7, Geotechnisch ontwerp deel 1: Algemene regels. De bedoeling van de workshop was om met een aantal deskundigen, die géén zitting hebben in de normcommissie Geotechniek, van gedachten te wisselen over het huidige concept van Eurocode 7. In totaal namen 25 mensen aan de workshop deel.

figuur 4

detail aansluiting palenwand en keldervloer

Omdat de palenwand de temperatuur van de ondergrond aanneemt, treedt condensvorming op. Daarom is een goede ventilatie tussen de palenwand en de muur van essentieel belang. Als standaard constructiedetail is een goot ter plaatse van de spouw in de constructieve vloer opgenomen om condens en eventueel lekwater te kunnen afvoeren naar een pompput. De oplevering van de uitbreiding is vastgesteld in de zomer van 2002.

Beeld en inhoud van Eurocode 7 Eurocode 7 is in 1994 als voornorm door NEN gepubliceerd, waarop in 1997 commentaar is geleverd. Op basis van dit commentaar en commentaar uit andere landen is in een internationaal projectteam de voorliggende versie gereed gekomen. Op dit moment is dat proces zover gevorderd dat er een redelijk uitgekristalliseerd beeld van de inhoud en opzet van Eurocode 7 als Europese norm is. De discussie vond plaats naar aanleiding van enkele korte introducties door drs.ir. L.J. Buth (invoering en regelgevingskader), ir W.J. Heijnen (grondslagen van het geotechnisch ontwerp), prof.ir. A.F. van Tol (damwandconstructie) en ir. Chr. Bauduin (paalfundering) en een goede voorbereiding van de deelnemers. Eurocode 7 moet op termijn de normen voor Geotechniek, NEN 6740, 6743 en 6744 gaan vervangen. Echter nu is al duidelijk dat sommige elementen uit die normen die meer in detail ingaan op de uitwerking van bepalingsmethoden als ondersteuning van Eurocode 7, in stand moeten blijven. De invoering van Eurocode 7 zal gepaard gaan met een overgangstermijn van naar verwachting vijf jaar, waarin nog bestaande aansluitproblemen zullen worden opgelost en introductie in Nederland zal plaatsvinden. In de discussie werd op indringende wijze duidelijk dat EC 7 een compromis is tussen de belangrijke Europese ontwerpfilosofieën, wat tot uiting komt in het opnemen van 3 ontwerpmethoden, hetgeen niet altijd tot de gewenste duidelijkheid leidt. Een vraag die nationaal moeten worden beantwoord, is de keuze van de belastingsfactoren in ontwerpmethode 1, die het meeste met de huidige Nederlandse praktijk overeenkomt. Ook moet meer duidelijkheid komen over de concepten waarvan de 2 andere ontwerpmethoden uitgaan. Het werd duidelijk dat de partiële factoren in de verschillende methoden niet onderling equivalent zijn. Vraagtekens werden gezet bij de verschillen tussen de partiële factoren voor palen in de 3 ontwerpmethoden Zowel bij de sprekers als bij de deelnemers werd deze eerste workshop als zeer nuttig ervaren. Besloten is dat er dit jaar een tweede bijeenkomst zal worden georganiseerd.


Praktijkproef openstaande diepwandsleuven t.b.v. nieuwe Aâ&#x20AC;&#x2122;damse metrolijn â&#x20AC;&#x201C; deel 1 Op korte termijn zal worden begonnen met de uitvoering van de diepe stations voor de nieuwe metrolijn in Amsterdam. Als onderdeel van het stationsontwerp is een praktijkproef uitgevoerd waarbij de invloed van het ontgraven van diepwandsleuven naar de omgeving is onderzocht. De resultaten van de proef worden onder andere gebruikt om een 3D eindige elementenmodel te valideren. In dit eerste deel van het artikel wordt de aanleiding en de opzet van de proef beschreven alsmede de karakteristieke meetresultaten. In het tweede deel zal worden ingegaan op de modellering.

16 | Geotechniek |

april 2001


PRAKTIJKPROEF OPENSTAANDE DIEPWANDSLEUVEN T.B.V. NIEUWE A’DAMSE METROLIJN - DEEL 1 ■

ir. J.C.W.M. de Wit, Adviesbureau Noord/Zuidlijn , Amsterdam

ir. H.J. Lengkeek, Adviesbureau Noord/Zuidlijn , Amsterdam

ing. M. de Kant, Adviesbureau Noord/Zuidlijn , Amsterdam

De nieuwe Noord/Zuid metrolijn in Amsterdam, met een lengte van 9 km, verbindt de noordelijke en zuidelijke stadsdelen met het centrum. In verband met de zorg voor de historische bebouwing en een minimale overlast voor de omgeving tijdens de bouw wordt met name het gedeelte in de binnenstad gekenmerkt door de toepassing van speciale bouwtechnieken. Voor de baanvakken is gekozen voor een geboorde tunnel, die het stratenpatroon zoveel mogelijk volgt en die op relatief grote diepte wordt aangelegd. Als gevolg daarvan liggen de stations eveneens op grote diepte. De stations, 15-25 m breed en 200-250 m lang, worden gebouwd op zeer drukke locaties en op korte afstand van de historische bebouwing. De ontgravingen van circa 30 m dienen te worden uitgevoerd in beperkt draagkrachtige grond met hoge grondwaterstanden.

De stations worden aangelegd in een bouwput met gestempelde diepwanden met een dikte van 1,2 m tot een diepte van ruim 40 m onder maaiveld (figuur 1). Eén van de belangrijkste aspecten van het ontwerp van de diepe stations is de invloed die de aanleg van de stations heeft op de bebouwde omgeving. Daartoe dienen de volgende bouwprocessen nader te worden beschouwd: • ontgraving van de diepwandsleuven; • ontgraving van de bouwput; • aanbrengen betonconstructie. De ontgraving van de bouwput en het aanbrengen van de definitieve constructie kan worden geanalyseerd met behulp van een 2D EEM-model, waarin het gehele bouwproces inclusief doorlooptijden beschouwd wordt. De ontgraving van een diepwandsleuf is echter complexer vanwege het drie dimensionale karakter. Er is vanuit de literatuur betrekkelijk weinig bekend over de invloed van de ontgraving van een diepwandsleuf op de directe omgeving. Pas sinds de laatste jaren wordt meer aandacht besteed aan dit onderwerp. Omdat het van belang is om alle invloeden van het bouwproces op de omgeving in beeld te brengen, werd besloten om een praktijkproef openstaande diepwandsleuven uit te voeren, opgebouwd uit drie delen: • predictie met een 3D EEM model; • uitvoeren meetprogramma incl. interpretatie; • valideren EEM-model.

DIEPWAND ALGEMEEN

figuur 1

Dwarsdoorsnede Station Rokin

Een diepwand is opgebouwd uit een aantal panelen. Het installeren van een diepwandpaneel gebeurt door met een grijper (figuur 3) of frees een sleuf in de grond te graven. Tijdens het graven wordt de sleuf in stand gehouden door deze te vullen met een steunvloeistof, in de meeste gevallen een bentonietsuspensie. De stabiliteit van de sleuf wordt daarbij verzekerd door een combinatie van steundruk door de bentonietsuspensie en een vermindering van de korreldruk uit het grondmassief als gevolg van gewelfwerking. Als de ontgraving is voltooid wordt de wapeningskorf geplaatst en kan de beton worden gestort met behulp van tremiepijpen volgens de contractormethode.

april 2001

| Geotechniek | 17


figuur 2

Lay-out diepwandpanelen en meetinstrumenten

MEETPROGRAMMA

Diepwanden op test locatie

Algemeen Het doel van het meetprogramma is het monitoren van: 1. verticale en horizontale deformaties van de ondergrond; 2. zettingsgedrag van belaste palen op korte afstand van de sleuf; 3. het draagvermogen van funderingspalen, tijdens de ontgraving van opeenvolgende diepwandpanelen. Grondlaag

niveau b.k. laag (m NAP)

Ophoog laag zand Klei Veen Klei, silt Veen 1e zandlaag Siltig en kleiig zand Zand Silt, Klei

!nat (kN/m3 )

2.0 -1.0 -3.6 -7.0 -11.0 -13.3 -16.0 -28.0 -42.0

20,0 14,3 10,3 15,2 11,7 20,0 18,5 19,0 18,5

Tabel 1. Geotechnisch profiel en grondparameters

18 | Geotechniek |

Het bleek mogelijk het meetprogramma bij de toekomstige Mondriaantoren in Amsterdam uit te voeren. De Mondriaantoren is een circa 100 m hoog kantoorgebouw met een ondergrondse parkeergarage. Diepwanden worden toegepast als bouwputwand en funderingselement voor de toren. De diepwanden hebben een dikte van 0,8 m. In figuur 2 is de lay-out van de diepwanden ter plaatse van de proeflocatie inclusief de meetinstrumenten weergegeven.

april 2001

figuur 3

Ontgraving met een grijper


figuur 4

Impressie van de proeflocatie met total station op de achtergrond

De ontgravingsvolgorde van de panelen is eveneens in deze figuur aangegeven. De ontgraving wordt uitgevoerd met een 2,7 m brede hydraulische grijper. De panelen 2 en 3 zijn ééngangs-panelen. De panelen 1, 4 en 5 worden in twee of drie gangen ontgraven, wat leidt tot afwijkende paneelbreedtes of vormen.

Grondopbouw en grondparameters Het maaiveld ter plaatse ligt op NAP +2 m. Op basis van sonderingen, boringen en laboratoriumonderzoek zijn de grondopbouw en de grondparameters bepaald. Een samenvatting is gegeven in tabel 1. Het geotechnisch profiel komt in grote lijnen overeen met dat op de locaties van de toekomstige stations voor de Noord/Zuidlijn in Amsterdam. De grondwaterspiegel is circa NAP –0,4 m. De stijghoogte van de diepere watervoerende grondlagen is circa NAP –3,0 m.

Instrumentatie en metingen Besloten is om in hoofdzaak deformaties van de grond te meten in plaats van spanningsmetingen. Om de verticale gronddeformaties te kunnen meten zijn 48 zakbaken op maaiveld geplaatst in een regelmatig stramien. De zakbaken zijn continu gemonitored met

behulp van een total station (geautomatiseerde theodoliet). Onder 11 zakbaken zijn elektronische extensometers geïnstalleerd, waarmee verticale gronddeformaties op een dieper niveau zijn gemeten (NAP –8 m, -15 m, –31 m en –51 m). Gedurende een periode van circa 3 weken, waarin de panelen t.p.v. het proefvak zijn gemaakt, werden eens per twintig minuten deze meetinstrumenten automatisch afgelezen en opgeslagen in een datalogger. Om de horizontale deformaties te kunnen meten zijn 14 inclinometer buizen geïnstalleerd. De inclinometingen werden handmatig uitgevoerd op vooraf gedefinieerde tijdstippen; voor, tijdens en na ontgraven en direct na betonneren van een paneel. In twee panelen zijn op 3 dieptes piëzometers geïnstalleerd, door deze aan de wapeningskorf te bevestigen. Met behulp van deze instrumenten was het mogelijk om de verandering in drukken in de bentoniet en de verse beton in de tijd te meten. Om te onderzoeken of en in welke mate ontspanning van de ondergrond was opgetreden, werden vooraf 3 en achteraf 6 sonderingen uitgevoerd op verschillende afstanden tot de diepwand.

april 2001

| Geotechniek | 19


Proefpalen In het meetveld zijn drie belaste proefpalen opgenomen met een diameter van 110 mm en gefundeerd op de eerste zandlaag. Deze palen zijn representatief voor de houten palen waarop de historische bebouwing in Amsterdam veelal gefundeerd is. De palen werden zodanig geplaatst dat de afstand tot de diepwand circa 1 maal de paneelbreedte bedroeg. Op elke paal werden bezwijkproeven uitgevoerd voor en na het ontgraven van de diepwandpanelen. De resultaten van de vooraf uitgevoerde bezwijkproef werden vergeleken met die van de bezwijkproeven achteraf. Op basis van de vooraf uitgevoerde paalproeven is de hoeveelheid ballast per paal afgeleid. Uitgegaan is van een werkbelasting van circa 70% van het paaldraagvermogen. Tijdens de ontgraving van de diepwandsleuven zijn de paalzettingen periodiek gemeten (elke 20 minuten) met behulp van het total station. De paalzettingen zijn vergeleken met de verticale deformaties van de grond nabij de paalpunt. Op deze wijze kan een eventueel verlies aan paaldraagvermogen (bij grotere paalzetting) worden gemeten.

anderzijds om de metingen toegankelijk te maken voor validatie-berekeningen. Daartoe zijn bewerkingen cq. correcties uitgevoerd op de ruwe meetdata: 1. Filtering van ruis uit de meetdata uitgevoerd door de meetexperts van Soldata (meetaannemer). 2. Omdat afwijkende paneelvormen in de stationsontwerpen nauwelijks voorkomen is een tweede dataset opgezet, waarbij de directe invloed van het Z-vormige paneel (1) en hoekpaneel (5) buiten beschouwing wordt gelaten. Dit was mogelijk omdat deze panelen als eerste zijn gemaakt. De tijdsafhankelijke effecten, die in beperkte mate zijn waargenomen, konden echter niet gefilterd worden. De panelen 1 en 5 zijn later afzonderlijk bestudeerd. 3. Een correctie van de verticale gronddeformaties op diepte als gevolg van de opgetreden relatief grote horizontale deformaties in het holocene pakket door het betonneren. De evaluatie in dit artikel concentreert zich, om bovengenoemde reden, op de rechthoekige panelen.

Evaluatie deformaties Zakbaakmetingen

MEETRESULTATEN EN EVALUATIE Metingen algemeen De metingen bij de Mondriaantoren zijn uitgevoerd in de periode 21-9-1998 tot 8-2-1999. Het maken van de diepwanden ter plaatse van het meetveld heeft plaatsgevonden van 10-11-1998 tot 03-12-1999. Over het algemeen zijn de metingen tot tevredenheid verlopen. Op basis van de ruwe meetdata kan worden geconcludeerd dat geen significante beïnvloeding van de omgeving is opgetreden als gevolg van het maken van de diepwanden. De gemeten gronddeformaties en paalzettingen zijn minimaal met uitzondering van de horizontale deformaties in het holoceen aan het einde van de betonneerfase. Deze deformaties zijn echter tegen de grond in en nauwelijks schadelijk voor de omgeving te noemen. Opvallend is dat een grotere omgevingsbeïnvloeding van een diep of breed paneel niet is waargenomen. Hierop wordt later teruggekomen. Daarnaast bleek dat de panelen met een afwijkende vorm (hoekpaneel of Z-paneel) relatief gezien een veel grotere invloed naar de omgeving hebben dan de regelmatige rechthoekige panelen, zeker voor wat betreft de maaivelddeformaties op korte afstand van de sleuf. Een afname van het paaldraagvermogen op korte afstand van de sleuf is niet waargenomen. Feitelijk gaven de achteraf uitgevoerde bezwijkproeven een toename te zien van het paaldraagvermogen.

Evaluatie van de meetgegevens Na het uitvoeren van de metingen zijn de resultaten geëvalueerd. Enerzijds ter vergroting van het inzicht en

20 | Geotechniek |

april 2001

Als gevolg van het graven van een diepwandsleuf treden geringe maaiveldzettingen op, die het grootst zijn vlakbij de sleuf (4 à 5 mm) en die (snel) afnemen bij een toenemende afstand tot de sleuf. Als gevolg van het betonneren treden aan het einde van het stortproces plotselinge kortdurende heffingen van het maaiveld op, dichtbij de sleuf oplopend tot 4 mm. Direct daarop wordt weer een geleidelijke zetting ingezet. Het uiteindelijke beeld van de optredende deformaties als gevolg van het maken van de diepwanden is dat geringe zettingen van het maaiveld optreden. Deze zijn het grootst vlakbij de sleuf (ca. 5 mm). Op een afstand van 5 m zijn deze afgenomen tot circa + of - 2 mm. Met andere woorden op afstand van de sleuf worden lokaal nog minimale heffingen van het maaiveld gemeten. De verticale deformaties worden met name bepaald door het dichtst bij gelegen diepwandpaneel. Als gevolg van het maken van naburige diepwandpanelen nemen de zettingen slechts marginaal toe.

Extensometingen Voor de panelen 2, 3 en 4 zijn de verticale deformaties op maaiveldniveau en op twee of drie niveaus in de ondergrond (extensometingen) gemeten in een raai loodrecht op het diepwandpaneel. Over het algemeen zijn de verticale deformaties als gevolg van het ontgraven kleiner dan 2 mm. De meetresultaten direct na betonneren geven een zakking van circa 6 mm vlakbij de sleuf weer. In de tijd neemt de zakking echter af. Aanvankelijk was de oorzaak hiervan niet duidelijk. In relatie met de inclinometingen werd echter e.e.a. wel duidelijk.


Zoals eerder aangegeven zijn relatief grote horizontale gronddeformaties gemeten in het slappe holocene pakket als gevolg van het betonneren. Aangenomen dat de extensometerstaaf een soortgelijke uitbuiging ondergaat, dient deze te verlengen waardoor een niet optredende zetting wordt geregistreerd. De ruwe meetdata zijn hiervoor gecorrigeerd, waardoor een vloeiender verloop in de tijd ontstaat, hetgeen als een bevestiging van de correctie kan worden beschouwd. In figuur 5 zijn twee zakkingslijnen weergegeven met de metingen aan het eind van de meetperiode (met en zonder correctie). De werkelijke zakkingen zullen tussen deze twee lijnen in liggen.

figuur 5

betonneren op afstand nog meetbaar. Aan de rand van het proefveld, op een afstand van circa 8 m zijn deformaties gemeten van 1 tot 3 cm. In de zandlagen en de diepe kleilagen bleken de horizontale verplaatsingen een orde kleiner te zijn en beperkt te blijven tot maximaal 5 tot 10 mm vlak bij de sleuf. De genoemde deformaties zijn de som van de invloed van het maken van alle diepwandpanelen. Vanwege het relatief grote invloedsgebied is duidelijk sprake van onderlinge beïnvloeding. In figuur 6 zijn de eindmetingen gepresenteerd van dwarsraai 4b/c ter hoogte van het brede paneel 4.

figuur 6

Extensometingen op NAP-15 m in dwarsraai 4a/c, diepwandpaneel 4

Inclinometingen in dwarsraai 4b/c, diepwandpaneel 4

Vanaf circa 1 m uit de diepwand liggen de maximale verticale einddeformaties tussen de 2 en 4 mm zakking. Op basis van de trendlijnen liggen de maximale deformaties ter plaatse van de diepwand tussen de 0 en 6 mm zakking. Vanaf 4 m uit de diepwand zijn de einddeformaties kleiner dan 2 mm zakking.

De totale maximale verplaatsing is circa 14 cm. De maximale verplaatsing ten gevolge van het maken van alleen paneel 4 is circa 10 cm (circa factor 1,5). Opvallend is dat de breedte van het paneel niet significant van invloed was op de deformaties. Om het ruimtelijk inzicht van de horizontale deformaties te vergroten zijn daarom de metingen gepresenteerd voor de panelen 3 en 4 in langsraai A met als referentiedata het begin van de respectievelijke ontgravingen. De metingen zijn zowel in X- als Y-richting onderzocht. De belangrijkste constatering is dat de omgevingsbeïnvloeding van de diepwandpanelen een sterk asymmetrisch karakter heeft. E.e.a. wordt geïllustreerd in figuur 7 waarin de maximale vervormingen na betonneren zijn weergegeven (in het holoceen) voor de panelen 3 en 4. Bij beide diepwandpanelen vervormen de linker en middelste inclinometer overeenkomstig. De rechter inclinometer daarentegen niet. Bij diepwandpaneel 3 zijn de vervormingen van de rechter inclinometer (i4) relatief groot ten opzichte van de linker inclinometer (i2) en van de diepwand af gericht. Bij diepwandpaneel 4 zijn de vervormingen van de rechter

Inclinometingen Bij het ontgraven van de diepwandpanelen zijn maximale horizontale vervormingen gemeten in de orde van + en – 10 mm. Het betonneren had een duidelijke invloed op de gronddeformaties van de sleuf af, in met name het slappe holocene grondpakket. Tijdens de laatste meters van het betonneren traden plotseling grote deformaties op, tegen de grond in. Dit is waarschijnlijk veroorzaakt door het bezwijken van een slappe (veen)laag als gevolg van de hydrostatische betondrukken. De deformaties zijn maximaal op een niveau van circa NAP –6 m tot NAP – 9 m en bedragen maximaal circa 15 cm. Hoewel de deformaties met de afstand van de sleuf duidelijk afnemen is het

april 2001

| Geotechniek | 21


figuur 7

Horizontale deformaties bij diepwandpaneel 3 en 4

inclinometer (i6) relatief klein ten opzichte van de linker inclinometer (i4) en naar de diepwand toe. Hieruit wordt geconcludeerd dat de vervormingen worden beïnvloed door de bouwvolgorde /-richting en de aanwezigheid van eerder gemaakte diepwandpanelen. Met andere woorden de volgorde (1 -> 5 -> 2 -> 3 -> 4) bepaalt mede de richting van de verplaatsingen. Deze volgorde geeft mogelijk ook een verklaring voor de beperkte breedte invloed die is gemeten. De panelen 2 en 3 zijn gemaakt met steeds aan één zijde een reeds gemaakt paneel (stijf element in ondergrond). Doordat het brede paneel 4 tussen twee reeds aangebrachte panelen (5 en 3) is gemaakt vallen de verplaatsingen waarschijnlijk lager uit. Echter nog steeds mag worden aangenomen dat een breed diepwandpaneel, gemaakt in een maagdelijk terrein, een groter invloedsgebied heeft dan een smal paneel.

Evaluatie proefpalen Verticale paaldeformaties De proefpalen bevestigen het eerder geschetste algemene beeld bij de verticale deformaties in de ondergrond. De proefpalen 1 en 3, ter plaatse van de smalle panelen (afstand circa 2,45 m) ondergaan een eindzetting van circa 3 tot 6 mm. Proefpaal 2 ter plaatse van het brede paneel

22 | Geotechniek |

april 2001

(afstand circa 5,6 m) ondergaat nauwelijks een zetting, maximaal circa 1 mm. Bij de proefpalen 1 en 3 lijken de naburige onregelmatige panelen 1 en 5 bovendien een rol van betekenis te hebben gespeeld. Bij proefpaal 1 ter plaatse van paneel 2, blijkt de invloed van het maken van het aangrenzende Z-paneel 1 in orde grootte hetzelfde te zijn als het maken van paneel 2, terwijl het andere aangrenzende paneel 3 een nauwelijks waarneembare invloed heeft. Proefpaal 3 ondergaat het grootste deel van zijn eindzetting bij het maken van het hoekpaneel 5. Verder valt op dat het maken van het aangrenzende brede diepwandpaneel 4 een niet waarneembare invloed heeft, terwijl dit paneel drie dagen heeft opengestaan. Een vergelijking tussen de paalzettingen en de resultaten van de nabije extensometers geeft inzicht in een mogelijk verlies aan paaldraagvermogen. Grotere paalzettingen zouden hiervoor een aanwijzing kunnen zijn. De optredende paalzettingen en de gemeten verticale gronddeformaties op paalpuntniveau kwamen echter goed met elkaar overeen. Een verlies aan paaldraagvermogen wordt op basis van deze metingen niet waarschijnlijk geacht.

Horizontale paaldeformaties


Tijdens het meetprogramma zijn geen nadelige effecten waargenomen van de opgetreden horizontale gronddeformaties in het holocene grondpakket op de proefpalen. Door middel van een rekentechnische benadering is getracht deze invloed in beeld te brengen. Uitgegaan is van een eenvoudige maar ook inzichtelijke bovengrensbenadering, waarbij de horizontale gronddeformaties als opgelegde vervorming aan de paal zijn opgelegd. Daarbij bleek een houten paal in verband met zijn geringe langsstijfheid vrij ongevoelig te zijn voor dit verschijnsel. Horizontale gronddeformaties van circa 13 cm ter plaatse van de paal zijn bij deze bovengrensbenadering nog goed opneembaar. De stijvere betonnen palen zijn echter gevoeliger. In het ontwerp van de stations wordt hiermee ook rekening gehouden.

Bezwijkproeven Door het uitvoeren van bezwijkproeven voor en na het graven van de diepwanden werd informatie verkregen ten aanzien van een mogelijk verlies aan paaldraagvermogen. De bezwijkwaarden uit de proeven vooraf kwamen goed overeen met de ondergrenswaarden, zoals die berekend zijn op basis van sonderingen volgens NEN 6743. Daarbij werd alleen de 1e zandlaag in rekening gebracht. Op basis van de achteraf uitgevoerde bezwijkproeven is geen afname van het draagvermogen geconstateerd. De palen bezweken zelfs bij een veel grotere belasting. De toename van draagvermogen kan zijn veroorzaakt door een toename van de positieve kleef in het holocene grondpakket. Bijvoorbeeld door het toenemen van de te mobiliseren schuifweerstand in de tijd onder invloed van consolidatie. Ook de grote horizontale verplaatsingen in het holocene grondpakket als gevolg van de hydrostatische betondrukken, kunnen leiden tot opspanning en daardoor een grotere schuifweerstand. Het feit dat de belastingstappen in de achteraf uitgevoerde proeven meer tijd vergden, kan een indicatie zijn dat het holocene grondpakket een aandeel heeft in het paaldraagvermogen. Opvallend is dat de bezwijkwaarden goed overeenkomen met de bovengrenswaarden, zoals die zijn berekend op basis van de sonderingen (met als doel een schatting van de maximaal benodigde ballast). Daarbij werden alle grondlagen in rekening gebracht. De resultaten van de bezwijkproeven zijn opgenomen in tabel 2.

Paalproeven Predictie op basis van sondering Proef voor ontgraven Proef na ontgraven Belasting tijdens ontgraving

Minimum (kN)

Maximum (kN)

175

380

150 250 100

220 340 150

Tabel 2. Resultaten berekeningen en proeven paaldraagvermogen.

beeld, dat geen verlies aan draagvermogen optreedt.

Evaluatie drukmeting diepwandsleuf Uit de predictieberekeningen (zie deel 2 van dit artikel) was gebleken dat de belasting die de nog verse beton afgeeft op de sleufwand van invloed is op de optredende deformaties met name in de bovenste slappe grondlagen. Vanuit de literatuur (Lings e.a.) was bekend dat tot een bepaalde hoogte, de zogenaamde kritische hoogte/diepte, de drukken hydrostatisch toenemen op basis van het volumegewicht van beton en daaronder op basis van het volumegewicht van bentoniet. Dit bi-lineaire verloop is het gevolg van uittreden van water uit de beton, waardoor het korrelskelet wordt aangesproken en het beginnende verhardingsproces. Vanuit de literatuur zijn kritische hoogten bekend variërend van 5 tot 15 m. Door op drie niveaus een piëzometer in de sleuf van de panelen 3 en 4 te hangen (verbonden aan de wapeningskorf) kon het drukverloop tijdens het storten en het beginnende verhardingsproces worden gemeten. Op basis van de uitgevoerde metingen kon het uit de literatuur geschetste beeld slechts ten dele worden bevestigd. De kritische hoogte was redelijk eenduidig af te leiden. Echter deze bleek te variëren over de diepte van de sleuf. Doordat de stort/stijgsnelheid in het diepe deel van de sleuf aanmerkelijk hoger was dan in het ondiepe deel werden daar ook hogere kritische betondrukhoogten afgeleid uit de drukmetingen. In tabel 3 zijn de belangrijkste resultaten ondergebracht. Op grote diepte (NAP –25 m) zijn maximale drukken gemeten tot circa 500 kPa. Voor de omhullende drukfiguur is nog steeds een bi-lineair Meting

Diepwandpaneel 4

Gradiënt bentoniet Gradiënt beton Gradiënt bilineaire tak Kritische betondrukhoogte boven Kritische betondrukhoogte onder Stijgsnelheid boven Stijgsnelheid onder

12 kN/m 23 kN/m 19 kN/m 6 tot 9 m >20 m 7 m/uur >20 m/uur

Sonderingen De sonderingen dienen als indicatie voor het paaldraagvermogen. De sonderingen zijn zowel vooraf als achteraf en op verschillende afstanden loodrecht op de diepwandpanelen uitgevoerd. Uit de sonderingen is geen significante verandering van de conusweerstand in de eerste zandlaag gemeten. De conusweerstand en het wrijvingsgetal in het holocene grondpakket zijn wel enigszins toegenomen. Dit bevestigt het eerder geschetste

Tabel 3. Resultaten evaluatie betondrukmetingen. januari 2001

| Geotechniek | 23


figuur 8

Betondrukmeting diepwandpaneel 4

verloop te veronderstellen. Echter de drukgradiënt over de onderste meters komt niet meer overeen met de hydrostatische opbouw volgens het volumegewicht van

bentoniet, maar is hoger. De drukgradiënt is toegenomen tot een waarde die ligt tussen die van beton en bentoniet in.

CONCLUSIES Algemeen kan worden gesteld dat het meetprogramma veel nuttige informatie voor het project Noord/Zuidlijn heeft opgeleverd. Op basis van de uitgevoerde metingen kunnen de volgende conclusies worden getrokken: 1. de effecten van het installeren van diepwanden op de directe omgeving en nabije paalfunderingen is minimaal; 2. de gemeten deformaties bleven tot het minimum beperkt met uitzondering van die in de slappe bovenlagen, waarbij tijdens betonneren relatief grote deformaties van de sleuf af optraden; 3. middels drie onafhankelijke proeven is aangetoond dat het draagvermogen van nabije paalfunderingen niet is afgenomen: • zettingen van omliggende grond en paalzettingen zijn vergelijkbaar; • bezwijkproeven achteraf tonen zelfs een toename van het draagvermogen;

24 | Geotechniek |

april 2001

• sonderingen bevestigen deze toename; omdat de toename in hoofdzaak wordt bepaald door een verhoging van de wrijvingsweerstand in de slappe bovenlagen wordt volstaan met de conclusie dat het draagvermogen niet is afgenomen; 4. in verband met de geringe langsstijfheid van de houten palen hebben de grote horizontale deformaties in het holoceen een beperkt effect. Betonnen palen zijn echter gevoeliger en dienen meer in detail te worden beschouwd. In de stationsontwerpen wordt hiermee rekening gehouden; 5. de onregelmatige paneelvormen (hoek- en Z-paneel) hebben een duidelijk waarneembaar grotere invloed dan de rechthoekige panelen met name in de verticale gronddeformaties. Ook hier wordt in de stationsontwerpen rekening mee gehouden (bv. op korte afstand van belendingen mogen hoeken niet in één keer ontgraven worden).


World-wide we face the need for geotechnical and environmental soil investigation. Whatever the need - be it for construction purposes,to test infrastructure or for ecological reasons- the A.P.van den Berg soil investigation techniques apply.We provide multipurpose, state-of-the-art measuring-, sampling- and drilling equipment, that works according to the static (Dutch) cone penetration test (C.P.T.) method. They all have one thing in common: they were designed on the foundation of common sense,a wealth of experience and creativity to match.

Products: ●

● ● ● ● ●

Static cone penetrometers for ● Dilatometers and vanetesters. soil investigation, capacity from ● AMAP’sols static/dynamic 1 - 260 kN. penetrometer. Wire-line and sea-bed penetrometers up to water depths of The A.P. van den Berg C.P.T. equip2,500 m. ment complies with the ISSMGE, Digital measuring systems. ASTM and NEN standards. Customized software. Soil, water and gas sampling equipment. Cones for geotechnical and environmental soil investigation. Light-weight drilling equipment in conjunction with C.P.T. rigs.

Penetrometer type COSON® 200 kN for continuous soil testing.

A.P. van den Berg Machinefabriek B.V. IJzerweg 4, P.O. Box 68 8440 AB Heerenveen,The Netherlands

Phone +31 (0)513 63 13 55 Fax +31 (0)513 63 12 12

Division of Verenigde Bedrijven Van den Berg Heerenveen Holding B.V.

E-mail apb@apvdberg.nl http://www.apvdberg.nl


ADVERTENTIE INPIJN-BLOKPOEL IN MONTEREN

FUNDERINGSTECHNIEK B.V

TERRACON LEVERTEN VERVAARDIGT: • • • • • • • • • • • •

VIBROPALEN VIBROCOMBIPALEN TERRACOMBIPALEN TERRASONPALEN TERR-ECONPALEN MV-PALEN SLURRYWANDEN TERRACONCRETE-WAND PREFABPALEN STALEN BUISPALEN DAMWANDEN SPECIALE HEIWERKEN

Terracon Funderingstechniek B.V. Terracon International B.V. Vierlinghstraat 17 Postbus 49, 4250 DA Werkendam Telefoon 0183 - 40 13 11 Telefax 0183 - 40 35 83 Internet www.terracon.nl E-mail info@terracon.nl

(Vibropaal met prefabkern) (anti-negatieve kleefpaal) (trillingsvrij met prefabkern) (trillingsvrij grondverdringend) (trekpalen) (waterdichte schermen)

Terracon Spezialtiefbau GmbH Trajanstraße 25 46509 Xanten Duitsland Telefon INT. +49.2801.98340 Telefax INT. +49.2801.98341 Alle bedrijven zijn gecertificeerd volgens NEN-EN-ISO 9001 en VCA**.


Wegbouwkunde en geotechniek: nog paralelle werelden, maar niet lang meer. De geotechniek en de wegbouwkunde leven alle lange tijd als paralelle werelden naast elkaar. De steeds strenger wordende eisen aan de beschikbaarheid van onze infrastructuur en nieuwe contractuele verhoudingen tussen opdrachtgevers en â&#x20AC;&#x201C;nemers vragen om betere technische oplossingen, en nieuwe kennis en instrumenten. Een groot deel van die verbetering kan worden gevonden in een nauwere samenwerking tussen de wegbouwkunde en de geotechniek. CROW draagt hier zijn steentje aan bij door zijn onderzoeksprogramma hierop af te stemmen en door samenwerking met CUR, Delft Cluster en KiVi. Het artikel beschrijft hoe CROW dit thema in haar onderzoeksprojecten een plaats heeft gegeven.

april 2001

| Geotechniek | 27


CROW is hét centrum voor kennismanagement voor verkeer, vervoer en infrastructuur en voor alle fasen van het bouwproces. De kerntaken zijn collectief onderzoek, regelgeving en kennisoverdracht en –management voor deze sector. CROW voert deze taken uit met en voor publieke en private partijen waaronder overheden, bedrijfsleven, aannemers, toeleverende bedrijven, advies- en onderzoeksbureaus en onderwijsinstellingen. CROW heeft diverse coördinatiecommissies in het leven geroepen die dienen als adviesorganen voor het onderzoek in bepaalde deelgebieden. Een van deze deelgebieden is Grondwerk en Funderingen. In dit deelgebied, dat zich richt op de bovengrondse lijninfrastructuur, gaat de geotechniek een steeds prominentere plaats innemen in het onderzoek.

WEGBOUWKUNDE EN GEOTECHNIEK: NOG PARALELLE WERELDEN, MAAR NIET LANG MEER. ■

ir. C.R. van Haasteren, projectleider onderzoek bij CROW en secretaris van de Coördinatiecommissie Grondwerk en Funderingen van CROW.

EXTERNE ONTWIKKELINGEN CROW is hét centrum voor kennismanagement voor verkeer, vervoer en infrastructuur en voor alle fasen van het bouwproces. CROW heeft diverse zogenaamde ‘coördinatiecommissies’ in het leven geroepen die dienen als adviesorganen voor het onderzoek in bepaalde deelgebieden. Een van deze deelgebieden is Grondwerk en Funderingen. Nu al weer 2 jaar geleden heeft de Coördinatiecommissie Grondwerk en Funderingen even pas op de plaats gemaakt en kritisch gekeken naar de ontwikkelingen op haar werkterrein. Dit heeft onder meer geresulteerd in het Masterplan Grondwerk en Funderingen (CROW rapport 99-01). Vanaf die periode wordt het onderzoeksprogramma van de commissie mede bepaald door enkele belangrijke thema’s.

wegbouwkunde en geotechniek al lange tijd in min of meer parallelle werelden naast elkaar opereren. Dit wordt wellicht ingegeven door het feit dat de wegbouwkundige zich vooral interesseert in de bovenste meter van een wegconstructie en het voor de geotechnicus pas beneden die diepte interessant wordt. Meer samenwerking tussen deze disciplines in onderzoek en projecten en een betere interactie tussen de vakgebieden zal positief bijdragen aan de technische uitdagingen van nu en straks.

In de eerste plaats verschuift de rolverdeling tussen marktpartijen. In toenemende mate worden de verantwoordelijkheden binnen projecten en de daarmee samenhangende risico’s verschoven naar de opdrachtnemer. Nieuwe contractvormen vragen om daarop afgestemde hulpmiddelen. Ook vraagt de bereikbaarheidsproblematiek in Nederland om duurzame en onderhoudsarme (spoor)wegen. Onderhoud als gevolg van zettingsverschillen moet zoveel mogelijk worden vermeden. Ook moet deze infrastructuur snel beschikbaar zijn, wat de druk op verkorting van bouwtijden verhoogt. Met name in onze dichtbevolkte centra in het Westen van het land levert dit de nodige hoofdbrekers op. Bovendien constateert de commissie dat de disciplines

28 | Geotechniek |

april 2001

Opbouw van de wegconstructie.

De geotechniek als discipline, maar vooral de interactie tussen de geotechniek en de wegbouwkunde, neemt hiermee een prominente plaats in binnen het onderzoek van de CROW-commissie.


Hoe vertaalt dit zich in onderzoeksvragen en onderzoeksprojecten?

Handleiding verbredingen aardebaan wegen en spoorwegen

Recent zijn in CROW-verband drie projecten gereed gekomen - waarvan de publicaties zojuist zijn verschenen of zeer binnenkort zullen verschijnen - die invulling trachten te geven aan de kennisleemten die door de genoemde ontwikkelingen zijn ontstaan.

Toepassingsrichtlijn EPS

Scheur in asfalt als gevolg van verbreding

Tijdens een symposium in De Nieuwe Doelen in Gorinchem op 20 november 2000 is het eerste exemplaar van de "Toepassingsrichtlijn EPS in de Wegenbouw" uitgereikt. Het lichtgewicht EPS staat in de belangstelling omdat dit materiaal in specifieke situaties voordelen biedt ten opzichte van de traditionele bouwmethoden. De aanleg van wegen en spoorwegen op een slappe en weinig draagkrachtige ondergrond, zoals deze vooral voorkomt in West- en Noord-Nederland, vergt veel tijd. Ophogingen moeten soms lang blijven liggen om de zetting te laten optreden voordat de weg in gebruik wordt genomen. De voordelen van een constructie met geëxpandeerd polystyreen (EPS) zijn dat die zettingsarm is, direct te belasten en onderhoudsarm tijdens het gebruik. Andere voordelen zijn de verkorte aanlegtijd en dus de eerdere beschikbaarheid en minder files als gevolg van onderhoud. Bij het ontwerp van een dergelijke constructie spelen de grondmechanische eigenschappen in relatie tot de wegbouwkunde een grote rol, vooral waar het gaat om de veiligheid tegen het opdrijven van de wegconstructie. De publicatie beschrijft dan ook een ontwerpproces waarin naast het traditionele wegbouwkundig ontwerp tevens een prominente plaats is ingeruimd voor het grondmechanisch ontwerp.

In het voorjaar van 2001 zal CROW een "Handleiding verbredingen aardebaan wegen en spoorwegen" uitbrengen. Naast de handleiding zal ook een rapport met achtergrondinformatie uitkomen. De verwachting is dat de uitbreiding van de capaciteit van het hoofdwegennet en het spoorwegennet vooral zal worden gerealiseerd door het verbreden van bestaande tracés. Hiervoor is niet alleen de Nederlandse kennis over verbredingen van aardebanen samengebracht maar is ook een handleiding samengesteld voor ontwerpers waarmee zij in de voorontwerpfase van een (spoor)wegverbreding alternatieve technieken snel, indicatief kunnen onderzoeken op haalbaarheid ten aanzien van strategische uitgangspunten zoals bouwtijd en effecten voor toekomstig onderhoud. Hiermee wordt niet alleen beoogd de communicatie over de haalbaarheid van eisen tussen opdrachtgevers en –nemers en tussen projectleiders en hun ontwerpafdelingen te verbeteren, maar ook die tussen onder- en bovenbouwontwerpers. De eisen van de opdrachtgever zijn een eenduidig uitgangspunt van de handleiding voor zowel de bovenbouwontwerpers als hun collega’s van de onderbouw.

Dunne asfaltverhardingen, dimensionering en herontwerp Ook in het voorjaar van 2001 verschijnt de publicatie "Dunne asfaltverhardingen, dimensionering en herontwerp". In eerste instantie lijkt dit een volledig wegbouwkundig onderwerp, zij het niet dat bij de wegen waarvoor deze publicatie vooral gebruikt zal worden, (her)ontwerp geen puur wegbouwkundig vraagstuk is. Het gaat vooral om het relatief zwaar belaste wegennet in het Nederlandse polderlandschap, waar de wegen meestal

april 2001

| Geotechniek | 29


een historisch gegroeide constructie-opbouw hebben en waar de problematiek van vervormingen door de slappe ondergrond een grote rol speelt. De publicatie biedt voor deze situaties inzicht in de invloed van een slappe bodem op het wegontwerp en is tot stand gekomen door samenwerking van wegbouwkundigen en geotechnici. Aangezien de terminologie van de geotechnicus afwijkt van die van de wegbouwkundige, is in de publicatie aandacht besteed aan het voor beide partijen in begrijpbare taal aangeven van de effecten die een samendrukbare ondergrond heeft op het zettingsgedrag en stabiliteitsgedrag van een wegconstructie. Aansluitend op deze zojuist afgeronde projecten is recent gestart met drie nieuwe onderzoeksprojecten, die antwoord moeten geven op een aantal prangende vragen.

Gevoeligheidsanalyse zettingsprognose De werkgroep "Gevoeligheidsanalyse zettingsprognose" is op 1 september 2000 van start gegaan met als opdracht het in kaart brengen, het differentiëren, en het kwantificeren van de onzekerheden in de prognose van de zetting. Deze vraagstelling is enerzijds ingegeven door een verschuiving van de risico’s van de opdrachtgever naar de opdrachtnemer, waarbij in het algemeen sprake is van een langjarige garantie door de opdrachtnemer, en anderzijds door het feit dat de criteria waaraan het eindproduct qua zettingen en zettingsverschillen moet voldoen, anders worden gesteld en een zekere verscherping hebben ondergaan. De op traditionele wijze bepaalde zettingsprognose, met een globale onnauwkeurigheidsmarge van ±30%, voldoet hiervoor niet meer. Het project heeft niet alleen als doel om inzicht te bieden in de omvang van de onzekerheid van de zettingsprognose, maar wil ook de verschillende factoren kwantificeren. Ook staan een heldere procesbeschrijving (richtlijn) en een eenduidige begripsomschrijving voor ogen en een praktisch instrument, waarmee opdrachtgever en opdrachtnemer voor een concrete situatie de onzekerheden kunnen kwantificeren. Uiteindelijke doelen hierbij zijn "meer zekerheid over de onzekerheid" en een betere communicatie tussen opdrachtgever en opdrachtnemer hierover.

In toenemende mate worden de verantwoordelijkheden voor de projecten en de daarmee samenhangende risico’s verschoven naar de opdrachtnemer. Het risicoanalysemodel moet een belangrijk hulpmiddel worden, waarmee risico’s kunnen worden ingeschat alsook het effect van de maatregelen, die worden genomen om deze risico’s te verkleinen.

Keuzemodel verhardingsconstructies Eveneens in het najaar van start gegaan is de werkgroep "Keuzemodel verhardingsconstructies", Deze heeft als doelstelling een gebruiksvriendelijk gereedschap (keuzemodel wegconstructies) voor het ontwerpen van standaard wegconstructies in geheel Nederland door integratie van grond-, materiaal- en constructiekennis. Het is een uitbreiding van de huidige CROW-publicatie 81 (1994) "Gefundeerd op weg" met aspecten als het gedrag van de diepere ondergrond (o.a. zettingen), wegverbredingsconstructies en evenwichtsconstructies.

Samenwerking in onderzoek en kennisoverdracht In het voorgaande is de manier beschreven waarop CROW door middel van onderzoek kennis en instrumenten ontwikkelt die ondersteunend zijn bij de genoemde thema’s. In dit veld is CROW echter niet alleen. Op verschillende vlakken wordt samengewerkt dan wel afgestemd. Zo wordt er via de Programma Coördinatie Raad (PCR) van de verschillende collectief onderzoek programmerende instellingen (COPI’s) in de Algemene Onderzoekscommissie Geotechniek (AOC Geotechniek) afgestemd met CUR en andere (geotechnische) onderzoeksprogrammerende instellingen. Ook biedt de samenwerking met Delft Cluster binnen het thema Grond en Constructies kansen voor fundamenteel geotechnisch onderzoek. CROW en Delft Cluster hebben afgesproken hun onderzoeksprogramma’s en kennismanagement op elkaar af te stemmen. Hiermee is begonnen binnen de drie recent gestarte projecten. CROW richt zich hierbij op het helder krijgen van de behoefte aan kennis, het bundelen en standaardiseren, en het ontwikkelen van praktische instrumenten, Delft Cluster op de fundamenteel wetenschappelijke vragen.

Risico-analyse Grondwerk en Funderingen Ook deze werkgroep is eind 2000 van start gegaan. Het doel is om een blauwdruk (algemeen risico-model) voor een technische risicoanalyse te ontwikkelen, toegespitst op infrastructurele projecten en met name op de deelgebieden grondwerk- en funderingen.Hiermee kan in de ontwerp-, aanleg- en gebruikfase van rail- en wegenbouwprojecten een systematische afweging worden gemaakt van de (maatschappelijk relevante) risico´s die in het project kunnen optreden. Dit project is het directe gevolg van de verschuivende rolverdeling tussen marktpartijen.

30 | Geotechniek |

april 2001

Recente contacten met de afdeling Geotechniek van het KIvI hebben geresulteerd in gezamenlijke activiteiten op het raakvlak van de geotechniek en de wegbouwkunde, waaronder een lezingenmiddag. De titel van dit artikel is niet alleen een wens maar een pure noodzaak. Willen we als technici blijven voldoen aan de steeds scherper geformuleerde eisen van opdrachtgevers, beheerders en gebruikers dan is samenwerking tussen disciplines een vereiste.


Van No-Recess 2 naar Si


VAN NO-RECESS NAAR SI2 ■

ir J.D. van Duijvenbode, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Delft

ir. H.L. Jansen, Fugro Ingenieursbureau BV, Leidschendam

De No-Recess proeftuin in de Hoeksche Waard betreft een (demonstratie-) onderzoek naar, voor Nederlandse begrippen, niet conventionele funderingswijzen voor aardebanen voor rail- en weginfrastructuur. No-Recess staat voor: New Options for Rapid and Easy Construction of Embankments on Soft Soils. Het No-Recess onderzoek is uitgevoerd door de projectorganisatie HogesnelheidslijnZuid Infra en de afdeling Geotechniek van Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde. Een deel van het onderzoek is in Europees onderzoeksverband (EuroSoilStab) uitgevoerd en gesubsidieerd door de Europese Gemeenschap. In de No-Recess proeftuin zijn op regelmatige afstanden in de slappe laag (organische klei en veen) funderingselementen aangebracht, waarna de 'aardebaan' (in dit geval een proefterp) is opgebracht. In de proeftuin zijn de volgende funderingswijzen toegepast (Figuur 1): • •

terp HW2: gestabiliseerde grondkolommen (voorheen kalk-cementkolommen genoemd) terp HW3: gestabiliseerde grondwanden (Fräs Misch

figuur 1

No-Recess proeftuin

32 | Geotechniek |

april 2001

• •

Injektion, FMI) terp HW4: geotextiel ommantelde zandkolommen (GOZ) terp HW5: schuimbetonpalen systeem AuGeo.

Als referentie is een traditionele terp aangelegd: • terp HW1: verticale kunststof drains. De terpen zijn 80 à 120 m lang, 10 m breed (op de kruin gemeten) en bestaan uit een hoog gedeelte (netto 5 m ophoging) en een laag gedeelte (netto 1 m ophoging). De daadwerkelijke uitvoering van de proeftuin is gestart in januari 1998, zie onder andere referenties 2 t/m 7. Naar gestabiliseerde grondkolommen zijn al eerder studies verricht, zie bijvoorbeeld referentie 1 over een studie in CUR-verband. De metingen aan de proefterpen zijn doorgezet tot eind 2000 waarna de terpen en de funderingen (bovenste deel) zijn gesloopt. Het Programma van Eisen is gebaseerd op dat van de HSL waarin grenzen gesteld zijn aan de bouwtijd en de restzetting:


figuur 2

No-Recess technieken

• •

bouwtijd aardebaan maximaal 18 maanden; restzetting van t = 24 maanden tot t = 30 jaar maximaal 0,03 m (eis HSL#1); • bij aansluiting aan een zettingsvrij kunstwerk toegestane restzetting 0,0 m (eis HSL#2). Daarnaast zijn de resultaten van de zettingsmetingen getoetst aan de RWS-eisen: • bouwtijd lage aardebaan 6 maanden, hoge aardebaan 12 maanden; • restzetting na oplevering tot t = 30 jaar maximaal 0,10 m (eis RWS#1); • bovendien, bij een verbreding van een aardebaan, toegestane zetting gedurende de bouw maximaal 0,10 m (eis RWS#2). Voor de dynamische eigenschappen zijn de richtlijnen van de Deutsche Bahn aangehouden.

Inmiddels is er een definitieve evaluatie gemaakt van de No-Recess proeftuin, zie referenties 12 en 13, en is de studie in CUR-verband voltooid, zie referentie 14. Dit artikel geeft een samenvatting van enkele belangrijke onderwerpen uit het onderzoek en de studie: • • • • • •

Uit een eerste evaluatie najaar 1999 van de resultaten van het No-Recess proefveld te 's Gravendeel, zie referenties 8 en 9, is gebleken dat verschillende technieken zonder meer voldoen en geschikt zijn voor toepassing in Nederland: het stoplicht staat op groen. Bij enkele andere technieken waren onzekerheden aanwezig ten aanzien van één of meer onderdelen, zodat nader onderzoek nodig werd geacht: het stoplicht staat op oranje. Eind 1999 is in CUR-verband gestart met nader onderzoek teneinde binnen afzienbare tijd de onzekerheden te reduceren of te elimineren zodat voor meer technieken het stoplicht op groen gezet kan worden.

• •

procedure schema voor toepassing innovatieve technieken; restzettingen van de No-Recess technieken; verbeterde uitvoeringswijze van gestabiliseerde grondkolommen; duurzaamheid van gestabiliseerde grondkolommen en wanden; milieuregelgeving van gestabiliseerde grondkolommen en -wanden; verbeterde uitvoering en ontwerp van geotextiel ommantelde zandkolommen (GOZ); buigstijfheid en draagkrachtberekening van AuGeo-palen; dynamische aspecten.

Mede door het succes van deze eerste innovatie-impuls heeft Rijkswaterstaat DWW samen met een aantal marktpartijen, onder het acroniem Si2 (Stimulering innovatie infrastructuur), de vorm en inhoud bepaald voor de tweede innovatie impuls (zie illustraties achterzijde katern en referentie 16).

april 2001

| Geotechniek | 33


Procedure schema De daadwerkelijke implementatie van deze 'No-Recess' technieken gaat moeizaam. Één van de belangrijkste oorzaken hiervan is de onbekendheid van opdrachtgevers en aannemers met het risicoprofiel dat bij deze nieuwe technieken hoort. De vijf belangrijkste vragen hieromtrent zijn: 1. is het concept OK? 2. is het ontwerp OK? 3. is de uitvoering OK? 4. is het product OK? 5. is het gedrag OK?

figuur 3

Procedureschema

34 | Geotechniek |

april 2001

Om deze 5 vragen als opdrachtgever en opdrachtnemer te kunnen beantwoorden, moeten een aantal stappen worden gezet, zie onderstaande figuur 3. Deze procedure begint met het rode 'stoplicht' mannetje en eindigt bij het lopende figuurtje als het schema met succes is doorlopen en een innovatieve techniek is toegepast in een lijn-infrastructuurproject. Gedurende dit traject kunnen één of meerdere andere technieken zijn afgevallen. Als de vragen niet direct kunnen worden beantwoord met een volmondig ja is het mogelijk verschillende tests in het procedureschema in te bouwen. Alvorens door te gaan naar de volgende fase moet de vraag en de toedeling omtrent de risico's bevredigend beantwoord zijn.


Vraag 1 - Is het concept OK? Op basis van het PvE (Programma van Eisen) zal de ontwerper keuzen moeten maken welke technieken hij wil toepassen (haalbaarheidsstudie). Doorslaggevende aspecten bij de keuze voor een bepaalde techniek zijn veelal de beschikbare bouwtijd en de eisen aan de restzetting na oplevering, de aanlegkosten en de risico's. De haalbaarheid van No Recess technieken kan afhangen van de wijze waarop de 'kosten' berekend worden. Indien bijvoorbeeld de kosten van de eerste 10 jaar onderhoud deel uitmaken van het contract, zal een zettingsarme constructie anders beoordeeld worden dan wanneer de keuze voor een techniek zuiver op basis van de aanlegkosten wordt gemaakt. Met de No-Recess InGeoInfo spreadsheet (op de CD-ROM bij referentie 13), waarbij eenheidskosten, afhankelijk van de lokale situatie en de markt, worden ingevuld kan snel een eerste indicatie van kosten worden verkregen. Of een nieuwe techniek toepasbaar is, is mede afhankelijk van het inzicht in en de mogelijkheden voor de beheersing van de risico's. Een goede risico-evaluatie, bijvoorbeeld via een Failure Mode Effect Analysis (FMEA), zie referentie 14, is daarom noodzakelijk.

Vraag 2 - Is het ontwerp OK? Het belangrijkste aspect voor de beoordeling van het ontwerp is de voorspelling van het zettingsgedrag.

Vraag 3 - Is de uitvoering OK? Tijdens de bouwfase zal gaandeweg duidelijk worden of het eindproduct voldoet aan de gestelde kwaliteitseisen. Indien er nog weinig ervaring is met de (No Recess) techniek verdient het aanbeveling een representatief deel van het tracĂŠ in te richten als proefterrein.

Aspect test (beproeving individuele elementen) Zeker bij technieken die gebaseerd zijn op grondstabilisatie, is het beproeven van de individuele kolommen noodzakelijk (homogeniteit menging, sterkte en stijfheid). De aspecttest kan bestaan uit een klein groepje individuele kolommen die buiten het systeem zijn gemaakt om individuele (destructieve) beproeving mogelijk te maken.

Vraag 4 - Is het product OK? Met een systeemtest (beproeving van het geheel) moet aangetoond worden of het totale systeem zich gedraagt zoals berekend in het ontwerp. Dit leidt bijvoorbeeld tot een evaluatie van de gekozen hart-op-hart afstanden van de funderingselementen. Hiervoor is een intensieve monitoring van vervormingen en spanningen noodzakelijk van een stukje proefophoging noodzakelijk. De omvang van het aantal elementen dat gezamenlijk in de systeemtest wordt beproefd, moet representatief zijn voor de werking van de techniek.

Vraag 5 - Is het gedrag OK? Nadat de funderingselementen zijn aangebracht en op het moment, dat het eerste zand voor de aardebaan wordt aangebracht start de monitoring van het gedrag van de fundering (dit tijdstip is dag 1). Vanaf dat moment kan het (zettings)gedrag worden gemeten als gevolg van de oplopende statische belasting door het aanbrengen van het zand, het afgraven van de overhoogte en het aanbrengen van de bovenbouw (asfaltlagen of ballastbed). Zo nodig kan, op basis van de metingen het ophoogschema worden bijgesteld. Aanbevolen wordt de metingen (met name omtrent de zetting) in de gebruiksfase door te zetten, met name indien sprake is van een langdurige garantieperiode. Dit kan worden opgevat als een 'gebruikstest'. De constructie is nu ook onderhevig aan de dynamische verkeersbelasting.

Procedure test (beproeving uitvoerings- en kwaliteitsborgingsprotocollen) In het proefvak kan worden gecontroleerd of zaken als logistiek, bemensing en productie voldoende zijn voor een grootschaliger toepassing. Het kwaliteitsysteem en het gekozen systeem van rapportage kan getoetst worden op praktische haalbaarheid. Zo wordt in een vroeg stadium inzicht verkregen in de controles die tijdens de productie moeten worden uitgevoerd, inclusief de gewenste rapportagevorm.

april 2001

| Geotechniek | 35


Restzettingen Voor het beantwoorden van vraag 5 "Is het gedrag OK" kan voor het voorspellen van de restzettingen gebruik worden gemaakt van de Logarithmic Rate of Settlement (LRS). Dit is de helling van de zettingslijn in een grafiek waarin de zetting is uitgezet tegen de logaritme van de tijd. Vaak neemt in een dergelijke grafiek de zettingsnelheid eerst snel af met de tijd (primaire zetting) en blijft vervolgens constant (secundaire zetting of kruip). De zettingseisen, uitgedrukt in LRS-waarden, zijn (zie referentie 9): • HSL#1 voor de lage en de hoge terpen: LRS " 0,023 m • RWS#1-L voor de lage terpen: LRS " 0,049 m • RWS#1-H voor de hoge terpen: LRS " 0,064 m. In figuur 4 is de LRS-waarde van de verschillende terpen uitgezet tegen de plaats op de lengte-as van de terp. Het betreft zettingsmetingen van de bovenkant van de terpen (waterpaspunten) die gedaan zijn na uitvoering van de dynamische testen, dat wil zeggen op 600 dagen na start aanleg. Ten opzichte van de vroegere grafiek (referentie 9), die na 300 dagen was opgesteld, zijn de lijntjes naar rechts opgeschoven: nu wordt een lagere LRS-waarde gevonden. De destijds getrokken conclusies blijven echter geldig: de lage delen van de terpen HW2, 3 en 5 voldoen aan de eis

figuur 4

Zettingssnelheid versus aardebaanhoogte

36 | Geotechniek |

april 2001

HSL#1, de overige terpen voldoen niet; van de hoge delen van de terpen voldoet alleen terp HW5. Aan de eisen volgens Rijkswaterstaat, die minder streng zijn, voldoen bovendien de terp HW4 (lage deel) en een groot deel van terp HW3 (hoge deel), hoewel er wel sprake is van een zekere meetruis.

Verbeterde uitvoeringswijze van gestabiliseerde grondkolommen Door ir. A.C. Vriend (Ballast Nedam Funderingstechnieken) en ir. E.J. Huiden (HBG Civiel Grondtechniek) is gezocht naar verbeteringen in het equipement voor de vervaardiging van gestabiliseerde grondkolommen. Mede op basis van studiereizen naar Japan en Zweden gaat de voorkeur voor Nederlandse omstandigheden uit naar de natte methode omdat: • de injectie van het bindmiddel eenvoudiger en minder risicovol is; • een meer homogene menging van het bindmiddel met de grond in de kolom wordt bereikt; • de natte methode in alle situaties toepasbaar is, ook bij relatief harde tussenlagen; • bestaand materieel bij Nederlandse aannemers relatief eenvoudig is om te bouwen;


er veel betoncentrales zijn, die het door de klant gewenste bindmiddel-mengsel als een (natte) premix kunnen leveren. Een mengwerktuig met aan de punt snijbladen en -tanden gevolgd door 2 paar boven elkaar geplaatste

mengschoepen zal in Nederlandse grond goede resultaten opleveren. In Japan worden 2 mengbladen naast elkaar toegepast ( zie onderstaand figuur 5) met een vaste ‘antirotatie blad’ (fixed, free blade) tussen de mengbladen die verhindert dat de grondkolom gaat meedraaien.

figuur 5

2 mengschoepen van 1 meter diameter zoals toegepast in Japan

Duurzaamheid van gestabiliseerde grondkolommen en -wanden Naar duurzaamheidaspecten van gestabiliseerde grond is nader onderzoek verricht door dr. ir. J.W. Frénay (ENCI), dr. ir. E.J. den Haan, ing. W. van der Zon (GeoDelft) en ing. F. Verhelst (Lhoist). Ook zijn de resultaten van het Prinduceb onderzoek (TNO-Bouw - ENCI) gebruikt. Om inzicht te krijgen in de duurzaamheid van gestabiliseerde grond is het van belang het verhardingsproces, dat wil zeggen de chemisch interactie van grond met de daaraan toegevoegde (bind-)middelen, te begrijpen. Hiervoor is een literatuurstudie uitgevoerd (door TNO-Bouw en ENCI), zijn buitenlandse deskundigen geïnterviewd en is een beperkte serie lab-experimenten gedaan. Het onderzoek heeft enkele nieuwe aspecten toegevoegd aan de huidige kennis: • Onderzoek met de elektronenmicroscoop (ESEM, zie

figuur 6) toonde aan dat de mengsels van zowel veen als klei waarin anhydriet aanwezig is, beduidend kortere en dikkere naalden (kristallen) hebben dan de mengsels waaraan kalk is toegevoegd. De mengsels die aangemaakt zijn met alleen hoogovencement, hebben een structuur die hier tussenin zit. Röntgendiffractie toonde aan dat er een grote hoeveelheid ettringiet gevormd wordt in de gestabiliseerde mengsels met organische klei. Dit kon echter niet bevestigd worden met het ESEM onderzoek. In de gestabiliseerde veenmonsters is via XRD-analyses geen ettringiet aangetroffen. Een mogelijke verklaring is de gehanteerde analyse-techniek (o.a. temperatuurvoorbehandeling), waardoor ettringiet niet (meer) stabiel aanwezig kan zijn in de monsters.

april 2001

| Geotechniek | 37


Het blijkt dat de sterkte van de proefstukken hoger is naarmate de microstructuur aangeeft dat er kortere en dikkere kristalnaalden zijn ontstaan. Grote en grove kristallen staat voor een snelle sterkteontwikkeling, fijne kleine kristallen wijzen op een geringere beginsterkte en een realatief hoge eindsterkte. De uiteindelijk bereikte sterkte in de cement/anhydriet mengsels is lager dan in de met cement aangemaakte mengsels, bij gelijke totale dosering. De ‘eindsterkte’ lijkt daarom vooral af te hangen van het cementgehalte. Opgemerkt wordt, dat in anorganische klei ook goede resultaten worden bereikt met ongebluste kalk, al of niet samen met cement. Het is nog niet mogelijk gebleken uit het chemisch onderzoek een compleet beeld te verkrijgen van de reactiemechanismen en het verhardingsproces. Evenwel werden de volgende conclusies getrokken: • de duurzaamheid van gestabiliseerde grond is voldoende als er weinig of geen erosie optreedt • een druksterkte van het materiaal groter dan 0,30 à 0,45 MPa biedt in het algemeen voldoende bestendigheid tegen zowel contacterosie als interne erosie.

Fysische randvoorwaarde voor interne erosie en contacterosie is dat deeltjes kunnen loslaten van de grondkolom (lees: er een zekere waterstroming door respectievelijk langs de grondkolom optreedt). Samengevat, zal alleen in zeer specifieke gevallen een geschiktheidsonderzoek naar de duurzaamheid van de gestabiliseerde grondkolommen (bij in het veld heersende condities) nodig zijn, bijvoorbeeld bij een druksterkte lager dan 0,3 MPa, in combinatie met: • een relatief hoge doorlatendheid van de kolom (ten minste een factor 103 hoger dan die van de omringende grond); • een permanent potentiaalverschil tussen de verschillende lagen in de ondergrond (> 1m) en/of een permanent potentiaalverschil in horizontale zin, bij voorbeeld als gevolg van verschil in waterstand tussen ‘binnen’ en ‘buiten’ (>1,5 m); • zacht water of een agressief milieu, bepaald conform NEN 5995. In dit kader is het ook vermeldenswaard dat in Japan en Scandinavië, waar grondstabilisatie op uitgebreide schaal wordt toegepast, over het algemeen niet wordt getwijfeld aan de duurzaamheid van gestabiliseerde grond.

figuur 6

Vorming van relatief lange en dunne naaldkristallen in veen met 200 kg/ton CEM III/B 42,5 +50 kg/ton ongebluste kalk

38 | Geotechniek |

april 2001


Milieuregelgeving van gestabiliseerde grondkolommen en -wanden De milieuregelgeving ten aanzien van gestabiliseerde grondkolommen en -wanden is nader beschouwd door drs. A.J. Orbons (Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam) en dr. ir. J.W. Frénay (ENCI). Het bereiden van gestabiliseerde grondkolommen en -wanden valt onder de omschrijving 'het toepassen van steenachtige bouwmaterialen in een werk op dusdanige wijze, dat contact met de bodem, grond-, oppervlakte en of hemelwater mogelijk is'. De grondkolommen en -wanden vallen derhalve onder de werkingssfeer van het Bouwstoffenbesluit Bodem- en Oppervlaktewaterenbescherming (BSB), dat milieuhygiënische eisen stelt aan bouwstoffen. Zo is in principe het vermengen van categorie-1 bouwstoffen met de bodem verboden omdat aan de zogenoemde terugneembaarheidseis voldaan moet kunnen worden. Daarom moet er een onderscheid gemaakt kunnen worden tussen de bouwstof en de oorspronkelijke bodem. Door de zeer verschillende eigenschappen van grondkolommen en -wanden enerzijds en de oorspronkelijke grond anderzijds is in de praktijk dit onderscheid feitelijk en duidelijk waarneembaar. Aan de terugneembaarheidseis wordt voldaan als de gestabiliseerde grond zelf (het verharde mengsel van grond, cement, kalk en eventuele toeslagstoffen) als de te toetsen bouwstof te wordt beschouwd. Deze eis zal in de praktijk echter meestal niet hoeven te worden uitgevoerd, omdat het verwijderen meer milieubelasting met zich meebrengt voor de bodem dan het laten zitten van de elementen. Er zijn twee mogelijke toetsingskaders geschetst voor toepassing van de grondkolommen en -wanden. Kader I: De toetsingsprocedure wordt vastgelegd in een Nationale Beoordelingsrichtlijn (BRL) en een serie monsters van gestabiliseerde grond wordt eenmalig getoetst aan de milieuhygiënische criteria. Op basis van de Nationale BRL en de (getoetste en akkoord bevonden) proefnemingen wordt een certificaat met attest afgegeven. Deze documenten kunnen vervolgens - bij elk voorgenomen project in Nederland - worden overlegd aan het Bevoegd Bezag. Kader II: Van de individuele ‘grondstoffen’ wordt aangetoond dat deze ‘onverdacht’ zijn in milieuhygiënisch opzicht. Hiervoor moeten een historisch onderzoek en een verkennend bodemonderzoek op basis van het NVNbasispakket (conform NEN 5740: samenstellingswaarde acht zware metalen, EOX, minerale olie en PAK) worden uitgevoerd. Tevens moet gebruik worden gemaakt van een gecertificeerd bindmiddel.

Voor- en nadelen van de Kaders I en II Kader I behelst een eenmalige actie, die evenwel kostbaar en tijdrovend is. Er is een wettelijke plicht voor het Bevoegd Gezag om documenten op basis van een BRL te aanvaarden als bewijsmiddel. Daarentegen vergt een aanpak conform Kader II voor elk bouwproject ongeveer een maand aan vooronderzoek. Mocht de bodem niet ’onverdacht’ zijn, dan moeten alsnog gestabiliseerde monsters worden vervaardigd, waarop vervolgens diffusieproeven moeten worden gedaan. Dit vergt circa drie maanden extra, tenzij het Bevoegd Gezag toestaat om de gegevens van een verkorte diffusieproef (24 dagen) te gebruiken voor extrapolatie. Soms is in Nederlandse bodems - van nature sprake van verhoogde concentraties aan chemische componenten, bijvoorbeeld zware metalen of oxy-anionen (zoals sulfaat in kleigrond). Als een dergelijke situatie zich voordoet en leidt tot een overschrijding van de normwaarden, wordt aanbevolen de resultaten van uitloogproeven weliswaar met voorzichtigheid maar ook met een zekere souplesse te beoordelen. Het opstellen van een nationale BRL lijkt de voorkeur te hebben. Om de hoge kosten hiervoor te dragen, kan een landelijk samenwerkingsverband worden gekozen.

Verbeterde uitvoering en ontwerp van geotextiel ommantelde zandkolommen (GOZ) Naar de toepassing van geotextiel ommantelde zandkolommen (GOZ) is nader onderzoek uitgevoerd door dr. ir. G. Greeuw, ir. W.O. Molendijk (GeoDelft), ing. M.J. Groothuis en ir. P. Wallis (Josef Möbius Baugesellschaft). De Geotextiel Ommantelde Zandkolom (GOZ) is op het eerste gezicht een gewone verticale zanddrain. Door de trekspanning in de geotextiel kous krijgt de GOZ echter een hogere sterkte en stijfheid dan de omringende grond waardoor de GOZ een groot deel van de bovenbelasting naar zich toetrekt en afdraagt naar de diepere ondergrond. Het resultaat is een hoger ophoogtempo en een sterke reductie van de zetting. Bij terp HW4 bleef het effect echter achter bij de verwachtingen. Daarom zijn bij volgende proefvakken ook metingen verricht aan de kolomdiameter. Een opvallend resultaat van de metingen was, dat bij het trekken van de casing de zandkolom over een zekere afstand door de omringende grond naar binnen wordt gedrukt. De kolom ondergaat hierbij een initiële diameterverkleining van 10 à 30 mm, mede afhankelijk van de grondsoort en de diepte. Deze binnenwaartse verplaatsing moet eerst ongedaan worden gemaakt, alvorens de geotextiel kous steundruk aan de zandkolom zal geven. Dit betekent, dat de kous pas een bijdrage gaat leveren aan de kolomstijfheid nadat enige zetting is opgetreden (geotextile activation).

april 2001

| Geotechniek | 39


figuur 7

Gemeten en berekende zetting HW4

figuur 8

Gemeten en berekende zetting proefvak Krempe (D), zie ook www.geonet.nl voor recente meetresultaten

40 | Geotechniek |

april 2001


Bovengenoemde ervaringen hebben ertoe geleid dat sinds kort voor GOZ een geotextiel kous met een kleine diameter wordt gebruikt, namelijk gelijk aan de inwendige diameter van de casing. Andere verbeteringen zijn het gebruiken van een stijver geotextiel, het plaatsen van de kolommen op een kleinere h.o.h.-afstand en het toepassen van een tijdelijke overhoogte. Ook de ontwerpmethode is geoptimaliseerd. In de figuur 7 zijn voor terp HW4 de berekende en gemeten zetting als functie van de tijd weergegeven. Ook is de gemeten zakking bij HW1 (referentie terp) gegeven. Voor terp HW4 is zowel het berekende gedrag gegeven met de oorspronkelijke geotextiel kous (oranje lijn) als met de verkleinde kous (groene lijn). Gezien de berekeningsresultaten is de verwachting gerechtvaardigd, dat bij toepassing van de verkleinde geotextiel kous bij HW4 wel aan de eisen ten aanzien van de restzetting zou zijn voldaan. De resultaten van het proefvak Krempe (D) zijn gegeven in figuur 8. Er zijn berekeningen uitgevoerd voor verschillende waarden van de initiële diameter verkleining. Met de recente aanpassingen wordt rekening gehouden met een werkelijke initiële diameterverkleining van 10 à 30 mm. Uit de figuur blijkt duidelijk dat de gemeten zetting valt binnen de bijbehorende berekende marge.

Buigstijfheid en draagkrachtberekening van AuGeo-palen Onzekerheden over schuimbetonpalen systeem AuGeo zijn nader onderzocht door ing. N.G. Cortlever (Cofra) en ir. M.J. de Ruiter (Vermeer Infrastructuur). AuGeo-palen worden geïnstalleerd door indrukken van een aan de onderzijde afgesloten stalen buis met een drainstitcher (stelling waarmee verticale drains kunnen worden geïnstalleerd). De buispenetratie wordt beëindigd als in de draagkrachtige zandlaag voldoende weerstand wordt ondervonden. Vervolgens wordt in de stalen buis de AuGeo-paal geplaatst waarna de buis wordt getrokken. Per dag kan een groot aantal palen worden ingebracht. Bij HW5 zijn in 13 dagen in totaal 1600 palen geïnstalleerd. Als paal komen in aanmerking in het werk gemaakte palen met PVC-casing en een vulling van schuimbeton (zoals in het proefvak HW5), in het werk gemaakte palen zonder PVC-casing en prefab palen. De buigstijfheid van de palen is bepaald met behulp van een vierpuntsbuigproef, zie figuur 9. Bij het ontwerp van de paalfundering wordt ervan uitgegaan dat de volledige belasting door eigen gewicht en veranderlijke belasting door de palen wordt gedragen. De rekenwaarde van de draagkracht Fr;max;d kan voor een paalfundering berekend worden met behulp van de conusweerstand, zoals is aangegeven in NEN 6743: Fr;max;d = # .Fr;max /! m;b

figuur 9

Resultaat 4-punts buigproef AuGeo-paal PVC/vloeispecie

april 2001

| Geotechniek | 41


Hierin is Fr;max de maximale draagkracht van de paal, berekend uit de conusweerstand en opgebouwd uit puntweerstand en positieve kleef, # een factor, afhankelijk van aantal sonderingen en aantal samenwerkende palen (# = 0,75 Ă 0,92) en ! m;b de materiaalfactor. Uitgaande van sonderingen geldt ! m;b = ! m;b4 = 1,25. Voor AuGeo-palen (zoals toegepast in terp HW5) wordt een lagere waarde van de materiaalfactor voorgesteld, namelijk ! m;b = 1,15. Hierdoor wordt een hogere waarde van de draagkracht gevonden. De lagere waarde voor ! m;b (1,15 in plaats van 1,25) is gerechtvaardigd aangezien tijdens de paalinstallatie extra informatie omtrent de draagkracht van de grondlagen wordt verkregen, zie onderstaande figuur 10, waarin de gemeten indrukkracht als functie van de diepte is weergegeven. Een voorwaarde is evenwel dat palen die bij het indrukken onvoldoende weerstand hebben, worden afgekeurd. Voor de factor # wordt vooralsnog de waarde aangehouden die in NEN 6743 is aangegeven. Nadere analyse en evaluatie van de installatieprocedure en proefbelastingsresultaten van AuGeo-palen kan in de toekomst mogelijk leiden tot een vaste, hoge waarde van de factor # (bijvoorbeeld # = 0,92).

De dynamische aspecten van de aardebaan zijn uitgezocht door: ing. M.J. den Uil, dr. ir. H.G. Stuit, ir. A.J. Snethlage en ir. M. Koningen (Holland Railconsult). Als de treinsnelheid gelijk wordt aan de voortplantingssnelheid van golven in de bodem wordt de kritieke snelheid bereikt en treden extra vervormingen op: het boeggolfprobleem. Hoe slapper de bodem, hoe lager de kritieke snelheid. Daarnaast spelen ook andere aspecten een rol, namelijk de dynamische stabiliteit van de aardebaan en de zetting ten gevolge van de cyclische belasting. Voor het bepalen van de dynamische eigenschappen zijn de terpen met het DyStaFit apparaat (Dynamic Stability Field Test, Arcadis Trischler & Partner) onderworpen aan een dynamische belasting. Dit apparaat, dat ook wordt gebruikt door de Deutsche Bahn, heeft een vibrerende plaat met een diameter van 2,5 m waarmee een aslast van een trein kan worden nagebootst. Mogelijk zijn voor Nederlandse omstandigheden aanpassingen aan het apparaat nodig vanwege de andere baanopbouw. De volgende belastingsfasen zijn op de hoge en lage terpen afgewerkt: 1. statische belasting: 23 - 45 - 60 - 23 kN/m2; 2. simulatie trein van 200 km/h: 100.000 lastwisselingen met 25 Hz; 3. dynamische belasting: 10.000 lastwisselingen, 2,5 Hz tot 42,5 Hz; 4. simulatie trein 300 km/h: 1.000.000 lastwisselingen, 26 Hz tot 29 Hz; 5. ontlasten tot 23 kN/m2. De resultaten van de metingen zijn getoetst aan een treinsnelheid van 250 km/uur (boeggolf-problematiek) en aan de eisen van de Deutsche Bahn (stabiliteit bij dynamische belasting en zetting bij cyclische belasting). In de tabel is een overzicht gegeven van de resultaten. Boeggolfproblematiek Gesteld kan worden dat bij een voortplantingssnelheid in de baan van 120 m/s of meer geen boeggolfproblemen zijn te verwachten. De bijbehorende maximale treinsnelheid is dan ongeveer 250 km/uur. Hierbij geldt als uitgangspunt dat de treinsnelheid een factor 0,6 lager moet zijn dan de voortplantingssnelheid van de golven, teneinde de grootte van de opslingering en extra vervormingen in de baan te minimaliseren. Bij de lage banen van HW1, HW4 en HW5 is de gemeten voortplantingssnelheid duidelijk lager dan de gewenste waarde. Bij de lage banen van HW2 en HW3 hebben de golven wel een voldoende hoge voortplantingssnelheid. Dit wordt voor een deel veroorzaakt door de liggerwerking van de belastingspreidende, gestabiliseerde toplaag. Bij de hoge banen HW1 t/m HW4 blijkt de zandlaag voldoende dik te zijn om de voortplantingssnelheid in de baan te verhogen naar de gewenste waarde. Dit zal ook bij HW5 het geval zijn, ondanks de 'mislukte' meting.

figuur 10

Indrukweerstand AuGeo-paal

42 | Geotechniek |

Dynamische aspecten

april 2001


Tabel resultaten dynamische / cyclische metingen 's Gravendeel

Dynamische stabiliteit Gebleken is dat bij de lage banen van HW1, HW2 en HW5 resonantie optreedt bij een frequentie van 7,5 tot 12,5 Hz. Hierbij werd echter niet de maximale waarde overschreden. De belangrijkste conclusie is dat geen van beproefde testbanen afgewezen wordt ten aanzien van de dynamische stabiliteit. Enkele banen kunnen echter niet voor 100 % groen licht krijgen. Zetting door cyclische belasting In de onderstaande figuren 11 en 12 is de gemeten zetting van de terpen afgebeeld. Wanneer puur naar de metingen

gekeken wordt, voldoet geen enkele terp aan de Duitse richtlijn. Probleem bij de metingen is echter, dat de belangrijkste zetting optrad in de aardebaan zelf door verdichting van het korrelskelet. Hierdoor is geen goed beeld verkregen van de verschillende technieken, toegepast in de ondergrond. Door deze technieken is de grond onder de aardebaan stijver dan gebruikelijk, zodat de aardebaan juist gevoeliger zal zijn voor zetting. Dit verstoort de meting. In de praktijk zal de aardebaan beter verdicht worden dan bij de No-Recess terpen. Daarom is in de bovenstaande tabel een enigszins arbitraire, doch verdedigbare beoordeling van de resultaten gegeven.

Belastingfase figuur 11

Gemeten zetting door cyclische belasting (hoge terpen)

Belastingfase figuur 12

Gemeten zetting door cyclische belasting (lage terpen)

april 2001

| Geotechniek | 43


Conclusies Op basis van de definitieve evaluatie en de studie in CURverband kunnen de volgende conclusies worden getrokken: • De conventionele techniek met verticale drains (HW1) voldoet niet. De restzettingen van het hoge en lage gedeelte zijn te hoog. Ook de dynamische stabiliteit is niet voldoende. • De gestabiliseerde grondkolommen (HW2) die volgens de Zweedse state-of-the-art gemaakt zijn met de 'droge' methode voldoen niet aan de eisen. Met de recent opgedane kennis lijkt het stoplicht op groen gezet te kunnen worden met als aanbeveling in Nederland de 'natte' methode toe te passen met verbeterd menggereedschap en verbeterde mengprocedure. • Voor de gestabiliseerde grondwanden (HW3) stond het stoplicht al op groen. • Gestabiliseerde grondkolommen en -wanden (HW2 en HW3) vallen onder de werkingssfeer van het Bouwstoffenbesluit. Het is plausibel de gestabiliseerde grondkolom/wand zelf (het verharde mengsel van grond, cement, kalk en eventuele toeslagstoffen) te beschouwen als de te toetsen bouwstof. Ofwel wordt een Nationale BRL opgesteld (eenmalige tijdrovende actie), ofwel wordt steeds per project aangetoond dat de individuele grondstoffen 'onverdacht' zijn. • De duurzaamheid van met een bindmiddel gestabiliseerde grond (HW2 en HW3) blijkt voor de korte termijn geen probleem te zijn. Voor de langere termijn is er op basis van Japanse ervaring geen reden om het stoplicht niet op groen te zetten. Alleen in specifieke gevallen zal een geschiktheidsonderzoek naar de duurzaamheid van de gestabiliseerde grondkolommen nodig zijn. • De (rest)zettingen van de aardebaan op geotextiel ommantelde zandkolommen GOZ (HW4) voldoen niet

44 | Geotechniek |

april 2001

aan de zettingseis. Op basis van recente proeven is de installatieprocedure aangepast en zijn de analytische en numerieke berekeningsmethode geoptimaliseerd. Met deze optimalisatie kunnen de (rest)zettingen fors worden gereduceerd zodat het gerechtvaardigd is het stoplicht voor GOZ op groen te zetten. • De HW5 oplossing met de AuGeo-palen scoort dynamisch en statisch goed. De vragen ten aanzien van knik en horizontale belasting zijn voldoende beantwoord. Het risico is vergelijkbaar met een palenveld dat wordt belast door horizontale krachten van bijvoorbeeld een 'bewegend' grondtalud. De combinatie van een matras met vele kleine paaltjes lijkt een economisch aantrekkelijke oplossing en het stoplicht kan op groen gezet worden voor deze funderingswijze. • Het ontwerp van de belastingspreidende laag met geogrids wordt sterk bepaald door het gekozen uitgangspunt: versterkte boogwerking of membraanwerking. De verschillende uitgangspunten kunnen leiden tot zeer uiteenlopende resultaten. De metingen in de No-Recess proeftuin geven geen uitsluitsel over de werking van het geogrid. Nader onderzoek is derhalve gewenst. Bij de aanleg van nieuwe infrastructuur bestaat steeds meer aandacht voor Innovatief aanbesteden, Duurzaam Bouwen en Life-cycle-costs. De introductie van nieuwe funderingstechnieken past hier goed bij. Met goede voorbereiding en begeleiding is verdergaande toepassing mogelijk. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van het beschreven procedure schema om risico’s beheersbaar te maken voor opdrachtgever en opdrachtnemer. De meeste zettings- en stabiliteitsproblemen treden op bij kruisende infrastructuur. Waarschijnlijk zullen hier in de komende jaren de grootste kansen liggen voor de technieken uit de No-Recess proeftuin.


Literatuur in het kader van proefvelden No-Recess 1. Jansen, H.L., J.D. van Duijvenbode, J.P. Koenis, Kalkcementkolommen geven steun in slappe bodems, Civiele Techniek, nummer 2, 1996 2. Haan, E,J, den, J.P. Koenis, E.J. Huiden, Kalkcementkolommen in Nederland, Geotechniek, januari/maart 1998 3. Duijvenbode. J.D. van, Gestabiliseerde grondkolommen, een nieuwe grondverbeterings-techniek in Nederland?, Geotechniek, oktober 1998 4. Cortlever, N.G., Zettingsarm ophogen met het AuGeopaalsysteem, Geotechniek, oktober 1998 5. Woldringh, R.F., B.M. New, Embankment design for high speed trains on soft soils, Geotechnical Engineering for Transportation Infrastructure, 1999, Balkema, Rotterdam, ISBN 90 5809 047 7 6. Duijvenbode. J.D. van, R.F. Woldringh, A.M.M. Venmans, No-Recess test site Hoeksche Waard (Netherlands), Geotechnical Engineering for Transportation Infrastructure 1999 Balkema, Rotterdam, ISBN 90 5809 047 7 7. Grounds for innovation, Ground Engineering, p.14-15, June 1999 8. Evaluatie No-Recess testbanen Hoeksche Waard 3 september 1999, Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde, 3 september 1999

9. Evaluatie No-Recess testbanen Hoeksche Waard 3 september 1999, Geotechniek, Oktober 1999 10. Haan, E.J. den, H.L. Jansen, B.A.N. Koehorst, R.F. Woldringh, Evaluation of Test Embankment on Organic Soft Soil Reinforced by Cement-Stabilised Soil Columns Hoeksche Waard, Netherlands, Soft Ground Technology Conference May 28 - June 2, 2000, Noordwijkerhout, United Engineering Foundation, New York 11. Molendijk, W.O. GOZ beproefd voor Betuweroute. Funderingsmethode met zandkolommen voldoet, Land & Water, nummer 4, 2000 12. Duijvenbode. J.D. van, A. van den Berg, Toetsing technieken aan Programma van Eisen, No-Recess proeftuin Hoeksche Waard, Land & Water, nummer 10, 2000 13. Evaluatie No-Recess testbanen Hoeksche Waard 17 januari 2001, Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde, 2001, inclusief CD-ROM met onder andere InGeoInfo ontwerp en kosten spreadsheet 14. Handreiking toepassing No-Recess technieken, CUR rapport 199, CUR Gouda, januari 2001 15. Design Guide Soft Soil Stabilisation, EuroSoilStab, to be published 2001, CUR Gouda Literatuur in het kader van Si2 16. Si2: drie workshops over innovatie in de lijninfrastructuur, DWW rapport 2000-039, Rijkswaterstaat Dienst Wegen Waterbouwkunde.

Het Heeren Huys akkoord (referentie 16) op 17 januari 2001 aangeboden aan ir. C.J.A. Reigersman, voorzitter Raad van Toezicht CUR.

april 2001

| Geotechniek | 45


Van No-Recess 2 naar Si Compenseren van zettingen door onderhogen HBG Civiel

Bouwen vanuit de lucht met de ‘Glide Over’ Strukton Betonbouw i.s.m. Heerema Infrastructure

DWW project Si2 en publicatie ‘Evaluatie No-Recess 17 januari 2001’ j.d.vduijvenbode@dww.rws.minvenw.nl CUR 199 publicatie ‘Handreiking No-Recess technieken’ Fred.Jonker@CUR.NL

Overbruggen met grond De stekelgrondboog


Voorspelling van de opslingering van trillingen bij aardbevingen Sinds 1986 worden in de noordelijke provincies van Nederland regelmatig lichte, ondiepe aardbevingen waargenomen. Deze aardbevingen zijn vermoedelijk gerelateerd aan de gaswinning in dit gebied. De aardbevingen worden sinds 1995 geregistreerd door een netwerk van 11 boorgatseismometers van het KNMI. Elk boorgatstation bevat meerdere 3-componenten seismometers op regelmatige diepte-intervallen. Op de seismogrammen van stations waar ook seismometers aan het maaiveld geĂŻnstalleerd zijn, is meestal een duidelijke amplificatie van het aardbevingssignaal in de ondiepe ondergrond waar te nemen. Deze opslingering resulteert in een grotere versnelling aan het oppervlak en speelt een belangrijke rol in de uiteindelijke schade die een aardbeving kan veroorzaken. Om inzicht te krijgen in de factoren die een rol spelen bij deze amplificatie, is door het KNMI en TNO-NITG de opslingering van trillingen in de bovenste meters van de ondergrond gemodelleerd in het seismisch station Zuidlaarderveen.

april 2001

| Geotechniek | 47


VOORSPELLING VAN DE OPSLINGERING VAN TRILLINGEN BIJ AARDBEVINGEN ■ Ir. Th. De Crook, Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI) ■

Drs. B. Wassing, Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO (TNO-NITG)

Sinds 1986 worden in de noordelijke provincies van Nederland regelmatig lichte, ondiepe aardbevingen waargenomen. De sterkste beving was 3.4 op de schaal van Richter, wat overeenkomt met lokale magnitude ML=3.4. Bij de grotere bevingen (ML=3 en hoger) is lokaal schade opgetreden. De aardbevingen zijn vermoedelijk gerelateerd aan de gaswinning in dit gebied, gestart in 1963. De aardbevingen worden sinds 1995 geregistreerd door een netwerk van 11 boorgatseismometers van het KNMI. Elk boorgatstation bevat meerdere 3-componenten seismometers op regelmatige diepte-intervallen. Op de seismogrammen van stations waar ook seismometers aan het maaiveld geïnstalleerd zijn, is meestal een duidelijke amplificatie van het aardbevingssignaal in de ondiepe ondergrond waar te nemen. Deze opslingering resulteert in een grotere versnelling aan het oppervlak en speelt een belangrijke rol in de uiteindelijke schade die een aardbeving kan veroorzaken.

figuur 1

Shake Om inzicht te krijgen in de factoren die een rol spelen bij deze amplificatie, is door het KNMI en TNO-NITG de opslingering van trillingen in de bovenste meters van de ondergrond gemodelleerd. Voor het modelleren van de voortplanting van trillingen in de ondergrond zijn diverse software-pakketten beschikbaar. Binnen dit project is gekozen voor het software-pakket Shake (Schnabel, 1972). Shake is gebaseerd op de oplossing van de golfvergelijking voor zich verticaal voortplantende schuifgolven (S-golven), de golven die hoofdzakelijk verantwoordelijk zijn voor de schade die een aardbeving aanricht. De ondergrond wordt geschematiseerd als een opeenvolging van oneindig uitgestrekte, horizontale lagen, aan de onderzijde begrensd door een halfruimte. De lagen worden gekarakteriseerd door vier parameters: dikte (h), schuifgolf-snelheid (Vs) of schuifmodulus (G), dichtheid ($) en materiaaldemping (%) (zie figuur 1). De grootte van zowel de demping % als de schuifmodulus G zijn afhankelijk van de rek. Het is binnen Shake mogelijk te rekenen met deze rekafhankelijkheid voor beide parameters. Omdat we in het geval van de gemodelleerde (lichte) aardbevingen in NoordNederland te maken hebben met slechts zeer kleine rekken (<0.0001%), is in dit geval gerekend met een constante

48 | Geotechniek |

april 2001

schematisatie modellering in Shake

maximale G en een minimale ß. Aan de onderzijde van het model (of aan de onderzijde van een bovenliggende laag naar keuze) wordt een trilling als input-signaal aangebracht. Vervolgens kan de resulterende trilling in elke willekeurige laag van het model worden berekend. Hierbij wordt rekening gehouden met zowel demping als reflecties en transmissies op laagovergangen.

Boorgatseismometers Zuidlaarderveen Het onderzoek heeft zich geconcentreerd op één specifieke locatie in Drenthe, nl. het seismisch station Zuidlaarderveen. In Zuidlaarderveen zijn in een 200 m diep boorgat 9 seismometers geïnstalleerd. De ondiepste seismometer bevindt zich aan het maaiveld, gevolgd door 8 seismometers op diepte-intervallen van 25 m. Sinds de installatie zijn in het boorgat 56 aardbevingen geregistreerd. 14 Van deze aardbevingen, variërend in magnitude van ML = 0 tot 2.3 hebben een goede signaal-ruis verhouding en zijn binnen dit onderzoek voor de modellering gebruikt. Figuur 2a en 2b tonen het signaal in het tijdsdomein en het frequentiespectrum van één van deze aardbevingen, nl.


Spijkerboor (ML=1.1) op een afstand van 2.4 km van Zuidlaarderveen. De dominante frequenties van deze aardbeving liggen in het gebied van 10 tot 15 Hz. Dominante frequenties van verder weg, op een afstand van 15 tot 40 km, gelegen geregistreerde aardbevingen liggen tussen 3 en 8 Hz. De registratie van het signaal Spijkerboor op 25 m diepte en aan maaiveld toont zowel in het tijds- als frequentiedomein een duidelijke opslingering van het signaal in de bovenste 25 m (vergelijk figuur 2c en 2a, resp. 2b en 2d).

Bepaling parameters ondergrondmodel In opdracht van Staatstoezicht op de Mijnen is op de locatie van het seismisch station te Zuidlaarderveen een geotechnisch grondonderzoek verricht naar de opbouw en

figuur 2a

registratie Spijkerboor (versnellingen vs tijd) op 25 m

figuur 2c

registratie Spijkerboor (versnellingen vs tijd) op maaiveld

de dynamische eigenschappen van de ondergrond. Hiertoe zijn op de locatie een sondering, een seismische sondering en een seismische referentiesondering geplaatst. Uit deze sonderingen en aanvullende boorgegevens uit de database van het TNO-NITG blijkt dat de ondergrond van de locatie tot een diepte van circa 19 m beneden maaiveld bestaat uit vaste zandige afzettingen van de Formatie van Twente, afgewisseld door lokale klei- en leemlagen, gevolgd door vaste zandige afzettingen van oudere Pleistocene formaties. Ook in de oudere formaties komen lokaal dunne kleilagen voor. Figuur 3a geeft de sondeerresultaten en het gemeten snelheidsprofiel weer. Op basis van deze resultaten en de aanvullende boorgegevens zijn de modelparameters schuifgolfsnelheid, dichtheid en laagdikte aan het model toegekend (figuur 3b).

figuur 2b

frequentiespectrum Spijkerboor op 25 m (S-golf)

figuur 2d

frequentie spectrum Spijkerboor maaiveld (S-golf)

april 2001

| Geotechniek | 49


figuur 3a

sondering en snelheidsprofiel

50 | Geotechniek |

april 2001


De materiaaldemping voor de bovenste 25 m van de ondergrond is bepaald uit de afname van de amplitude van (SH) schuifgolf-signalen met de afstand tot de bron. De schuifgolfsignalen zijn gegenereerd door een seismische vibrator en geregistreerd in de conus op diepte-intervallen van 1 m. Variaties in het bronsignaal zijn gecorrigeerd door de amplitudes te normaliseren op de bijbehorende amplitudes van de referentie-sondering. De afname van de amplitude met de afstand tot de bron wordt beïnvloed door de geometrische demping en de materiaaldemping, volgens:

(Hauksson et al, 1987) Met: &: attenuatie-coëfficiënt (m-1) z: afstand t.o.v. bron (m) z0: referentie-diepte (m) A(z): genormaliseerde amplitude op diepte z A(0): genormaliseerde amplitude op diepte z0 De term z0/z bepaalt de afname door de geometrische demping. Bovenstaande formule levert de coëfficiënt &. De relatie tussen coëfficiënt & en dempingsratio % wordt gegeven door de volgende vergelijkingen:

En (Hauksson et al, 1987)

Met: 1/Q: specifieke dissipatiefunctie ': golflengte (m) %: dempingsratio (%) Bovenstaande methode heeft als nadeel dat geen rekening gehouden wordt met reflecties op laagovergangen en scattering van het signaal. De methode leent zich slecht voor een bepaling van de materiaaldemping op laagniveau. De methode levert wel (gebruik makend van een gemiddelde golfsnelheid) een ‘gemiddelde’ demping voor de bovenste 25 m van de ondergrond. Uit de afname van de amplitude met de diepte wordt voor het profiel in Zuidlaarderveen een gemiddelde demping van <=3% afgeleid. Op dezelfde wijze is uit de afname van de amplitude van het signaal, geregistreerd in de boorgatseismometers, een ‘gemiddelde’ demping van 3% voor de bovenste 25 m afgeleid. In het bodemmodel is voor alle lagen een demping van 3% aangenomen.

Werkwijze De 14 signalen geregistreerd in de seismometers op 25 m diepte zijn gebruikt als input aan de onderzijde van het ondergrondmodel. In Shake zijn vervolgens de signalen aan maaiveld berekend, waarna theoretische amplificatiefactoren – en functies bepaald kunnen worden. In het tijdsdomein wordt de amplificatie uitgedrukt in de amplificatiefactor: de verhouding van de piekversnelling op maaiveldniveau en 25 m diepte. In het frequentiedomein kan de amplificatie-functie bepaald worden uit de verhouding van de spectraal amplitudes op maaiveldniveau en 25 m diepte. Deze laatste functie geeft de amplificatie voor individuele frequenties. De vergelijking van deze berekende amplificaties met de amplificaties bepaald aan de hand van de werkelijke registraties in de boorgatseismometers geeft een goede indruk van de waarde van Shake voor het voorspellen van de opslingering van aardbevingssignalen in de bovenste meters van de ondergrond.

Resultaten De berekende gemiddelde amplificatiefactor voor piekversnellingen tussen maaiveld en 25 m diepte voor het model is 1.6; dit toont een goede overeenkomst met de werkelijke amplificatiefactor van 1.5 voor de 14 aardbevingen. Deze amplificatiefactor is iets kleiner dan de amplificatiefactor door het "free-surface effect": schuifgolven worden aan het maaiveld volledig gereflecteerd, waarbij een fase-omslag plaatsvindt, resulterend in een amplificatiefactor 2. Voor de bovenste 25 m is in Shake tevens een theoretische amplificatiefunctie berekend (zie figuur 4a). Voor frequenties kleiner dan 20 Hz toont de berekende amplificatiefunctie een grote overeenkomst met het logaritmisch gemiddelde van de werkelijke amplificatiefuncties van de 14 aardbevingen. Uit de amplificatiefunctie blijkt dat er voor bepaalde frequenties veel grotere amplificaties optreden, oplopend tot een factor 10. De hoek van inval (in werkelijkheid voor de verschillende aardbevingen niet verticaal, maar wel verticaal gemodelleerd) lijkt weinig invloed te hebben op de uiteindelijke amplificatie. De amplificatiefuncties voor Zuidlaarderveen tonen pieken rond 2.5, 8, 13 en 17.5 Hz, de eigenfrequenties van de bovenste 25 m. Wanneer nu de bodem wordt gemodelleerd als een homogeen medium met één snelheid, gelijk aan de gemiddelde snelheid voor het oorspronkelijke model, levert dit de amplificatiefunctie weergegeven in figuur 4a. Deze amplificatiefunctie is slechts weinig verschoven ten opzichte van de eerder berekende amplificatiefunctie. Hieruit wordt geconcludeerd dat reflecties op laagovergangen in het oorspronkelijke bodemmodel slechts een ondergeschikte rol spelen.

april 2001

| Geotechniek | 51


figuur 3b

Figuur 3b: bodemmodel

52 | Geotechniek |

april 2001


figuur 4a

figuur 4b

amplificatiefuncties â&#x20AC;&#x201C; werkelijk, theoretisch + 1laag-model

amplificatiefunctie veen

Invloed ondiepe slappe lagen

site response, low Q values, and fmax, Bull. Seism. Soc. Amer. 77(6), 1883-1904.

Direct ten westen van het seismometerstation Zuidlaarderveen komen ondiep weinig gecompacteerde holocene veenlagen voor. Bekend is dat dergelijke dikke slappe lagen een grote invloed kunnen hebben op de uiteindelijke opslingering van het aardbevingssignaal en de eigenfrequenties van de bodem. Het effect van de ondiepe veenlagen is in Shake gemodelleerd. Wanneer in het bodemmodel een extra veenlaag (4m dikte, Vs=50m/s, Ă&#x;=5% en !=10 kN/m3) aan maaiveld wordt aangebracht resulteert dit in een grotere amplificatiefunctie met verschoven piekfrequenties (zie figuur 4b). Het aanbrengen van de veenlaag in het model resulteert in een amplificatiefactor van 5 voor de piekversnellingen aan maaiveld.

Conclusies De schade die een aardbeving veroorzaakt is niet alleen afhankelijk van de lokale magnitude, de afstand tot het epicentrum van de aardbeving, de duur van de beving en de voortplanting en demping van golven in de diepere ondergrond, maar wordt in sterke mate bepaald door locatie-specifieke, ondiepe geologische omstandigheden. Bij een ongunstige samenstelling van de ondiepe ondergrond kan bij bepaalde frequenties een sterke amplificatie van trillingen optreden. Schade aan constructies is met name waarschijnlijk als de frequenties waarbij amplificatie optreedt in de buurt liggen van de eigenfrequenties van deze constructies. Deze amplificaties kunnen worden gemodelleerd in het programma Shake. Uit de eerste resultaten van dit onderzoek blijkt dat het programma Shake betrouwbare amplificaties voorspelt, mits de grondparameters nauwkeurig bekend zijn.

Referenties: [1] Hauksson, E., Teng, T., Henyey, T.L.: 1987, Results from a 1500 m deep, three-level downhole seismometer array:

[2] Schabel, P.B., Lysmer, J., Seed, H.B.: 1972, Shake a computer program for earthquake response analysis of horizontally layered sites, College of Engineering Unversity of California Berkeley, Report No. EERC 72-12.

BOART LONGYEAR

A PARTNERSHIP FOR PROGRESS

INSTRUMENTATIE VOOR DE GEOTECHNIEK www.interfels.com

Straingauge

Ankerkracht

Tiltmeter

SLOPE INDICATOR Boart Longyear B.V. Nijverheidsweg 47, 4879 AP Etten-Leur Postbus 56, 4870 AB Etten-Leur Tel. 076 5034250 o Fax. 076 5022223

april 2001

| Geotechniek | 53


GEFUNDEERD bouwen aan de toekomst

Haalbaarheidsstudies, ontwerpen en advisering op het gebied van:

• Funderingen • Verankeringen • Grondkeringen • Grondverbeteringen • Ondergrondse constructies

VWS Geotechniek bv Korenmolenlaan 2, Postbus 525, 3440 AM Woerden Telefoon 0348 - 435254, Telefax 0348 - 435255 E-mail: info@vwsg.nl


Geokunst ONAFHANKELIJK VAKTIJDSCHRIFT VOOR GEBRUIKERS VAN GEOKUNSTSTOFFEN 3e 4e jaargang | nummer 9 | april 2001

Ontwerpen van constructies met geokunststoffen met PLAXIS Extreme belasting van bouwwegen: geokunststoffen bieden uitkomst Veiligheid van gewapende grondconstructies

THEMA:

Ontwerpen


Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

De collectieve leden van de NGO zijn:

Subsponsors:

1. 2. 3. 4. 5.

Amoco Fabrics, Gronau (Dld) Bitumarin B.V., Opijnen Bonar Technical Fabrics N.V., Zele (B) Bouwdienst RWS, Utrecht CeCo B.V., Maastricht

6. 7. 8. 9. 10.

Colbond Geosynthetics, Arnhem CTN Civiele Techniek Nederland B.V., Lochem CUR, Stichting, Gouda Drain Products Benelux, Haarlem Enviro Advice B.V., Nieuwegein

11. 12. 13. 14. 15.

Fugro Ingenieursbureau B.V., Leidschendam Genap B.V., 's-Heerenberg Geodelft, Delft Geotechnics Holland BV, Amsterdam GeoTipptex Kft, Kouderkerk a/d Rijn

16. 17. 18. 19. 20.

Gouderak B.V., Gouderak HAM-Van Oord Werkendam bv, Werkendam Arcadis Heidemij Advies B.V., Den Bosch Horman Drainagefilter B.V., 's-Gravendeel Imbema Denso B.V., Haarlem

21. 22. 23. 24. 25.

Intercodam Bouwstoffen B.V., Amsterdam Intermembrane B.V., Huizen Joosten Kunststoffen, Gendt Kiwa N.V., Rijswijk Klöckner Bitumen B.V., Den Haag

26. 27. 28. 29. 30.

Lankhorst Indutech bv, Sneek MOS Grondmechanica, Rhoon Naue Benelux BV, Dongen Nautilus Schanskorven BV, Heiloo N.P.I., Franeker

31. 32. 33. 34. 35.

Ooms Avenhorn Holding bv, Scharwoude Van Oord ACZ B.V., Gorinchem Oranjewoud Infra Groep B.V., Rijswijk Pelt & Hooykaas-Vlissingen B.V., Vlissingen Provincie Zuid-Holland, Den Haag

36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45.

Prosé Kunststoffen BV, Britsum Rijkswaterstaat DWW, Delft Robusta B.V., Genemuiden Röntgen Technische Dienst B.V., Rotterdam Rook Krimpen B.V., Krimpen ad IJssel Schmitz Recycling B.V., Roermond Ten Cate Nicolon B.V., Almelo Terre Armée B.V., Breda TNO Ind. Div. Prod.Onderzoek, Eindhoven T & F Handelsonderneming B.V., Oosteind

46. 47. 48. 49. 50.

VBKO, Leidschendam Ver.tot Bevord.Werken in Asfalt, Breukelen Waterloopkundig Laboratorium, Delft Zinkcon Boskalis Baggermij., Papendrecht Holland Railconsult, Utrecht

Enviro Advice Postbus 7108 3430 JC Nieuwegein Telefoon: 030 – 605 58 00 Telefax: 030 – 605 52 50 E-mail: milieu@enviro.nl Internet: www.enviro.nl Colbond Geosynthetics Postbus 9600 6800 TC Arnhem Telefoon: 026 – 366 46 00 Telefax: 026 – 366 58 12 E-mail: geosynthetics@colbond.com Internet: www.geosynthetics.colbond.com Ten Cate Nicolon BV Postbus 236 7600 AE Almelo Telefoon: 0546 – 54 48 11 Telefax: 0546 – 54 44 90 Geotechnics Holland BV / Cofra Postbus 94900 1090 GX Amsterdam Telefoon: 020 – 693 45 96 Telefax: 020 – 694 14 57 E-mail: mail@cofra.com Internet: www.cofra.com CeCo BV Postbus 1167 6201 BD Maastricht Telefoon: 043 – 352 76 09 Telefax: 043 – 352 76 03 E-mail: m.maassen@cecobv.nl Internet: www.cecobv.nl

COLOFON Geokunst wordt uitgegeven door Uitgeverij Educom BV i.s.m. de Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO). Het is bedoeld voor beleidsmakers, opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers en uitvoerders van werken in de grond-, weg- en waterbouw en de milieutechniek. Geokunst verschijnt vier maal per jaar en wordt op aanvraag toegezonden. Tekstredactie: P. Brummelkamp, De Taalslag, Leiderdorp Eindredactie: A. de Bondt Redactieraad: W. Dokter, M. Nods, S. O’Hagan, J.M. Elias, J. Lambert, A. Peters, K. Pilarczyk, G. Wittenberg, M. Duskov. Productie: Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Postbus 25296 3001 HG Rotterdam Telefoon: 010 - 425 65 44 Telefax: 010 – 425 72 25 E-mail: educom@xs4all.nl Een abonnement kan worden aangevraagd bij: Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO) Postbus 7053 3430 JB Nieuwegein telefoon: 030 - 605 63 99 telefax: 030 - 605 52 49

56 | 2 Geokunst |

april 2001

51. Gemeente Haaksbergen, Haaksbergen 52. Raadgevend Ingenieursbureau Wiertsema & Partner, Tolbert 53. Greenbanks Erosion Control Systems, Nieuw-Lekkerland


Van de redactie

In deze Geokunst Dit is een heel andere Geokunst dan u gewend bent!

Ontwerpen van constructies met geokunststoffen met PLAXIS

En tegelijkertijd blijven we dezelfde, met dezelfde 59

in wegenbouw, waterbouw of milieutechniek - die wat

OP DE BOUWPLAATS: Gewapend tegen water

59

meer over geokunststoffen wil weten. Het andere, nieuwe zit hem in de vorm en de vormgeving.

Extreme belasting van bouwwegen: geokunststoffen bieden uitkomst

redactieformule. Met leesbare artikelen voor iedereen –

63

Veiligheid van gewapende grondconstructies 66 BOEKBESPREKING

70

VARIA

71

Financieel bleek het niet haalbaar om op de oude voet verder te gaan. Samenwerking met Geotechniek bracht de oplossing. Die samenwerking brengt voor Geokunst nog enkele voordelen met zich mee: meer kleur, meer flexibiliteit in illustraties en aantallen pagina’s en een grotere verspreiding. We gaan dus met veel vertrouwen en enthousiasme van start in deze nieuwe vorm. Dat enthousiasme geldt zeker voor de nieuwe leden van de redactieraad. In die raad maakten Jan de Boer (Gouderak) en Wendy Lemmens (KIWA) plaats voor twee nieuwe leden: Milan Duskov (IEDelft) en André Peters (KIWA). We zijn erg blij met hun bereidheid om zich in te zetten voor het verbreiden van de kennis over geokunststoffen. We hopen dat u de Geokunst in zijn nieuwe jasje net zo hoog zult waarderen als de Geokunst in zijn oude vorm!

april 2001

| Geokunst 3 | 57


ADVERTENTIE CECO BV

Enkamat速

Colbond Geosynthetics biedt met Enkamat速 A20/5 een zeer effectieve oplossing tegen erosie van taluds langs watergangen, kanalen, beken, enz., met een natuurvriendelijke oever als resultaat. Enkamat速 A20/5, de enige echte driedimensionale polyamide structuurmat, gevuld met split 2-6 mm en gebonden met bitumen, is

waterdoorlatend, goed doorgroeibaar en niet toxisch. 25 jaar ervaring met Enkamat速 A20/5 maakt Colbond Geosynthetics uw juiste partner voor ontwerp, levering en begeleiding.

Voor meer informatie: Colbond Geosynthetics Postbus 9600 6800 TC Arnhem Tel: 026-366 4600 Fax: 026-366 5812 e-mail: geosynthetics@colbond.com


O N T W E R P E N VAN CONSTRUCTIES MET GEOKUNSTSTOFFEN MET ■

PLAXIS

ir. G.J.Wittenberg, projectleider ingenieursbureau Oranjewoud B.V., Rijswijk Z-H

Hoe bereken je treksterkte en noodzakelijke lengte van geokunststoffen? Met welke bezwijkvormen krijg ik in mijn ontwerp te maken? Welke krachten spelen er in mijn constructie op de grens tussen geokunststof en de grond eromheen? Belangrijke vragen in het ontwerpen van grondconstructies, die het programma PLAXIS mogelijk voor u beantwoordt.

Eindige-elementenprogramma’s zoals PLAXIS zijn tegenwoordig voor het ontwerpproces een essentieel stuk gereedschap. Het zijn snelle en handige middelen bij de analyse van geotechnische constructies. Eén van de mogelijkheden is het modelleren van buigslappe constructie-elementen in grondconstructies, zoals geokunststoffen. Het ontwerpen van geokunststoffen betreft in hoofdzaak de situaties waarin de geokunststof wordt gebruikt als grondwapening. Het toepassen van een geokunststof vergroot de sterkte van de totale grondconstructie, wat de macrostabiliteit verbetert. Denk hierbij aan het vergroten van de stabiliteit van een talud, bijvoorbeeld bij meerdere ophoogslagen op slappe, samendrukbare grond en bij zeer steile ophogingen met meerdere geokunststoffen. De geokunststoffen dienen zo te worden geplaatst dat ze de potentiële bezwijkvlakken doorsnijden. Daarnaast kan met grondwaterstromingsprogrammas’s zoals PLAXIS een geokunststof worden ontworpen voor toepassing als kwelscherm.

Mogelijkheden Voor een PLAXIS-analyse is het noodzakelijk naast de grondparameters, ook te beschikken over de trekstijfheid (EA) van de toe te passen geokunststof. Het gehele grondmodel wordt ingevoerd, samen met de geokunststof. In het model kunnen verscheidene geokunststoffen geschematiseerd worden. Een berekening levert vervolgens niet alleen de noodzakelijke treksterkte op van de geokunststof, maar ook de lengte ervan die nodig is voor het afdragen van de kracht naar de omliggende grond. PLAXIS geeft de mogelijkheid om de spanningen en vervormingen op het grensvlak tussen de geokunststof en de grond nader te beschouwen. Daartoe worden op deze grensvlakken zogenaamde interface-elementen gedefinieerd. Dit maakt het mogelijk om op dit grensvlak, afhankelijk van het type geokunststof (gladde folies of ruwe grids), een eigen, specifieke interactie toe te kennen. Op deze wijze kan de ontwerper de afdracht van kracht op de omliggende grond analyseren die door de geokunststof gemobiliseerd moet worden.

Dimensioneren Het programma PLAXIS kan gebruikt worden voor het dimensioneren van constructies met geokunststoffen. Voor het beschrijven van het grondgedrag zijn diverse modellen voorhanden, zoals het Mohr-Coulomb model, het hardeningsoil model, het soft-soil model en het soft-soil-creep model. Het juiste model is afhankelijk van de aangetroffen grondslag. Het grote voordeel van dit programma is dat het zelf het bezwijkmechanisme bepaalt. Alle mogelijke bezwijkvormen worden geanalyseerd waaronder rechte en cirkelvormige glijvlakken, overschrijding draagvermogen en horizontaal afglijden (squeezen). Andere, minder verfijnde reguliere programma’s gaan uit van een bepaald, vooraf aangenomen mechanisme.

Beperkingen Natuurlijk kent PLAXIS ook zijn beperkingen. Zo is een nauwkeurige waarde van de specifieke grondparameters vereist voor optimaal gebruik van het programma. Ook houdt het programma geen rekening met het kruipeffect van de geokunststoffen. PLAXIS gaat uit van lineair elastisch gedrag: de stijfheid van de geokunststof is, tijdens een faseringsberekening, constant. In het programma kunnen tijdens de diverse faseringen de eigenschappen worden gewijzigd. Naar alle waarschijnlijkheid zullen toekomstige versies van PLAXIS het kruipeffect wél kunnen berekenen.

april 2001

| Geokunst 5 | 59


Ontwerpen van constructies met geokunststoffen met PLAXIS

figuur 1 eindig elementen model met geokunststof

figuur 2

verplaatsingsvectoren na ophogen

In de praktijk Met het programma PLAXIS kunnen vele situaties gemodelleerd worden. Twee voorbeelden, globaal beschreven.

Ophogen op slappe ondergrond Een aanvulling van zand wordt uitgevoerd op weinig draagkrachtige ondergrond. Om de stabiliteit te waarborgen wordt een geokunststof toegepast. Deze geokunststof wordt op het oorspronkelijke maaiveld geplaatst tussen de aanvulling en de oorspronkelijke, weinig draagkrachtige laag.

60 | 6 Geokunst |

april 2001

De dwarsdoorsnede van het door te rekenen model is weergegeven in figuur 1. Na het berekenen van de oorspronkelijke spanningssituatie wordt de geokunststof met de complete aanvulling aangebracht. Tegelijkertijd wordt de sloot gegraven. De deformaties van de grond en de geokunststof die optreden na ophoging zijn in figuur 2 weergegeven. In dit geval is de aanvulling in ĂŠĂŠn ophoogslag uitgevoerd. Uiteraard kunnen er meerdere ophoogslagen in combinatie met eventueel meerdere geokunststoffen berekend worden.


Ontwerpen van constructies met geokunststoffen met PLAXIS

figuur 3

eindig elementen model met geokunststof

figuur 4

verplaatsingsvectoren na ophogen

Steil talud Zoals in het vorige voorbeeld wordt een ophoging aangebracht op het bestaande maaiveld. Het hoogteverschil wordt gecreëerd met twee geokunststoffen. Zodoende kan een steil talud worden toegepast. Figuur 3 toont de dwarsdoorsnede van de grondconstructie. De optredende deformaties van de grond met de geokunststoffen zijn in figuur 4 weergegeven.

stabiliteitsberekening worden gemaakt. PLAXIS berekent dan een veiligheidsfactor bij een door het programma berekend bezwijkmechanisme.

Tot slot Programma’s als PLAXIS zijn onmisbaar in de hedendaagse ontwerppraktijk. PLAXIS heeft enige beperkingen, maar ook mogelijkheden tot nauwkeurigheid en verfijning die reguliere programma’s missen.

Voor alle analyses geldt dat PLAXIS de te mobiliseren kracht in de geokunststof berekent. Daarnaast kan er een

april 2001

| Geokunst 7 | 61


G E WAPEND ■

TEGEN

WAT E R

ir. E. Meisner, Ingenieursbureau Amsterdam

De bouw van gewapende grondconstructies neemt de laatste jaren sterk in populariteit toe. Eind 2000 verscheen CUR-publicatie 198 ‘Kerende constructies in gewapende grond’, wat leidde tot standaardisering van de ontwerpmethoden voor zulke constructies in Nederland. Maar voordat dit handboek verscheen zijn er al vele gewapende grondconstructies in ons land gebouwd. Met wisselend succes. En bij de gevallen waarin de constructie vroegtijdig bezweek, was niet zelden het water de boosdoener.

Gewapende grond ontleent zijn stabiliteit aan de wrijving tussen wapeningsstrippen of -matten en de grond waarin deze zich bevinden. Deze wrijving is afhankelijk van de korrelspanning in de grond, die op zijn beurt weer beïnvloed wordt door de in de grond aanwezige waterspanningen. Te hoge waterspanningen kunnen leiden tot een kettingreactie: vermindering van de interactie tussen de korrels, verlies van wrijving tussen korrels en wapening en tenslotte verlies van stabiliteit van de gehele constructie. Het is dus zaak het water uit de constructie te weren, of op zijn minst overspanning van de aanwezige waterdrukken te voorkomen. In het verleden schonken ontwerpers van gewapende grondconstructies geregeld te weinig aandacht aan het fenomeen water. Dit had tot gevolg dat vaak al tijdens de bouw stabiliteitverlies van de constructie optrad. Met name het verdichten van de grond tussen de verschillende wapeningslagen had wateroverspanningen tot gevolg, waardoor, zoals gezegd, de wrijving tussen wapening en grond verloren ging en de constructie bezweek. Water dat door neerslag of stroming van grondwater in het gewapende grondmassief terechtkomt, moet snel en effectief worden afgevoerd. Hiervoor is een goede drainage boven- of onderin de constructie van groot belang. Aanleg van drainage kan echter pas effectief zijn als dit zorgvuldig gebeurt. Een goed ontwerp kan pas tot resultaat leiden als ook in de uitvoering de puntjes op de i worden gezet. De volgende uitvoeringsrichtlijnen kunnen daarbij dienen als leidraad: • leg de drains aan in den droge, alleen dan is het resultaat goed controleerbaar; • gebruik bij voorkeur kunststof geperforeerde ribbeldrains, voorzien van een duurzame filteromhulling; • leg de drains aan in een ruim bed van grind of grof drainagezand; • zorg voor voldoende verhang van de drains: het water moet kunnen afstromen; • geef de plaats van inspectie- en doorspuitputten duidelijk aan in het maaiveld, zodat ook in de beheersfase de werking van drains gegarandeerd kan worden. Al te vaak is in het verleden water in het grondmassief de oorzaak geweest van calamiteiten met gewapende grond. Een goede drainage geeft overspannen water geen kans én voorkomt dat ontwerpers en uitvoerders in die toestand raken.

62 | 8 Geokunst |

april 2001


EXTREME BELASTING VAN BOUWWEGEN: GEOKUNSTSTOFFEN BIEDEN

UITKOMST

ing. W. Dokter, ing. T.P.A. Huybregts en ing. R.P. de Niet, CTN

Geen wegenbouw zonder bouwwegen. Toch is het ontwerpen van bouwwegen en de weg in de bouwfase altijd een ondergeschoven kindje. Gaat het om wegconstructies voor grote, belangrijke wegen, dan is er over het algemeen geen probleem. Daarvoor bestaan prachtige rekenmodellen. Maar als het gaat om kleinere wegen, is dan bekend wat de belastingen op wegen tijdens de bouwfase zijn? Veelal niet. Er wordt gewerkt op basis van ervaring of een gelijksoortige wegconstructie wordt gekopieerd. In de praktijk blijkt het dan vaak niet te kloppen, met alle gevolgen van dien: wegzakkende auto’s, wegpersende fundering, extra funderingsmateriaal, tijdverlies. Vervelende situaties, die vooral spelen in gebieden met een niet goed draagkrachtige ondergrond.

Voor wegen en bouwwegen onderscheiden we naast de gebruiksfase ook een bouwfase. In de bouwfase is de ondergrond nog niet geconsolideerd en rijdt het zware bouwverkeer over de vaak nog niet verdichte funderingslaag. Het aanbrengen van die eerste funderingslaag is dan ook een probleem bij het aanleggen van een weg op een slecht draagkrachtige ondergrond. De fundering wordt tijdens de aanleg zwaarder belast dan tijdens het latere gebruik. En vóór het aanbrengen van de uiteindelijke verhardingslaag doet de fundering vaak ook nog enige tijd dienst als bouwweg. De funderingslaag zal dus zodanig ontworpen moeten worden dat die het bouwverkeer kan weerstaan. Dit voorkomt problemen tijdens de aanleg en zorgt voor een minimale spoorvorming aan de bovenkant van de fundering.

Wapening Het is mogelijk dat tijdens het ontwerpen uit controle blijkt, dat de funderingsdikte in de bouwfase dikker zou moeten zijn dan in de uiteindelijke gebruiksfase. Dan is het raadzaam om de funderingslaag te voorzien van een wapening. Deze wapening moet in staat zijn om de spanningen uit het funderingsmateriaal over te nemen,

waarbij slechts zeer kleine vervormingen zijn toegestaan; er moet immers een asfaltlaag over worden aangebracht. Hiervoor zijn geokunststoffen zeer geschikt. Er zijn verschillende methodes voor wapening van de fundering. Om het effect van wapening te kunnen onderkennen, is het van belang te weten wat er gebeurt bij een fundering zónder wapening.

Plattelandsweg Welke funderingsdikte is er tijdens de bouw nodig als er geen wapening gebruikt wordt? Dat kan vrij eenvoudig worden berekend. Als voorbeeld nemen we een licht belaste plattelandsweg, verkeerklasse 2a volgens de standaard 1990. De weg heeft een breedte van 4,5 m (funderingsbreedte 5,0 m) en een lengte van 2 km. De natuurlijke ondergrond is een slappe klei met een dynamische E-modulus van 25 MPa (CBR-waarde ! 2%). De verhardingsconstructie bestaat uit asfalt, het funderingsmateriaal is een menggranulaat. Uit de CROW-publicatie 81 "Gefundeerd op weg" is uit bijlage III-2 de voorbeeldconstructie voor deze situatie gehaald. Direct op de ondergrond wordt een 500 mm dikke funderingslaag van menggranulaat aangebracht met hierop een 100 mm dikke asfaltlaag.

april 2001

| Geokunst 9 | 63


Extreme belasting van bouwwegen: geokunststoffen bieden uitkomst

figuur 1

voorbeeld belastingschema bouwverkeer

Om te bepalen of deze constructie in de bouwfase ook voldoet, moet eerst bekend zijn hoeveel aslastherhalingen nodig zijn om de funderingslaag van totaal 5000 m3 aan te brengen. Indien per vracht 6 m3 wordt aangebracht zijn 833 vrachtwagens nodig. De aslastschade-factor per aslast is dan te bepalen uit Neq =

" #

verkeersbelasting van circa 3.000 standaard equivalente aslasten. Het ontwerp voor de funderingslaag moet dus gemaakt worden voor N = 1,5x104 equivalente aslasten. De funderingsdikte wordt bepaald aan de hand van de theorie beschreven in "Geotextile â&#x20AC;&#x201C; Reinforced Unpaved Road Design" van Giroud en Noiray. De ongewapende funderingsdikte wordt dan:

, waarbij X de waarde is van elke aslast.

Per vrachtwagen (1 passage vol en 1 passage leeg) is de totale vrachtwagenschade-factor 12,6 standaard 80 kN equivalente aslasten. De totale hoeveelheid 80 kN equivalente aslasten wordt dan 833 x 12,6 = 10.500 stuks voor het aanbrengen van het funderingsmateriaal. Voor het aanbrengen van de 900 m3 asfalt zijn 150 vrachten nodig. Bij een vrachtwagenschade-factor van 12,6 zijn dit 1.900 standaard equivalente aslasten. De funderingslaag wordt ook gedurende enkele maanden als tijdelijke verharding gebruikt. Dit geeft een extra

64 | 10 Geokunst |

april 2001

=

=

= 542 mm De benodigde funderingsdikte tijdens de bouwfase is dus 542 mm, 42 mm groter dan de funderingslaag in de gebruiksfase.


Extreme belasting van bouwwegen: geokunststoffen bieden uitkomst

Effect van funderingswapening Wat gebeurt er nu als de fundering gewapend wordt? Voor het ontwerpen van een funderingswapening bestaan twee methodes: de membraanwapening, met relatief veel vervorming, en de horizontale wapening, met relatief weinig vervorming. Kort omschreven komen de methodes op het volgende neer: Membraanwapening Hier werkt de geokunststof als een hangmat. Door middel van trekkrachten wordt een deel van de belasting overgedragen naar plaatsen waar de ondergrond niet is bezweken, waardoor de geokunststof wordt opgespannen. De vervorming gaat door tot een evenwichtssituatie is ontstaan. Horizontale wapening De overbrenging van krachten wordt bereikt door de haakweerstand van het funderingsmateriaal in de grote openingen van de wapening. Deze horizontale wapening heeft twee bijkomende effecten: betere plaatwerking van de fundering en reductie van de horizontale schuifspanning op de ondergrond, waardoor zijdelingse vervorming wordt beperkt. Door het toepassen van een wapening kan het funderingsmateriaal beter worden verdicht, niet ongecontroleerd in de ondergrond worden weggedrukt en treedt een lastspreidende werking op, waardoor de belasting over een groter oppervlak wordt verdeeld. Hierdoor kan de levensduur van de weg worden vergroot. Het is immers mogelijk om een groter aantal aslastherhalingen toe te laten, of men kan zwaardere aslasten toelaten. Een andere mogelijkheid is het reduceren van de funderingsdikte. Met name door gebruik te maken van horizontale wapening met een geogrid of rooster, kan 30 Ă 40 % op de funderingsdikte worden bespaard. Bij bouwwegen, die later weer moeten worden opgeruimd, wordt er dus twee keer bespaard. Voor het berekenen van de effecten van funderingswapening zijn er diverse, soms productafhankelijke computerprogrammaâ&#x20AC;&#x2122;s beschikbaar.

figuur 2

figuur 3

boven is geen wapening toegepast, de bouwweg onder is gewapend met geokunststof

Door het op de juiste wijze berekenen van de funderingsdikte en het toepassen van een wapening kunnen veel problemen worden voorkomen en kan geld worden bespaard. Het is het dus waard hier aandacht aan te besteden in de ontwerpfase.

april 2001

| Geokunst 11 | 65


VEILIGHEID VA N

G E WAPENDE

GRONDCONSTRUCTIES

Ed Calle, GeoDelft

Om niveauovergangen in het terrein te fixeren worden steeds vaker gewapende grondconstructies gebruikt. Als het bijvoorbeeld gaat om toepassingen in de wegenbouw, kunnen de gevolgen van het bezwijken van een kunstwerk zeer ingrijpend zijn. Het is dus van het grootste belang de veiligheid te waarborgen. Hiervoor zijn ontwerprichtlijnen vastgesteld, maar garanderen die ook de vereiste veiligheid?

De regels Gewapende grondconstructies zijn geotechnische bouwconstructies en vallen derhalve onder de nationale regelgeving voor constructieve veiligheid. Bouwconstructies moeten voldoen aan algemene eisen voor de veiligheid tegen bezwijken. Deze zijn vastgelegd in de NEN 6700normenserie [1], in termen van een vereistebetrouwbaarheidsindex die situatie-afhankelijk is. Zo’n index correspondeert eenduidig met een toelaatbaar geachte faalkans gedurende de geplande levensduur van de constructie. De norm kent drie veiligheidsklassen, afhankelijk van de gevolgen bij bezwijken van de constructie. Belangrijke gewapende grondconstructies, zoals bijvoorbeeld bij toepassingen in de wegenbouw, zullen in het algemeen in de hoogste veiligheidsklasse vallen. De vereiste betrouwbaarheidsindex is dan 3,6 de corresponderende toelaatbare bezwijkkans bedraagt 1,6 10-4. Voor de ontwerppraktijk zijn deze veiligheidseisen vertaald in partiële veiligheidsfactoren, die de ontwerper dient aan te houden. Dit zijn de zogenaamde belastingfactoren (NEN 6702) en de materiaalfactoren (voor grondeigenschappen in NEN 6740, de geotechnische norm). De veiligheidsfactoren voor het ontwerpen van gewapende grondconstructies, die in het CUR-Handboek C111 ‘Kerende constructies in gewapende grond’ [2] zijn geadviseerd, zijn grotendeels hierop afgestemd. Maar kun je met die factoren inderdaad, conform NEN 6700, de vereiste veiligheid realiseren? Toen deze vraag rees binnen de CUR-commissie die het handboek heeft opgesteld, besloot men een studie uit te voeren om dit na te gaan. Een beperkte probabilistische veiligheidsstudie, die dus op beperkte schaal een analyse geeft van de waarschijnlijke (on)veiligheid van een ontwerp. Die studie is meteen ook gebruikt om na te gaan hoe de ontwerpveiligheid met de C111-ontwerprichtlijn zich

66 | 12 Geokunst |

april 2001

verhoudt tot de veiligheid die wordt gerealiseerd bij toepassing van buitenlandse ontwerprichtlijnen. Er is met name vergeleken met de richtlijnen in de British Standards, BS 8006, en in de Franse norm NF-P 94-220.

Gevolg en oorzaak - falen Voor de studie is een foutenboom opgezet voor bezwijken (falen) van een gewapende grondconstructie (zie figuur 1). Die somt de denkbare faalmechanismen op en geeft ze weer in een oorzaak-gevolgrelatie. Direct onder de "top ongewenste gebeurtenis", namelijk falen van de constructie, ziet u de hoofdgroepen van oorzaken weergegeven en vervolgens worden die naar beneden toe verder uitgesplitst. Zo komen we uiteindelijk bij de basisoorzaken, de zogenaamde falen-initiërende gebeurtenissen of mechanismen. Van beneden naar boven worden oorzaken en gevolgen in beeld gebracht. Aan de hand van de foutenboom kunnen we de beschikbare toelaatbare faalkans voor falen van de constructie (bovenste vakje in de foutenboom) naar beneden toe verdelen over de verschillende mogelijke hoofdoorzaken voor falen en, verder naar beneden toe, over de uiteindelijke mechanismen. Daarbij mogen we rekening houden met afhankelijkheid tussen de mechanismen, ze spreken immers voor een deel dezelfde grond- en materiaaleigenschappen aan.

Oorzaak en gevolg - veiligheid In de veiligheidsanalyse wordt de omgekeerde weg bewandeld. Daarin starten we bij de mechanismen, gebruik makend van analyses voor de waarschijnlijkheid van bezwijken (probabilistische faalkansanalyses). Uitgangspunten zijn een gegeven ontwerp van de constructie (volgens de ontwerprichtlijn), en gegeven


Veiligheid van gewapende grondconstructies

figuur 1

Falen gewapende grondconstructie Pf ≤ 1.6 10 -4 (% ≥ 3.6) en/of

Falen "overall stabiliteit"

Falen inwendige stabiliteit

Pf = max(PC,PA,PK,PG)≤ 10 -4

Pf = f(PAW, …,PBB) ≤ 10-4

Externe oorzaak (buiten ontwerp)

en/of

Afschuiven actieve wig

Wapeningbreuk

Falen aanhechting

PAW << 10 -4

PWB ≤ 5 10 -5

P FA ≤ 5 10-5

Breuk verbinding wapening/bekleding

Breuk bekleding

PWB << 10 -4

PBB << 10 -4

en/of

Glijcirkel

Hor. afschuiven

Kantelen

Draagkracht ondergrond

P C ≤ 5 10 -5 a 10 -4

P A ≤ 5 10 -5 a 10 -4

P K ≤ 5 10 -5 a 10 -4

PG ≤ 5 10 -5 a 10 -4

Foutenboom bezwijken gewapende grondconstructie

onzekerheden over grondparameters, belastingen en de nauwkeurigheid van de rekenmodellen. Met behulp van probabilistische faalkansanalyses kunnen we de kansen op het optreden van de bezwijkmechanismen bepalen. Voor de studie is dat gedaan voor de mechanismen die benoemd zijn als afschuiven actieve wig, als wapeningbreuk en als falen van de aanhechting (slip tussen grond en wapening). Dit zijn voor gewapende grondconstructies de meest interessante specifieke faalmechanismen. Breuk van de bekleding of van de aanhechting tussen wapening en bekleding is uiteraard van belang, maar uit ervaring blijkt dat dit in het algemeen vrij snel wordt opgemerkt en goed reparabel is. Alleen bij verwaarlozing zal het leiden tot bezwijken van de constructie als geheel, de kans daarop is dus klein. Natuurlijk is ook de zogenaamde overall-stabiliteit

belangrijk, maar daarin wijkt een gewapende grondconstructie niet af van gewone aarden taluds of harde grondkerende constructies.

Uitkomsten In tabel 1 zijn de uitkomsten van de faalkansanalyses voor de onderzochte mechanismen weergegeven, voor een gewapende grondconstructie die 6 meter niveauverschil in het terrein moet overbruggen. Voor details van de ontwerpen en de berekeningsuitgangspunten voor de faalkansanalyses wordt verwezen naar het CUR-Handboek [2]. Als rekenmodel is voor zogenaamde rekbare wapening (kunststof) uitgegaan van de tie back wedge-methode, voor niet rekbare wapening (stalen strips) is uitgegaan van de coherent gravity-methode (zie een eerder artikel in deze serie in Geokunst 7 van 2000 [3] ). 

april 2001

| Geokunst 13 | 67


Veiligheid van gewapende grondconstructies

Inwendige Stabiliteit Methode/ Mechanisme

CUR

BS 8006

NF P 94-220

Betrouwb.index (%)

Faalkans (Pf)

Betrouwb.index (%)

Faalkans (Pf)

Betrouwb.index (%)

Faalkans (Pf)

Mechanisme wapeningbreuk

4.29

9 10 -6

4.16

2 10 -5

Mechanisme falen aanhechting

4.62

2 10 -6

4.42

5 10 -6

Mechanisme afschuiven actieve wig

5.31

6 10 -8

5.17

1 10-7

Overall betrouwb. index/faalkans

4.29

! 10 -5

4.16

! 2 10 -5

Mechanisme wapeningbreuk

4.45

4 10 -6

4.81

8 10 -7

Mechanisme falen aanhechting

3.87

5 10 -5

3.84

6 10 -5

Overall betrouwb. index/faalkans

3.87

! 5 10-5

3.84

! 6 10 -5

Rekbare wapening (Tie back Wedgemethode):

Niet rekbare wapening (Coherent gravity methode):

Tabel 1: Gerealiseerde veiligheidsniveau’s van inwendige stabiliteit van ontwerpen volgens C111 en ontwerpen volgens BS 8006 en NF P 94-220

Conclusies Tabel 1 geeft aan dat de constructie, ontworpen met de C111-ontwerprichtlijn, de vereiste constructieveiligheid haalt, in termen van maximaal toelaatbare faalkansen, zoals aangegeven in de foutenboom. Interessant is ook dat de gerealiseerde ontwerpveiligheid volgens C111 weinig afwijkt van het resultaat met de buitenlandse voorschriften. Dat kondigde zich overigens tijdens de studie al aan, toen bleek dat de berekende benodigde lengte van de gewapende zone en de benodigde sterkte van de wapening onderling weinig afweken. Naast rekenmodelonzekerheid (die zonder fundamenteel onderzoek niet te reduceren is) bleek onzekerheid over de wrijvingsweerstand tussen grond en wapening de belangrijkste invloed te hebben op de faalkans. Op zich is dat niet zo verwonderlijk. Het betekent echter wel dat bij het ontwerp én in de

68 | 14 Geokunst |

april 2001

uitvoering veel aandacht besteed moet worden aan factoren die deze weerstand kunnen beïnvloeden. Bijvoorbeeld aan het voorkomen dat zich in de gewapende zone waterspanningen kunnen opbouwen; elders in deze uitgave wordt hier nader op ingegaan [4].

Verwijzingen [1] NEN 6700-serie ‘Technische Grondslagen voor Bouwconstructies’, TGB. Uitgave Nederlands Normalisatie Instituut 1986. [2] CUR-publicatie 198 ‘Kerende constructies in gewapende grond. Taludhelling steiler dan 70∞’, Handboek C111. Uitgave CUR Gouda, september 2000. [3] Jansen, H.L. ‘Ontwerp van gewapende grondconstructies.’ Geokunst nummer 7, december 2000 [4] Meisner, E. ‘Gewapend tegen water’. Geokunst 2001, nummer 2.


I s o l e re n : • ontwerp en advisering B o d e m b e s c h e rmende voorzieningen conform de re g e l g e v i n g : - b o u w s t o ff e n b e s l u i t - s t o rtbesluit bodembescherm i n g

B e s c h e rmen door gebruik van: • minerale lagen • s e c u n d a i re bouwstoff e n • g e o k u n s t s t o ff e n

C o n t ro l e re n op basis van: • lekdetectie • k w a l i t e i t s c o n t ro l e

Dukatenburg 78 Postbus 7108 NL-3430 JC Nieuwegein Telefoon: 030 6055800 Fax: 030 6055250 e-mail: milieu@enviro.nl www.enviro.nl

advertentie ten-cate nicolon


BOEKBESPREKING ■

ir. K. Pilarczyk, Rijkswaterstaat, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Delft

In deze nieuwe rubriek van Geokunst vindt u besprekingen van vakliteratuur, symposia en congressen. Deze eerste maal wordt het boek Geosynthetics and Geosystems in Hydraulic and Coastal Engineering besproken door zijn auteur: Krystian W. Pilarczyk Geokunststoffen zijn relatief jonge producten, en kennis over deze materialen is nog geen gemeengoed. Het gebruik ervan in de droge waterbouw heeft in de wereld een grote vlucht genomen. De reguliere toepassing van deze materialen in de natte waterbouw is veel minder wijdverbreid, behalve het traditionele gebruik in filterconstructies. Maar geokunststoffen kunnen hier interessante alternatieven en grote besparingen opleveren; de natte sector is op dit gebied rijk aan ideeën. Een overvloed aan mogelijkheden, die de moeite van het ontdekken meer dan waard zijn. Vooral geosystemen worden nog niet grootschalig toegepast. Met geosystemen, in tegenstelling tot geokunststoffen als materiaal, bedoel ik de constructieve bouwelementen die zijn gemaakt door gebruik van geokunststoffen, of door combinatie van geokunstoffen met andere materialen (geokunststof als omhulsel voor water, zand of mortar). Er zijn in de afgelopen jaren veel van deze nieuwe waterbouwkundige toepassingen ontwikkeld, gebaseerd op geosynthetics (denkt u aan geo-gordijnen, geo-mattrassen, geo-tubes, geo-containers en balgstuwen). Waarom worden ze dan nog maar mondjesmaat toegepast? Misschien is het een belemmering voor ontwerpers dat het inzicht in de mogelijkheden van geosystemen en specifieke kennis op ontwerpgebied ontbreekt. Om meer bekendheid te geven aan deze systemen en inzicht te verschaffen in de beschikbare dimensioneringstechnieken en opgedane ervaringen, heb ik dit boek geschreven. Gezien het feit dat veel Nederlandse bedrijven internationaal opereren, is dit boek in het Engels geschreven, zodat ook buitenlandse geïnteresseerden er gemakkelijk kennis van kunnen nemen. De opbouw van het boek (zie ook het kader) is als volgt. Hoofdstuk 2 beschrijft de algemene ontwerpmethodiek en specifieke begrippen zoals die in waterbouwkundig ontwerp worden toegepast. Het hoofdstuk is bedoeld als een hulpmiddel voor mensen die veel van geokunststoffen weten, maar niet veel ervaring hebben met de waterbouw. Andersom is hoofdstuk 3 van minder belang voor wie ingewijd is in geokunststoffen. Het beschrijft in het kort de

70 | 16 Geokunst |

april 2001

eigenschappen en specificaties van geokunststoffen, als introductie in deze materie voor waterbouwkundig ingenieurs die weinig ervaring hebben met het gebruik hiervan. Het vierde hoofdstuk gaat over geokunststoffen in bekledingsconstructies. Deze toepassingen zijn redelijk bekend. Toch is het onderwerp in dit boek opgenomen als toelichting over meer geavanceerde dimensioneringstechnieken in het geval van zware hydraulische belastingen. Dit hoofdstuk, gebaseerd op de eerdere CUR 174-publicatie (uit 1995), wordt in één van de volgende besprekingen in dit blad behandeld. In de hoofdstukken 5 tot en met 11 worden specifieke geosystemen apart besproken. Zie het kader voor een overzicht van de onderwerpen. De ontwikkelingen op het gebied van nieuwe toepassingen van geokunststoffen en geosystemen zijn continu in beweging. Het volgen van deze ontwikkelingen biedt de mogelijkheid om nieuwe en mogelijk goedkopere alternatieven voor het oplossen van problemen te creëren. Als nieuwe ontwikkelingen zich voordoen leest u daar zeker weer over in deze rubriek. Het boek omvat de volgende hoofdstukken: Introduction General design methodology Geosynthetics; properties and functions Revetments and bed protections Fill-containing geosystems (bags, mattresses and geotubes) 6 Geocontainers 7 Geotextile forms for sand structures 8 Screens and curtains 9 Inflatable dams 10 Geosynthetics in dams, dikes, banks and dune reinforcement 11 Erosion-control systems 12 Remaining questions and closing remarks; durability, execution and damage, and quality control 1 2 3 4 5

Aan het eind van het boek is tevens een selectie van bedrijven en adressen toegevoegd die meer informatie of hulp kunnen bieden als het gaat om toepassing van specifieke producten. Geosynthetics and Geosystems in Hydraulic and Coastal Engineering, door Krystian W. Pilarczyk 2000, 25 cm, 936 pp., EUR 145.00 / $ 155.00, ISBN 90 5809 302 6; A.A. Balkema, Rotterdam; balkema@balkema.nl; http://www.balkema.nl


Cofra lever t en installeer t: Me b rad rain ® Verticaal drainagesysteem met Komo productcertificaat. Toegepast in gebieden waar samendrukbare grond gestabiliseerd dient te worden t . b. v. de aanleg van bijv. we g e n , s p o o r we g e n , dijken, etc.

C o fra is een technolog i s c h h o og ontwikkeld bedr ijf m et gedegen kennis van pr oducten en technieken voor de GW W en de m ilieutechnolo g i e. C o fra is r uim 75 jaar specialist in het uitvo e ren van pro j e c t e n in de civiele en m ilieusector in binnen- en buitenland. Cofra BV

Zuider IJdijk 58, Postbus 94900, 1090 GX Amsterdam,

Tel.: 020 - 693 45 96, Fax: 020 - 694 14 57, mail@cofra.com, Website:www.cofra.com

A u G eo ® Paalsysteem voor het construeren van een ophoging op palen waardoor het mogelijk is aardebanen binnen een korte periode zettingsvrij op te leveren. G e o lo ck ® HDPE damwandscherm voorzien van een gepat e n t e e rd slotpro f i e l , o n t w i k keld als ve rt i c a a l scherm om verontreinigde locaties te isoleren en als kwelscherm. G e o flex ® Vinyl damwandsysteem. Milieuvriendelijk product ter vervanging van tropisch hardhouten damwanden; toepasbaar als grondkerende constructie en oeverbescherming. GS E HD folie H D P E - folie voorzien van een Kiwa pro d u c tcertificaat.Bij uitstek geschikt voor het afdichten van stort p l a a t s e n , b a g g e r- en bezinkbassins, waterreservoirs etc. G e og r ip ® Betonbeschermingsfolie voorzien van noppen voor verankering in beton ter voorkoming van chemische aantasting van betonoppervlak. G u n d s e al ® Composiet van bentoniet en HDPE-folie. Door de unieke constructie extra veiligheid tegen lekkage van afvalstoffe n . Geschikt als bove nafdichting van vuilstortplaatsen.


VA R I A Agenda • Cursus Nieuwe technologieën in de waterbouw Cursus van de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen, in samenwerking met CUR en DWW. Informatie op 026 – 365 81 36 of per fax op 026 – 365 81 26 bij Doreen Tolmeijer. • Cursus Laatste technologieën in de wegenbouw Cursus van de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen, in samenwerking met VBW-Asfalt. Informatie op 026 – 365 81 36 of per fax op 026 – 365 81 26 bij Doreen Tolmeijer.

• TECHTEXTIL, met speciaal tweedaags symposium ‘Geotextiles today’. 23 t/m 28 april 2001 in de Messe Frankfurt. Informatie bij/op: anabell.nothnagel@messefrankfurt.com Tel. +49 69 75 75-58 89 Fax +49 69 75 75-65 41 www.techtextil.de • 7e International Conference on Geosynthetics 22 t/m 27 september 2002 in Nice. Abstracts van papers kunnen tot 30 april 2001 ingezonden worden: 7 ICG - Nice 2002, BP 52, 94142 Alfortville Cedex, France. Verdere informatie op: www.7icg-nice2002.com

Uit de pers De media meldden de afgelopen tijd enkele bijzondere toepassingen van geokunststoffen: • Het Technisch Weekblad meldde in januari dat het grootste opvangbassin voor regenwater in Nederland, gelegen in het Zuid-Limburgse Maasbree, is aangelegd met behulp van 40.000 vierkante meter geokunststof. Het bassin ligt in het tweede tuinbouwgebied van Nederland. Het is mede bedoeld om de agrarische sector bewust te maken van waterbeheer. Als afdekfolie werd een polyetheenfolie gebruikt, die werd geplaatst toen het dijklichaam gereed was. Een hydraulische kraan rolde de folierollen uit, die vervolgens aan elkaar werden gelast. Voor de bescherming werd verder 20.000 vierkante meter geotextiel geplaatst. • Optimum van januari 2001 kwam met een artikel over watergevulde tijdelijke waterkeringen, de zogenoemde AquaTube. Dit is een ‘zak’ van kunststof gecoate polyester weefsels met zeer hoge treksterkte, die met water gevuld kan worden. De zak vormt dan een zeer stabiele dam. De AquaTube kan een oplossing bieden bij dreigende overstromingen. Hij maakt het ook mogelijk om waterbouwkundige werken uit te voeren in kwetsbare gebieden, woonwijken of natuurgebieden.

De Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO) is een vereniging voor alle belanghebbenden of geïnteresseerden in geokunststoffen. Onder geokunststoffen moeten ook verwante producten, eventueel uit natuurlijke materialen, verstaan worden. We houden ons dus bezig met geotextielen, grids, vliezen, folies, etcetera. De doelstelling van de NGO is het stimuleren van de verantwoorde toepassing van geokunststoffen en verwante producten en kennis over deze materialen te vergroten en te verspreiden. Dit gebeurt door activiteiten op vele gebieden, onder andere met de uitgave van Geokunst.


Constructief in optima forma

TS/Damwanden: nu ook methode Culmann! Omdat u geen genoegen neemt met half werk. U wilt werken met de beste software waarmee u elke constructie aan kan. Snel, professioneel werk is voor u belangrijk. Bij Technosoft vinden we dat gewoon, vanzelfsprekend. Daarom hebben wij ‘Standaard-software’ voor u ontwikkeld, dé standaard wel te verstaan:

TS/Damwanden ! Ontwerpmethode volgens Blum ! Elasto-plastische berekening voor gecompliceerde, meervoudig verankerde damwanden ! Automatisch combineren van alfanumerieke en grafische uitvoer ! Profielenboek met alle gangbare damwandprofielen ! Mogelijkheid voor berekenen schuin geplaatste damwanden ! Automatische berekening k-waarden ! Waterstand, maaiveldhoogte en ankerniveau snel grafisch aan te passen Wat is nieuw in TS/Damwanden? ! Methode Culmann ! Voorspanning in ankers ! Geknikte maaivelden ! Verticale last op damwand ! Gekromde glijdvlakken ! Automatische berekening volgens stappenplan CUR 166

Alle Technosoft programma’s zijn bovendien uitgerust met een intelligente Helpfunctie. Om professioneel werken ook plezierig én gemakkelijk voor u te houden!

Bent u ook toe aan ‘Standaard-software’? Bel Technosoft: 0573 - 289000!

V OO R

www.technosoft.nl

A R C HI TE CT

E N

ING E N IE UR

Technosoft BV Postbus 92 7240 AB Lochem Albert Hahnweg 2b 7242 EH Lochem Tel. 0573-289000 Fax 0573-256220 www.technosoft.nl info@technosoft.nl


Toepassing van het waterbalanssysteem bij de hoogtebewaking van zettingsgevoelige bouwwerken De plannen voor nieuwe bouwwerken en de aanpassing van bestaande gebouwen in steden worden steeds complexer. Om daarbij uitvoeringschade te voorkomen, stelt men steeds hogere eisen aan de meettechniek. In veel gevallen voert men tijdens de bouw metingen uit om aan te tonen of te controleren dat kritische vervormingen niet overschreden worden. Bij grote projecten vervangt men handmatige bewakingsprocĂŠdĂŠs steeds vaker door automatische systemen. Indien kritische vervormingen worden overschreden, is schade aan het betreffende bouwwerk een onvermijdelijk gevolg. Een vroegtijdige kennis van vervormingen c.q. van vervormingstendensen draagt er in belangrijke mate toe bij, dreigende schade aan bouwwerken op tijd te onderkennen. Zo nodig kan door het tijdig initiĂŤren van tegenmaatregelen, schade worden voorkomen. Een methode voor het meten van verticale vervormingen van bouwwerken is het waterbalanssysteem. In dit artikel wordt ingegaan op de verschillende type waterbalanssystemen en de specifieke ervaringen die hiermee opgedaan zijn bij de aanleg van de tunnel onder Centraal Station te Antwerpen.

74 | Geotechniek |

april 2001


TOEPASSING VAN HET WATERBALANSSYSTEEM BIJ DE HOOGTEBEWAKING VAN ZETTINGSGEVOELIGE BOUWWERKEN ■

Dr.-Ing. M. Jakobs, GeTec Ingenieurgesellschaft mbH

Ing. H. Dekker, Keller Funderingstechnieken bv

Dipl.-Ing. R. Otterbein, Keller Grundbau GmbH

Betekenis van de meettechniek in de hedendaagse bouw Op dit moment vindt op grote schaal aanleg van nieuwe verkeers- en spoorwegen plaats. Bij de daarmee samenhangende bouw van tunnels worden de oplossingen steeds complexer en de vervormingseisen steeds strenger. Naast de strengere eisen met betrekking tot de monitoring wordt ook de vervormingsmeettechniek met nieuwe uitdagingen geconfronteerd [3]. Daarbij stelt men niet alleen speciale eisen aan de meettechnische apparatuur en de betrouwbaarheid van de hardware, maar ook aan het gegevensbeheer. Het gegevensbeheer moet de garantie bieden dat de verzamelde gegevens op de juiste manier worden beoordeeld, geïnterpreteerd en geëvalueerd. Voor het bewerken en archiveren van deze gegevens worden gecompliceerde programma‘s gebruikt waarmee vervormingen snel en transparant gepresenteerd kunnen worden. Bij toepassing van zettingscompenserende maatregelen bijvoorbeeld het omhoog brengen van een gebouw met behulp van het Soilfrac-procédé (compensation grouting) -, zijn de beschikbaarheid en presentatie van de gegevens over de hoogteveranderingen van de betreffende constructie zeer belangrijk. Meetsystemen die voor dit doel worden gebruikt, moeten: • een gegarandeerde meetnauwkeurigheid hebben in de orde van grootte van 0,1 mm; • deformaties van het object door een voldoende korte meetcyclus volledig kunnen registreren; • meetwaarden ook gedurende een langere periode betrouwbaar en storingsvrij kunnen leveren; • meetwaarden continu kunnen vastleggen en direct verwerken tot een compleet, integraal vervormingsbeeld.

De klassieke geodetische meetmethoden (zoals de nauwkeurigheidswaterpassing) voldoen weliswaar bij gebruik van geschikte instrumenten onder gunstige randvoorwaarden aan de nauwkeurigheidseisen (systeemnauwkeurigheden van 0,2 tot 0,5 mm), maar blijken voor continue monitoring minder geschikt en zijn bovendien bij lange-termijnwaarnemingen vaak inefficiënt. Zelfs wanneer men dit meetproces door middel van motorisch aangestuurde waterpassen automatiseert, kunnen de objecten alleen met een betrekkelijk groot tijdsverloop tussen de herhalingsmetingen worden geobserveerd. Bovendien zijn de functionaliteit en de betrouwbaarheid van de metingen bij deze methode op de lange termijn sterk afhankelijk van omgevingsfactoren. Zo moet er bij gebruik van een motorisch aangestuurde waterpas tussen observatie-eenheid en meetpunt een ongestoorde visuele verbinding met een constante lichtintensiteit bestaan om permanente beschikbaarheid van de resultaten te waarborgen. Om wisselende lichtomstandigheden op te kunnen vangen, moeten de meetpunten derhalve worden voorzien van verlichting. Daarnaast bestaat er de problematiek van de bereikbaarheid van de meetpunten in beperkte ruimte, de betrouwbaarheid van de -van het personenverkeer onafhankelijke- opstelling van de observatie-eenheid alsmede de negatieve invloed van neerslag bij opstelling in de openlucht. Bovendien is een volledige weergave van de totale vervorming in de regel uitsluitend mogelijk door naast de geautomatiseerde metingen ook aanvullende handmatige metingen te verrichten op plaatsen die visueel onbereikbaar zijn voor een automatische observatie-eenheid.

Het hydrostatische waterbalanssysteem Voor de continue bepaling van absolute en relatieve hoogteveranderingen van constructies past men sinds

april 2001

| Geotechniek | 75


ongeveer een eeuw met succes hydrostatische hoogtemeetsystemen toe. Deze meetsystemen zijn gebaseerd op het principe van de communicerende vaten en bestaan uit een aantal -door leidingsystemen met elkaar verbonden- meetcilinders waarin het oppervlak van de vulvloeistof wordt afgetast. De afgelopen dertig jaar is getracht deze „flesjeswaterpas" zodanig te ontwikkelen, dat de bepaling van het vloeistofniveau op de meetpunten zoveel mogelijk geautomatiseerd kon plaatsvinden. Dankzij de voortschrijdende sensorontwikkelingen is men erin geslaagd betrouwbare resultaten te boeken. Voor het grootste probleem heeft men evenwel geen oplossing kunnen vinden. Het meetbereik is namelijk direct afhankelijk van de hoogte van de glazen cilinders en dus bepalend voor de benodigde ruimte. Naast dit niveaumeetsysteem wordt er een methode toegepast waarbij de hoogte wordt bepaald door meting van de (aan een referentiedruk gerelateerde) hydrostatische druk van de vloeistofkolom. Dit drukmeetsysteem paste men onder andere toe in de vorm van een „mobiele flesjeswaterpas" voor profielmetingen in de seismologie. Op deze manier werd reeds in 1972 een hydrostatische waterpassing van 1.000 km uitgevoerd [1]. Op grond van deze ervaringen wordt het hierna beschreven stationaire systeem ook toegepast als mobiel waterbalanssysteem. Omdat de beschikbare druksensoren te onnauwkeurig waren, kon men de methode van hydrostatische drukmeting tot in de jaren tachtig niet gebruiken voor deformatiemetingen waarbij een hoge mate van nauwkeurigheid was vereist. Doordat de druksensoren de afgelopen twintig jaar voortdurend zijn verbeterd, kunnen inmiddels hydrostatische meetsystemen met een groot aantal meetpunten worden ingezet die tot op minder dan 0,1 mm nauwkeurig zijn [2]. In vergelijking met het klassieke niveaumeetsysteem hebben de drukmeetsystemen de volgende belangrijke voordelen: • een variabel meetbereik, oplopend van 10 cm tot maximaal 10 m, te realiseren met verschillende druksensoren; • er zijn variabele combinaties mogelijk van verschillende druksensoren voor verschillende meetbereiken in één meetsysteem; • door de geringe hoogte van de meetpunten (bij meting van het vloeistofniveau ca. 500 mm, bij meting van de vloeistofdruk ca. 100 mm) is ook inbouw in beperkte ruimte mogelijk. Zoals blijkt uit figuur 2, kunnen voor het meten van de druk het beste differentiaaldruksensoren worden gebruikt, omdat hiervoor een kleiner meetgebied nodig is dan bij absolutedruksensoren en er een grotere meetnauwkeurigheid gerealiseerd wordt. De hydrostatische druk wordt daarom bepaald als het verschil tussen de vloeistofdruk en een referentiedruk. De drukcompensatie van het systeem

76 | Geotechniek |

april 2001

(meetvloeistof en referentiegas) vindt plaats in een compensatievat. De kern van het waterbalanssysteem met drukmeting wordt gevormd door druksensoren die zich kenmerken door een hoge mate van stabiliteit en betrouwbaarheid. Deze sensoren hebben de volgende technische specificaties: • meetbereik • meetnauwkeurigheid • gebruikstemperatuur

: : :

200 mm 0,02 mm -25°C tot +80°C

Dit type wordt sinds enkele jaren in de Duitse mijnbouw gebruikt om mijnverzakkingen te bewaken. Op grond van de positieve ervaringen ten aanzien van meetnauwkeurigheid, stabiliteit op lange termijn en

figuur 1 Meetpunt waterbalanssysteem – niveaumeting en drukmeting Bij dit drukmeetsysteem registreren druksensoren de veranderingen in de vloeistofdruk ten opzichte van een referentieniveau, waarna deze veranderingen worden omgerekend in hoogteverschillen.


figuur 2

Principeschets waterbalanssysteem

meetsnelheid wordt het systeem niet alleen gebruikt voor zettingscontrole, maar ook voor het meten van verticale vervormingen tijdens het gericht compenseren van zettingen. Het waterbalanssysteem is daarbij geĂŻntegreerd in een computerondersteund registratie-, archivering- en visualisatiesysteem. De analoge meetsignalen van de druksensoren worden tijdens het meetproces gedurende een naar eigen inzicht te bepalen periode als afzonderlijke metingen geregistreerd. Gewoonlijk wordt eens per 30 seconden een gemiddelde waarde bepaald. De meetwaarden worden geregistreerd via decentrale gegevensregistratie-eenheden die via een bussysteem verbonden zijn met een systeembesturingsterminal. Daar worden de meetgegevens chronologisch gevisualiseerd, bijvoorbeeld als hoogteverlooplijnen (figuur 6) of isohypsen (figuur 7). De meetwaarden worden gearchiveerd in een database en kunnen derhalve ook voor andere toepassingen gebruikt worden.

Temperatuurinvloed Temperatuurinvloeden veroorzaken systematische veranderingen in de meetwaarden en hebben een negatief effect op de nauwkeurigheid van de meetresultaten. Voor zover de temperatuur op alle meetpunten dezelfde invloed heeft, kan de hierdoor optredende fout worden geĂŤlimineerd. De verschillen in temperatuurinvloed, zoals bijvoorbeeld tussen meetpunten binnen en buiten een gebouw, blijven als meetonnauwkeurigheid evenwel bestaan. Deze

onnauwkeurigheid kan door temperatuurmetingen met behulp van een speciaal ontwikkeld temperatuurmodel worden gecorrigeerd. Figuur 3 toont het verloop van de temperatuurcorrecties voor twee meetpunten (binnen en buiten). De grafiek laat zien dat er zonder temperatuurmodel een invloed van ca. 0,4 mm als systeemonnauwkeurigheid zou blijven bestaan.

Meetdynamiek Wat het dynamische gedrag betreft, onderscheidt de waterbalans met drukmeting zich van de waterbalans met niveaumeting doordat in de vloeistofkolommen van de waterbalans met drukmeting alleen trillingen ontstaan met een uiterst kleine amplitude. Eenmaal geactiveerd, bijvoorbeeld bij ombouw van het systeem, bij mechanische slangdeformaties of bij hoogteveranderingen van de meetpunten met een grotere versnelling en amplitude, bedraagt de relaxatietijd ongeveer tien seconden (op 100 m-waterbalanssysteem). Bij waterbalanssystemen met niveaumeting bedraagt deze tijd enkele minuten doordat de trillingsamplituden van deze systemen veel groter zijn. Bij drukmetingen is derhalve een hogere meetfrequentie mogelijk en kunnen storingen sneller herkend en geĂŤlimineerd worden.

april 2001

| Geotechniek | 77


figuur 3

Temperatuurcorrecties voor twee meetpunten met verschillende temperatuurinvloeden

HOOGTEMETINGEN - CENTRAAL STATION ANTWERPEN In het kader van de aanleg van de hogesnelheidslijn van Brussel via Antwerpen naar Amsterdam wordt het gehele Centraal Station Antwerpen ondertunneld. De tunnel onder het monumentale stationsgebouw wordt uitgevoerd met de ‘buizendak’-methode waarbij de optredende zettingen worden gecompenseerd met behulp van het Soilfracprocédé. Bij de tunnelaanleg werden na het aanbrengen van het buizendak (bestaande uit een 8-tal horizontaal gestuurde boringen) de ca. 15 m diepe "beschoeide sleuven" (handmatig gegraven diepwand) op conventionele wijze gerealiseerd. Vervolgens vond de uitgraving plaats en werden het tunneldak en de tunnelvloer aangebracht. Uit zettingsberekeningen bleek dat de totale zetting voor alle bouwfasen naar alle waarschijnlijkheid 60 tot 120 mm zou bedragen. Vervormingen van deze omvang, met grote hoekverdraaiingen in de randgedeelten van de zettingstrog (die hier binnen het stationsgebouw ligt), zouden aanzienlijke schade tot gevolg hebben. Om dergelijke schade te voorkomen, is het Soilfrac-procédé toegepast. Bij dit procédé wordt tussen de constructie en het buizendak een horizontale waaier van injectielansen aangebracht, zodat op ieder gewenst punt injectievloeistof kan worden ingebracht. In tegenstelling tot conventionele injecties vult men niet de poriën op maar worden kleine

78 | Geotechniek |

april 2001

scheurtjes (‘fracs’) in het grondmassief geforceerd. Hiermee kunnen gebouwen na een voorinjectie (het horizontaal opspannen van de bodem) op ieder gewenst moment worden opgeheven en zettingen tijdens de verschillende fasen van de tunnelbouw gecompenseerd worden. Om ernstige schade te voorkomen, zijn voor het stationsgebouw de maximale vervormingen tijdens de kritieke bouwfasen beperkt tot 5 mm bij een hoekverdraaiing van 1 : 2000. In Antwerpen is gekozen voor een waterbalanssysteem omdat de gewenste systeemnauwkeurigheid < 0,5 mm bedroeg en met een frequentie van 30 seconden de gegevens van alle meetpunten tegelijkertijd geregistreerd kunnen worden. Er wordt daarbij gebruik gemaakt van het flexibele waterbalanssysteem voor het registreren van de hoogteveranderingen. Als dit systeem eenmaal is ingebouwd, verlopen de vervormingsmetingen nagenoeg onderhoudsvrij. Het meetsysteem bestaat uit 83 meetpunten in 3 meetcircuits, die met het oog op de evaluatie van de gegevens tot één systeem zijn gekoppeld. Het systeem werd eind augustus 1999 ingebouwd en registreert sindsdien het bewegingsgedrag van het stationsgebouw. Parallel hieraan werd de systeemnauwkeurigheid uitgebreid getest en gecontroleerd. Door kalibratie met een schuifmaat werd de meetnauwkeurigheid van de sensoren bepaald. Hieruit bleek dat de afzonderlijke sensoren bij een verplaatsing van 100 mm een meetnauwkeurigheid hebben van ca. 0,1 mm. De reproduceerbaarheid van de meetwaarden bleek


figuur 4

Doorsnede station en bouwfasen

eveneens ca. 0,1 mm te bedragen. Vervolgens werd met behulp van niveautests de reactie van alle meetsensoren van de afzonderlijke meetcircuits onderzocht bij gedefinieerde verplaatsingen van de waterspiegel. Bij verplaatsingen van ca. + 40 mm en –30 mm bedroeg de meetnauwkeurigheid ook ca. 0,1 mm. Het waterbalanssysteem is door de ruimtelijke verdeling van de meetpunten onderhevig aan verschillende temperatuurinvloeden. Terwijl in de kelder kan worden uitgegaan van een gelijkmatige temperatuurverdeling, zijn de sensoren in de beide andere meetcircuits ten dele binnen en ten dele buiten het gebouw aangebracht. Na correctie, op basis van temperatuurmetingen, resulteert uiteindelijk een systeemnauwkeurigheid van 0,3 mm. De figuren 6 en 7 tonen een klein gedeelte van het complete vervormingsbeeld. Figuur 6 toont het hoogteverloop van een aantal meetpunten, terwijl in figuur 7 de verticale vervorming van het gehele stationsgebouw in een bepaald tijdsbestek in beeld is gebracht. Om het waterbalanssysteem te controleren bepaalde men het bewegingsgedrag van het stationsgebouw ook door middel van nauwkeurigheids-waterpassingen. De uitvoering van deze waterpassingen in het stationsgebouw was

figuur 5

Meetpunt waterbalanssysteem – Centraal Station Antwerpen

bijzonder lastig. Ten eerste omdat de meetpunten (voor zover bereikbaar) zich op verschillende verdiepingen bevonden en ten tweede doordat de meetnauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van de waterpassingen sterk werden beïnvloed door personenverkeer. In figuur 8 worden de meetwaarden van het waterbalanssysteem vergeleken met de waarden van de nauwkeurigheidswaterpassing. Hieruit blijkt dat de tendensen goed met elkaar overeenstemmen en wordt de lange termijnstabiliteit van het waterbalanssysteem bevestigd.

Conclusie Het in Antwerpen toegepaste geautomatiseerde waterbalanssysteem, uitgerust met waterdruksensoren voldoet ruimschoots aan het beoogde doel : het meten van de hoogteveranderingen van het stationsgebouw tijdens de tunnel- en Soilfrac-werkzaamheden. De gewenste systeemnauwkeurigheid van 0,5 mm wordt met de behaalde 0,3 mm ruimschoots onderschreden. Daarnaast ligt de gerealiseerde meetfrequentie van één meting per 30 seconden ruim boven hetgeen de opdrachtgever voor ogen had. Tijdens het gebruik van het systeem in de periode 

april 2001

| Geotechniek | 79


figuur 6

Hoogteverloop van meetpunten van het waterbalanssysteem tijdens de voorinjectie/ contactheffing

figuur 7

Isohypsen van de verticale vervorming in een bepaald tijdsbestek

80 | Geotechniek |

april 2001


figuur 6

Figuur 8: Vergelijking waterbalanssysteem – nauwkeurigheidswaterpassing

tot januari 2001 (16 maanden) hebben zich in de werking ervan geen storingen voorgedaan. Hiermee is aangetoond dat geautomatiseerde waterbalanssystemen bij uitstek geschikt zijn voor nauwkeurige en continue meting van hoogteveranderingen, met name door de beschikbaarheid van zeer nauwkeurige drukopnemers. Bovendien is het, door de snelle dataverwerking en datavisualisatie, als stuurinstrument onmisbaar gebleken bij toepassing van het Soilfrac-procédé (compensation grouting) voor complexe ondergrondse projecten in een stedelijke omgeving.

Überwachung von Höhenänderungen" Dissertatie TH Aken 1990 [3] Otterbein, R. & Dekker, H., 2000 "Einsatz neuer Vermessungssysteme bei der SoilfracSicherung Centraal Station Antwerpen" Voordracht naar aanleiding van een studiedag te Breda, d.d. 22.03.2000. [4] Keller Funderingstechnieken B.V., 2001 "Actieve zettingscompensatie met het soilfrac-procédé (compensation grouting) tijdens de tunnelbouw onder het Centraal Station in Antwerpen". Brochure 61-29 NL

Referenties [1] Prichoda, A.G. & Mozgov, A.K., 1972 "Neue schlauchwaage in der UDSSR" Geodez.i.Kartog, Moskva 17 (1972) 10, blz. 14-18 [2] Dames, W., 1990 "Ein hydraulisches Vielstellenmessystem mit veränderlichem Massbereich für die kontinuierliche april 2001

| Geotechniek | 81


Efficiënt waterspanning meten? Het kan goedkoper en nauwkeuriger... ...met het vernieuwde BAT ®-systeem: • compact • nauwkeurig: volledig digitaal • sensor keer op keer te gebruiken • nieuw: laatste generatie BAT®-filtertip mark III • flexibel meten: - direct handmatig aflezen - stand-alone met datalogger - continu in een netwerk • meetresultaten via GSM opvraagbaar • in-situ doorlatendheidsmetingen • ook voor zeer zuivere grondwatermonstername

IFCO Funderingsexpertise BV Postbus 429 2740 AK Waddinxveen Tel. 0182 - 646 646 Fax 0182 - 6 4 66 5 4 E-mail: mail@ifco.nl Website: www.ifco.nl


De Noord/Zuidlijn: geotechnische risicoverdeling met het geotechnisch basis rapport Voor het project Noord/Zuidlijn is een Geotechnisch Basis Rapport (GBR) opgesteld. Dit is een nieuw concept in Nederland, dat in de jaren 90 is ontwikkeld in de Verenigde Staten. Het betreft een methodiek om geotechnische risico’s, als gevolg van afwijkende grondgesteldheid, transparant te maken en contractueel te verdelen. De risicoverdeling wordt expliciet gemaakt door de definitie van intervallen van geotechnische parameters en grondlagen. Hierbij is gebruik gemaakt van geostatistiek. Op basis van het Geotechnisch Basis Rapport kunnen heldere en éénduidige afspraken over de te hanteren geotechnische parameters worden gemaakt. Tevens biedt het Geotechnisch Basis Rapport de mogelijkheid om de resultaten uit het zeer omvangrijke grondonderzoek op een inzichtelijke wijze te vertalen naar een contract met een aanbiedende partij. Deze transparantie over geotechnische informatie geeft naar verwachting een positieve bijdrage aan het project.

april 2001

| Geotechniek | 83


DE NOORD/ZUIDLIJN - GEOTECHNISCHE RISICOVERDELING MET HET GEOTECHNISCH BASIS RAPPORT ■

ir. J. Herbschleb, De Weger Architecten en Ingenieursbureau

ir. M.Th. van Staveren, GeoDelft

ir. E.A.H. Teunissen, Witteveen + Bos

Het project Noord/Zuidlijn behoeft geen introductie meer. De geotechnische uitdagingen en bijbehorende oplossingen voor dit project zijn de laatste jaren in diverse publicaties en lezingen uiteengezet. Wat tot nu toe enigszins onderbelicht is gebleven, is de rol van het zogenoemde Geotechnisch Basis Rapport. Dit betreft een methodiek om geotechnische risico’s als gevolg van afwijkende grondgesteldheid transparant te maken en contractueel te verdelen. Dit artikel introduceert eerst in algemene zin het Geotechnisch Basis Rapport, waarna de rol en toepassing in het project Noord/Zuidlijn wordt gepresenteerd.

Wat is een Geotechnisch Basis Rapport? Het Geotechnisch Basis Rapport (GBR) is op het eerste gezicht een gewoon geotechnisch rapport, met geotechnische ontwerpparameters en profielen, die kunnen worden benut voor ontwerp en uitvoering van een project. Het speciale van het rapport is de contractuele status. Het is in feite een contractdocument, met afspraken tussen de opdrachtgever en de aannemer omtrent de contractueel aan te houden karakterisering van de ondergrond. Met andere woorden, de geotechnische parameters en laagscheidingen in de profielen van het rapport dienen als contractueel gegeven. Dit geeft een inkadering van de risico’s van de ondergrond voor de aannemer. En met de keuze van de geotechnische parameters bepaalt de opdrachtgever de gewenste balans tussen risico’s, zekerheid en kosten.

Doel van het Geotechnisch Basis Rapport Het primaire doel van het GBR is het verkrijgen van helderheid in de verdeling van de onzekerheid in de ondergrond tussen opdrachtgever en aannemer. Dit start al tijdens de aanbestedingsfase en blijft nuttig tijdens het hele verdere verloop van het project. Het GBR dient te resulteren in een afname van de vaak energieverslindende en kostbare discussies tussen aannemer en opdrachtgever, over tijdens de uitvoering afwijkende grondgesteldheid. Daarnaast is het

84 | Geotechniek |

april 2001

GBR een feitelijke samenvatting van geotechnische basisgegevens, waardoor elke partij al tijdens de aanbesteding op een snelle en overzichtelijke wijze hetzelfde inzicht in de te verwachten grondgesteldheid kan verkrijgen. Dit alles draagt bij aan een kosten-effectieve vorm van risicobeheersing van de ondergrond.

Oorsprong van het Geotechnisch Basis Rapport Het GBR is in de jaren ’90 in de Verenigde Staten ontwikkeld. Richtlijnen voor het opstellen van het GBR zijn in 1997 weergegeven in een publicatie van de American Society of Civil Engineers [1]. De aanleiding tot het ontwikkelen van het GBR was het toenemend aantal kostbare disputen en claims bij het ondergronds bouwen in de Verenigde Staten. Dit bleek in belangrijke mate te worden veroorzaakt door onduidelijkheid omtrent de contractuele status van geotechnische interpretatie rapporten. Inmiddels is toepassing van een GBR voor met name tunnelprojecten eerder regel dan uitzondering in de Verenigde Staten. Dit betreft zowel de relatief kleinere projecten voor bijvoorbeeld waterafvoer, met een budget vanaf circa 30 miljoen dollar, als de mega-projecten voor bijvoorbeeld metrolijnen. Zo wordt in Seattle momenteel een 500 miljoen US$ ondergrondse metrolijn aanbesteed. Dit project, waarvoor een GBR is opgesteld, is qua complexiteit vergelijkbaar met de Noord/Zuidlijn. In de Amerikaanse praktijk zien alle betrokken vele voordelen in een GBR, zoals betere onderlinge verhoudingen tussen contractpartijen, rechtmatige betalingen van claims (zeer belangrijk voor overheidsinstanties), minder claims, lagere totale projectkosten en een betrouwbaarder planning. Tevens stimuleert een GBR innovatie en kan het positief bijdragen aan value engineering, vanwege de contractuele transparantie van de geotechnische gegevens. De Amerikaanse praktijk wijkt natuurlijk af van de


Grond laag

Holoceen Pleistocene zand Pleistocene Eemklei Overige lagen Totaal

Classificatie

405 260 360 685 1710

Zeefkromme

35 80 170 265 550

Atterbergse grenzen 45 170 165 380

Triaxiaal testen 50 38 96 49 233

Samendrukkingsproeven 19 135 37 191

Tabel 1: Globaal overzicht laboratoriumproeven.

Nederlandse praktijk, bijvoorbeeld qua claim-cultuur, maar bovengenoemde voordelen kunnen als universeel worden beschouwd.

GBR ontwikkelingen in Nederland Het afgelopen jaar heeft het GBR zijn eerste intrede in Nederland gedaan. Niet alleen voor het project Noord/Zuidlijn is een GBR opgesteld, maar ook voor het traject Sliedrecht-Gorkum van de Betuweroute (binnen De Waardse Alliantie) en voor de uitbreiding van het gemaal te IJmuiden, in opdracht van de Bouwdienst Rijkswaterstaat. Deze projecten verschillen aanzienlijk in aard en of omvang, en ook de GBR’s vertonen aanzienlijke verschillen. In alle gevallen blijkt het GBR bij te dragen tot inzicht en transparantie over verantwoordelijkheden en risico’s omtrent de ondergrond. In die zin faciliteert het GBR adequaat (geotechnisch) risicomanagement binnen projecten. Dit is een actueel onderwerp binnen civieltechnisch Nederland, wat bijvoorbeeld blijkt uit het feit dat momenteel ruim 30 bedrijven en organisaties participeren in werkgroepen van het Kenniscentrum RISMAN (RISico MANagement) van de CUR. Het GBR lijkt hiermee dus te passen in de Nederlandse tijdsgeest.

WAAROM EEN GEOTECHNISCH BASIS RAPPORT VOOR DE NOORD/ZUIDLIJN?

Pressure Meter (CPM) proeven uitgevoerd. De omvang van het laboratoriumonderzoek is weergegeven in tabel 1. Gezien de complexheid van het project en de verschillende soorten ontwerp (boortunnel en diepe stations) is het noodzakelijk geweest om verschillende typen geotechnische parametersets af te leiden. Een Eindige Elementen berekening vraagt nu eenmaal andersoortige parameters dan een verenmodel of een analytische berekening. Daarnaast wordt in de verschillende berekeningen ook anders met de veiligheid (risico) omgegaan. De Eindige Elementen berekeningen zijn zowel voor de diepe stations als voor de boortunnel belangrijk. Daarom zijn verschillende studies uitgevoerd naar deze modellen, om een juiste inschatting te kunnen maken van het meest "geschikte" grondmodel. Daarnaast is binnen het gekozen model de wijze van modelleren ook uitgezocht, bijvoorbeeld voor een diepwand. Vanwege het belang van de geotechniek voor het project Noord/Zuidlijn zijn specialisten (GeoDelft, Omegam, Mott MacDonald, Universiteit Stuttgart, TNO-NITG) in binnen- en buitenland geraadpleegd en actief betrokken bij specifieke aspecten van de geotechniek. Door deze aanpak is de kwaliteit van de geotechniek binnen het project Noord/ Zuidlijn gewaarborgd, en zijn de risico’s van de geotechniek op verantwoorde wijze in het ontwerp opgenomen.

Geotechniek binnen de Noord/Zuidlijn Binnen het Noord/Zuidlijn project is veel aandacht gegeven aan de geotechniek. Enerzijds vanwege de relatieve "onbekendheid" van het gedrag van de Eemklei. Anderzijds vanwege de omvang en het belang van het project. De grote aandacht voor de geotechniek in het project komt tot uiting in de omvang van het grondonderzoek, de interpretatie van het grondonderzoek, de studies naar Eindige Elementen Methoden en second opinions van specialisten. Het omvangrijke grondonderzoek heeft bestaan uit 125 boringen en 400 sonderingen, elk tot dieptes van ongeveer 50 à 70 meter. Daarnaast zijn ook verschillende Cone

Communicatie van geotechnische informatie Gezien de inspanning die is verricht om tot een kwalitatief hoogstaand geotechnisch product te komen, is er een noodzaak om deze inspanning ook te laten voortzetten in de communicatie van de (geotechnische) informatie en risico’s naar de aanbiedende partijen toe. Dit mede omdat het de aanbiedende partijen tot op zekere hoogte was toegestaan, om alternatieven te bedenken voor een aantal ontwerpaspecten. Daarnaast heeft elke aanbiedende partij te maken met het kiezen van haar materieel voor de uitvoering. Voor deze

april 2001

| Geotechniek | 85


afstemming zijn soms ook geotechnische parameters noodzakelijk, waarbij bedacht moet worden dat het risico in dergelijke gevallen precies andersom is dan bij ontwerpberekeningen. Bij ontwerpberekeningen wordt gestreefd naar zekerheid, waarbij de grond in werkelijkheid sterker is dan in het ontwerp wordt aangenomen, terwijl dit bij uitvoeringswerkzaamheden precies andersom kan zijn. Om de communicatie omtrent de geotechnische informatie op een verantwoorde wijze gestalte te geven, is ervoor gekozen om het concept van het Geotechnisch Basis Rapport toe te passen.

Voordelen van het Geotechnisch Basis Rapport voor de Noord/Zuidlijn Het Geotechnisch Basis Rapport (GBR) geeft voor de Noord/Zuidlijn heldere en éénduidige afspraken over de te hanteren parameters, voor zowel ontwerp- als uitvoeringswerkzaamheden. Tevens biedt het GBR de mogelijkheid om de onderkende risico’s uit het grondonderzoek op goede wijze te vertalen naar een contract met een aanbiedende partij. Deze transparantie over geotechnische informatie en risico’s geeft naar verwachting een positieve bijdrage aan het project.

DE INHOUD VAN HET GEOTECHNISCH BASIS RAPPORT Geotechnische risicoverdeling Eén van de mogelijkheden van een GBR is dat de gegevens van de ondergrond, zoals geotechnische parameters, door een zogenoemd baseline bereik of interval worden opgegeven, zie tabel 2. Laag

17. Tweede zandlaag

(' gemiddeld [°]

(' baseline, ondergrens [°]

(' baseline, bovengrens [°]

40

36

44

Tabel 2: Voorbeeld baseline bereik: hoek van inwendige wrijving

Het doel van het bereik is dat duidelijk (contractueel) wordt vastgelegd waarmee de ene partij (aannemer) rekening dient te houden bij het werken in de ondergrond en waarbij de andere partij (opdrachtgever) haar verantwoordelijkheid neemt, mocht de ondergrond zich buiten het vastgelegde bereik begeven. Aan de andere kant geeft dit bereik ook het (geotechnische) risico aan. Wanneer het bereik (de onzekerheid) groot is, dan is het risico voor de opdrachtgever laag, maar voor de aannemer hoog. Een hoog risico voor de aannemer betekent doorgaans ook een hogere aanneemsom.

86 | Geotechniek |

april 2001

Dit betekent dat het door de opdrachtgever gekozen bereik van de gegevens als een soort verzekeringspremie kan worden gezien. Op het moment dat de opdrachtgever een weloverwogen en goed onderbouwd risico wenst te nemen, en daarmee een deel van het risico van afwijkende ondergrond als haar verantwoordelijkheid beschouwt, kan de aanneemsom lager worden. Uiteraard dient de opdrachtgever de benodigde middelen te reserveren, voor het geval dat een risico daadwerkelijk optreedt. Bij meerdere projectrisico’s is het onwaarschijnlijk dat alle risico’s daadwerkelijk optreden. Daardoor doet de opdrachtgever aan kosten-effectief risicomanagement, niet ondanks, maar dankzij een wat hoger risicoprofiel. Als alle risico’s volledig bij de aannemer worden gealloceerd, dan zal de aannemer dit immers in de aanneemsom verdisconteren, zodat de opdrachtgever vooraf voor al die risico’s betaalt, of ze nu optreden of niet.

Vaststellen van geotechnische risico’s Het bepalen en vaststellen van het bereik van geotechnische parameters in een GBR is dus zeer belangrijk. Het is een functie van het risico dat een opdrachtgever kan of wil nemen, kennis van de ondergrond, kennis van de spreiding van de geotechnische gegevens en het ontwerp van de constructie zelf. Kennis van de ondergrond heeft bijvoorbeeld te maken met de geologische vraag, of prehistorische rivieren bestaande grondlagen hebben geërodeerd. Dit kan hebben geleid tot geulen, die later weer zijn opgevuld met grond met wezenlijk andere (ongunstige) eigenschappen. Door het uitvoeren van laboratorium- en veldonderzoek ontstaat inzicht in geotechnische grondparameters. Wanneer relatief veel onderzoek beschikbaar is kan een goed beeld van de (natuurlijke) spreiding ontstaan. Indien er sprake is van een homogene afzetting, dan is het risico van afwijkingen laag, waardoor het bereik van die parameter in het GBR beperkt kan zijn. Ook het ontwerp van de constructie speelt een rol. Bij een ontwerp waarbij zettingen door de constructie zelf grotendeels kunnen worden opgevangen, zijn stijfheidparameters wellicht ondergeschikt aan de sterkteparameters. Een belangrijke randvoorwaarde van een GBR is dat de aannemer bij afwijkingen moet aantonen, dat er een aantoonbare (financiële) schade is, ten gevolge van een afwijkende grondconditie. De aannemer zal moeten aantonen, dat de betreffende geotechnische parameters buiten het opgegeven bereik vallen.

Geotechnische parameters in het Geotechnisch Basis Rapport Het GBR kan in principe alle gegevens van de ondergrond


Laag

Bovenkant [m + NAP]

Onderkant [m + NAP]

Dikte [m]

Marge (10% van dikte, minimaal 0.5m) [m]

Baseline bovenkant bovengrens [m + NAP]

Baseline bovenkant ondergrens [m + NAP]

Baseline onderkant bovengrens [m + NAP]

Baseline onderkant ondergrens [m + NAP]

13. Eerste zandlaag 17. Tweede zandlaag

-12

-14.5

2.5

0.5

-11.5

-12.5

-14

-15

-18

-28

10

1

-17

-19

-27

-29

Tabel 3: Voorbeeld van een baseline bereik van laagscheidingen

figuur 1

Grond is een inhomogeen materiaal met variatie in verticale richting en horizontale richting. Wanneer grondonderzoek wordt uitgevoerd zal altijd een zekere spreiding in de waarden van de grondparameters aanwezig zijn. Om deze spreiding te analyseren en daarmee betrouwbare grondparameters vast te kunnen stellen, kunnen statistische bewerkingen worden uitgevoerd. Binnen een grondlaag is sprake van een ruimtelijke variatie (in x-, y- en z-richting) van een bepaalde eigenschap. Voor een berekening is echter de gemiddelde bijdrage van de betreffende laag, het zogenaamde laaggemiddelde van belang. Het bepalen van het laaggemiddelde bij een relatief kleine omvang van het onderzoek (weinig proeven voor een parameter per grondlaag), betekent dat een ruime marge moet worden gehanteerd tussen (gemeten) gemiddelde en karakteristieke (grens) waarden. Bij een oneindig grote omvang van het grondonderzoek is het gehele grondvolume bemonsterd en is bijvoorbeeld de gemiddelde sterkte exact bekend. Om bovenstaand probleem te ondervangen is in NEN 6740 een karakteristiek laaggemiddelde afgeleid. De onder- en bovengrens van hetkarakteristiek laaggemiddelde worden gevormd doorde grenzen, waarbinnen het (werkelijke) gemiddelde van een parameter met een betrouwbaarheid van 90% ligt. Dat wil zeggen dat bij een herhaling van een proefneming met een eindig aantal monsters, het gemiddelde van die proefneming met een kans van 90% binnen de karakteristiek gemiddelde onder- en bovengrenzen ligt, zie de figuur.

: Een factor overeenkomstig een zogenaamde Student verdeling, en is een functie van het aantal proeven minus één, in één proefneming, zie tabel A. Tabel A

n t

3 4 5 6 8 10 2.92 2.35 2.13 2.02 1.89 1.83

Oneindig 1.64

Voor de baseline bovengrens verandert het – teken in de formulde in een + teken. Bovenstaande formule kan worden uitgebreid met een zogenaamd lengte effect. Dit lengte effect verdisconteerd onzekerheden, die te maken hebben met de dichtheid van het grondonderzoek in relatie tot de locale (bijvoorbeeld bij een bouwput) geotechnische eigenschappen van de grond.

De baseline ondergrens voor geotechnische parameters is gelijk gesteld aan het karakteristiek gemiddelde van de ondergrens en kan als volgt worden afgeleid: De rol van geostatistiek bij het bepalen van geotechnische parameters in het GBR

april 2001

| Geotechniek | 87


figuur 2

Voorbeeld van geotechnische baselines op basis van een zeefanalyse behandelen, zoals grenzen van laagscheidingen en geotechnische parameters. Dit zijn bijvoorbeeld sterkte (phi, cohesie, ongedraineerde schuifsterkte), stijfheid (E'50, Eoed, Cc), volumegewicht en Atterbergse grenzen. Maar ook parameters uit sonderingen zoals conusweerstand en wrijving en bijvoorbeeld stijghoogtegegevens kunnen in het GBR worden gedefinieerd. Andere gegevens met betrekking tot de ondergrond zijn bijvoorbeeld aantal kubieke meters puin (in een stedelijke omgeving) en het volume aan hard gesteente (bij baggeren). Het bepalen van het bereik van bovenstaande gegevens is sterk afhankelijk van het karakter van de parameter. Sommige parameters zoals volumegewicht of Atterbergse grenzen kunnen statistisch worden benaderd. Andere parameters, zoals met name stijfheidparameters, kunnen een functie zijn van de spanning of rek, waardoor ze niet eenvoudig voor statistiek in aanmerking komen. Figuur 1 en de bijbehorende toelichting geven inzicht in de rol die geostatistiek kan spelen bij het bepalen van het bereik van de geotechnische parameters in het GBR. Hierbij is het zogenoemde lengte-effect verdisconteerd in de statistische benadering. Het lengte-effect houdt rekening met de dichtheid van het grondonderzoek in relatie tot de lokale geotechnische eigenschappen van de grond. Figuur 2 geeft een voorbeeld van geotechnische baselines, welke zijn vastgeteld met de geostatistische benadering, op basis van de resultaten van 92 zeefanalyses.

88 | Geotechniek |

april 2001

Voorbeeld van geotechnische parameters in het GBR Een algemeen recept voor het vaststellen van een bereik van gegevens van de ondergrond kan vanwege bovenstaande redenen niet worden gegeven. Bij het vaststellen van het bereik van de gegevens van de ondergrond in het GBR voor de Noord/Zuidlijn is onderscheid gemaakt tussen laagscheidingen en geotechnische parameters. Het bereik van een laagscheiding is gebaseerd op een percentage van de laagdikte (10%) met een minimum van 0,50 m. Dat wil bijvoorbeeld zeggen dat bij een laagdikte van 10 meter en een diepteligging op een bepaald punt van NAP –18 m, de bovenkant van die laag kan variëren tussen NAP -17 m en NAP –19 m. Waarbij de kanttekening wordt geplaatst dat deze variatie alleen geldig is voor de te beschouwen laag. Als voorbeeld zijn de baseline bereiken van de Eerste- en Tweede Zandlaag ter hoogte van een sondering gepresenteerd in tabel 3. Uit tabel 3 volgt dat rekening moet worden gehouden met de volgende variaties in de ligging en dikte van de Tweede zandlaag, ter plaatse van de betreffende sondering. De bovenkant van de laag kan tussen NAP -17 m en NAP – 19 m worden aangetroffen. De onderkant van de laag kan tussen NAP -27 m en NAP -29 m worden aangetroffen. De dikte van de zandlaag kan dan tussen de 8 m en 12 m varieren.


Een voorbeeld voor het bereik van de geotechnische parameters is reeds weergegeven in figuren 1 en 2 en in tabel 2.

CONCLUSIES Het Geotechnisch Basis Rapport is een nieuw concept in Nederland. Het speciale eraan is dat het een contractuele status geeft aan de risicoverdeling van afwijkende grondgesteldheid. De risicoverdeling wordt expliciet gemaakt door de definitie van intervallen van geotechnische parameters en grondlagen. Voor het project Noord/Zuidlijn heeft het Geotechnisch Basis Rapport een aantal voordelen. Dit zijn heldere en éénduidige afspraken over de te hanteren parameters, voor zowel uitvoering als ontwerp werkzaamheden. Tevens biedt het GBR de mogelijkheid om de onderkende risico’s uit het grondonderzoek op een inzichtelijke wijze te vertalen naar een contract met een aanbiedende partij. Deze transparantie over geotechnische informatie en risico’s geeft naar

CU CU CU CU CU CU CU CU CU CU CU CU

verwachting een positieve bijdrage aan het project. Ook voor projecten van beperktere omvang kan het Geotechnisch Basis Rapport meerwaarde hebben. De transparantie over geotechnische risico’s geeft een positieve bijdrage aan betere onderlinge verhoudingen tussen contractpartijen, rechtmatige betalingen van claims (zeer belangrijk voor overheidsinstanties), minder claims, lagere totale projectkosten en een betrouwbaarder planning. De komende jaren zullen uitwijzen in hoeverre het concept van het Geotechnisch Basis Rapport breed gedragen gaat worden.

REFERENTIES [1] American Society of Civil Engineers, 1997. Geotechnical Baseline Reports for Underground Construction, Guidelines and Practices, The Technical Committee on Geotechnical Reports of the Underground Technology Research Council.

CUR CUR CUR CUR CUR CUR R CUR CUR CUR CUR CUR CU CUR CUR CUR CUR CUR CUR R CUR CUR CUR CUR CUR CU C UR CUR CUR CUR CUR CUR Herziene uitgave "Ontwerpregels voor trekpalen" R C CUR-rapport U R uitgebracht, C Uwaarin R een flexibele CU R was Cgepresenteerd U R voorC UR CU In 1998 is een ontwerpregel het ontwerp van geotechnische constructies met trekpalen (CUR-rapport 98-9). Toepassing van de daarin aangegeven C UR CUR CUR CUR CUR CUR rekenregel gaf echter een zekere mate van trendbreuk, met name voor extreme situaties met paalgroepen en zeer R C UenR C voor U boortunnels. R C U R aspecten C waarin UR R CU diepe bouwputten startschachten De belangrijkste trendbreukC leekU te zijn opgetreden betrof de partiële materiaalfactor op het kluitgewicht in vergelijking met de factoren die worden CUR CUR CUR CUR CUR CUR toegepast op de schuifkracht langs de paalschacht. Met name de relatief beperkte onzekerheid in de bepaling van R CUR CUR CUR CUR CUR CU het gemobiliseerde kluitgewicht ten gevolge van en geringe variatie in het volumiek gewicht van de grond en de C duidelijk Ugrotere R onzekerheid C Uin deRberekening CvanUde schachtwrijving R C speelden U Reen rol. C U R CUR CUR-rapport 98-9 is dus op een aantal punten aangepast aan de resultaten van uitgevoerde studies en evaluaties. R CUR CUR CUR CUR CUR CU Verder is een rekenvoorbeeld toegevoegd van een bouwput waarin alle aspecten van de berekening van de C U Rin combinatie C met U groepswerking R CzijnU R De herziene C Uuitgave R is vanafC1 meiU2001 Rverkrijgbaar C bijU R draagkracht verwerkt. de CUR; de prijs van dit rapport is nog niet exact bekend, maar zal in dezelfde orde liggen als die van de R CUR CUR CUR CUR CUR CU voorgaande versie. CUR CUR CUR CUR CUR CUR Handreiking R C toepassing U R No-Recess C Utechnieken R CUR CUR CUR CU In dit nieuwe CUR-rapport is alle beschikbare informatie over de in de proefvakken ’s Gravendeel opgedane kennis C UR CUR CUR CUR CUR CUR samengebracht. Daarnaast is veel informatie verkregen uit het buitenland (Scandinavië en Japan). Ook zijn R C proefvakken U R in Duitsland C Uonder Rde loep genomen. CUR C tot UhetR C U isR CU resultaten van Met betrekking Bouwstoffenbesluit een bevredigende oplossing procedure gevonden voor de toepassing van gestabiliseerde grondkolommen. Verdere C UR CUR CUR CUR CUR CUR informatie wordt uitvoerig gegeven in een speciaal katern binnen deze uitgave van "Geotechniek" R C 199 U ‘Handreiking R C UR U Rkan worden C besteld UR C UvanR CU CUR-publicatie toepassing No-RecessC technieken’ door overmaking ƒ 95,(incl. BTW en verzendkosten) op postbankrekening 544328 t.n.v. de CUR te Gouda, onder vermelding van CUR CUR CUR CUR CUR CUR het publicatienummer. R CUR CUR CUR CUR CUR CU C MeerU informatie: R fred.jonker@cur.nl CUR CUR CUR CUR CUR R CUR CUR CUR CUR CUR CU 89 | Geotechniek | CUR CUR CUR CUR CUR CUR R CUR CUR CUR CUR CUR CU | Geotechniek | 89 CUR CUR CUR CUR CUR CUR R CUR CUR CUR CUR CUR CU januari 2001

CU

april 2001

CU

C R C R C R C R C R C R C R C R C R C R C R C R C R C R


WHAT’S IN A NAME? ■

ir. P. Lubking, Senior Consultant GeoDelft, Associate Professor IHE, Delft

"What’s in a name? That which we call a rose by any other name would smell as sweet" dichtte Shakespeare al vier eeuwen geleden, maar zo eenvoudig ligt het tegenwoordig niet met de naamgeving van Nederlandse grondsoorten in de Grond- , Weg- en Waterbouw (GWW)-sector.

grindmediaan toegepast, waardoor een extra toevoeging ontstaat als fijn, matig grof of zeer grof. Een officiële beschrijving van een zandsoort kan daardoor zijn: ZAND, zwak grindig, matig humeus, sterk siltig, matig grof en met een matig grote spreiding.

1. Naamgeving volgens NEN

2. De bepaling van de fractiegrootten

De naamgeving van grondsoorten in de GWW-sector is in Nederland geregeld volgens de geotechnische classificatie NEN5104 [1989]. Daarbij worden de massa grootten van de fracties organische stof, lutum, silt, zand en grind gemeten, waarna aan de hand van één of meer driehoeksgrafieken wordt vastgesteld wat de officiële benaming van de grond is. De driehoeksgrafieken zijn:

De classificatie volgens NEN5104 gaat steeds uit van de massapercentages van de fracties organische stof, lutum, silt, zand en grind. Deze worden bepaald volgens dezelfde procedure, waarmee ook de korrelgrootte-analyse wordt uitgevoerd, d.w.z. door middel van zeving en sedimentatie van respectievelijk grove en fijne korrels. Het is daarbij echter van groot belang dat tevoren alle korrels en lutumplaatjes volledig van elkaar zijn losgemaakt in de zogenaamde voorbehandelingsprocedure. Een dergelijke procedure wordt doorgaans toegevoegd aan de proefbeschrijving ter bepaling van het korrelgrootteverdelings-diagram. De meeste vochtbehandelingsprocedures zijn er op gericht alle deeltjes van elkaar te scheiden, maar de intensiteit van losmaking (door roeren, chemische peptisatie en/of ultrasone trillingen) kan in de praktijk verschillen met als resultaat dat - gewild of ongewild – nog korrels en lutumplaatjes ongescheiden blijven. Het is daarom aan te bevelen om bij classificaties, die gebaseerd zijn op korrelgrootte-analyses steeds de procedure te vermelden die met name bij de voorbehandeling wordt gebruikt. Deze procedures zijn in de meeste landen weergegeven in een normblad; in Nederland is in dat verband NEN5114 ("Korrelgroottebepaling; zeven en sedimenteren") actueel.

• de lutum/silt-zand-grinddriehoek (soms vereenvoudigd tot GRIND-driehoek); zie figuur 1a • de organische stof-lutum-siltdriehoek (soms vereenvoudigd tot VEEN-driehoek); zie figuur 1b • de lutum-silt-zanddriehoek (soms vereenvoudigd tot LEEM-driehoek); zie figuur 1c Elke driehoek maakt het mogelijk een hoofdnaam toe te kennen inclusief een toevoeging terwijl een tweede toevoeging ontleend wordt aan één of twee andere driehoeken. Zo ontstaan benamingen als: • GRIND, matig zandig • VEEN, kleiig • KLEI, matig humeus, uiterst silkig • ZAND, sterk siltig, zwak grindig, zwak humeus • LEEM, zwak zandig, matig grindig en matig humeus

3. Andere en oudere naamgevingen De fractie kan bovendien nader worden gekarakteriseerd op basis van de zandmediaan. Zo ontstaat een extra toevoeging aan een beschrijving van zand zoals hierboven genoemd, variërend van uiterst fijn tot uiterst grof. Bovendien kan d.m.v. de gelijkmatigheidscoëfficiënt (D60/D10) de spreiding worden omschreven, variërend van zeer klein (<1,8) tot zeer groot (>3). Deze spreidingsgrenzen blijken overigens veel kleiner dan die welke in andere landen worden gehanteerd; e.e.a. is een gevolg van het feit dat in Nederland voornamelijk relatief fijne zanden voorkomen. Bij grind wordt een nadere karakterisering op basis van de

90 | Geotechniek |

april 2001

Hoewel deze benamingen weinig aan duidelijkheid te wensen overlaten, worden in de GWW-praktijk nog talrijke grondsoortnamen gebezigd die afkomstig zijn uit andere, meer of minder, verwante disciplines of zelfs uit het algemene spraakgebruik. Met name in de GWW-sector, die in feite zo oud is als de mensheid, zijn in de loop van de tijd veel grondsoortbenamingen geïntroduceerd die nog steeds worden gebezigd binnen de moderne disciplines van grondwerk, wegbouwkunde, waterbouwkunde en funderingstechniek. Dergelijke benamingen zijn afkomstig uit diverse bronnen:


• geologie: de benamingen refereren aan de wijze van afzetten of de geologische formatie (stuifzand, rivierklei, Duinkerken II-zand, Pleistocene klei) • geografie: de namen duiden op de vindplaats (Blokzijlzand, Brabantse leem, Limburgse klei) • industrie: de namen zijn ontleend aan een industrieel proces (vormzand, pottenbakkers-klei, spuitzand, porselein aarde) • eigen GWW-disciplines: de namen representeren grondsoorten met exact gespetting die voornamelijk bestaat uit siltdeeltjes (2 µm-63 µm): in Nederland wordt löss wel betiteld als Limburgse klei. Op grond van Ne • derlandse ervaringen bezit löss meestal meer dan 60-65% siltdeeltjes.

3.1 Leem LEEM is volgens NEN5104 een hoofdnaam evenals ZAND en KLEI of, volgens andere driehoeken, GRIND en VEEN; de aanduiding lemig of leemhoudend is echter in NEN5104verband vervangen door "siltig". De naam "leem" wordt ook vaak abusievelijk gebruikt in plaats van "leemfractie". In oudere classificaties werd de leemfractie gedefinieerd als het percentage deeltjes kleiner dan 50 µm, in meer moderne specificaties als het percentage deeltjes kleiner dan 63 µm of zelfs kleiner dan 75 µm. 3.2 Slib Slib is een grondsoortaanduiding die aanleiding geeft tot veel misverstanden, voornamelijk veroorzaakt door de

figuur 1a

Grinddriehoek (lutum/silt-zand-grind)

april 2001

| Geotechniek | 91


figuur 1b

figuur 1c

Veendriehoek (organische stof-lutum-silt)

Leemdriehoek (lutum-silt-zand)

betekenissen die in het algemeen spraakgebruik voorkomen, maar ook in vroegere specificaties. In het algemeen kunnen de volgende betekenissen worden onderscheiden:

door de overigens inofficiële naam "microzand", een materiaal dat nog fijner is dan "fijn zand", maar toch nauwelijks lutum bevat.

• door water meegevoerde of in water afgezette fijne minerale en organische deeltjes (havenslib, rivierslib) • bezinksel of neerslag van onzuivere stoffen uit een vloeistof; allerfijnste materialen bij scheiding van ertsen (zuiveringsslib, mine tailings) • slik: aangeslibde, nog niet drooggelegde of droogliggende, onbegroeide grond • slijk: doorweekte, met name klei- of veenachtige grond; opgebaggerde, zeer natte veenstof • incorrect synoniem van "slibfractie", in diverse oudere specificaties gedefinieerd als het percentage deeltjes kleiner dan 16 µm of ook wel kleiner dan 20 µm. Daarbij wordt verder aangetekend dat de Duitse benaming "Schlick" staat voor een kleisoort met organische toevoegingen en organogene klei de vloeigrens van dit materiaal ligt boven 50%. 3.3 Silt Silt is volgens NEN5104 geen hoofdnaam, maar is gedefinieerd als de fractiedeeltjes tussen 2 µm en 63 µm. In de additionele benamingen volgens NEN 5104 wordt het bijvoeglijk naamwoord "siltig" wel gebruikt in de gradaties "zwak" tot "uiterst". De in de praktijk vaak gebruikte grondsoortaanduiding "silt" kan het best worden vertaald

92 | Geotechniek |

april 2001

3.4 Sloef De inofficiële benaming "silt" of "microzand" als grondsoort is te beschouwen als een synoniem van het Duitse "Schluff". Volgens DIN18196 bevat Schluff minstens 40% deeltjes kleiner dan 60 µm; er worden drie Schluffsoorten onderscheiden voor wat betreft plasticiteit: leicht plastische Schluff (UL) mittel plastische Schluff (UM) Schluff mit organischen Beimengungen und organogene Schluff (OU). De Duitse Schluff-fractie (2 µm-60 µm), die te vergelijken is met de siltfractie (2 µm-63 µm) volgens NEN5104 wordt onder andere verdeeld in drie subfracties: Grobschluff (20 µm-60 µm), Mittelschluff (6 µm-20 µm) en Feinschluff (2 µm-6 µm). In Nederland wordt binnen de agrarische disciplines soms gebruik gemaakt van een onderverdeling van de siltfracties (2 µm-50 µm) in een zogenoemde sloeffractie (2 µm-16 µm) en een zogenoemde lössfractie (16 µm-50 µm). 3.5 Löss Löss is de naam van een geologische afzetting die voornamelijk bestaat uit siltdeeltjes (2 µm-63 µm): in Nederland wordt löss wel betiteld als Limburgse klei. Op grond van Nederlandse ervaringen bezit löss meestal meer dan 60-65% siltdeeltjes.


Tabel I Benamingen van acht grondsoorten nummer

traditionele benaming

benaming volgens NEN5104

1

potklei

zwak siltige klei

2

Boomse klei

zwak siltige klei matig siltige klei

3

löss (Limburgse klei)

sterk siltige klei uiterst siltige klei zwak zandige leem

4

rivierklei

matig siltige klei sterk siltige klei uiterst siltige klei zwak zandige klei

5

Groningse klei

sterk zandige klei sterk siltig zand uiterst siltig zand

6

keileem

zwak zandige klei matig zandige klei

7

Brabantse leem

zwak zandige leem

sterk zandige leem 8

Blokzijlzand

uiterst siltige klei sterk zandige klei sterk zandige leem uiterst siltig zand

4. Korrelgrootteverdelingen Op dezelfde wijze als één korelgrootteverdeling binnen een driehoek als één punt kan worden weergegeven kan een bundel korrelgrootteverdelingen afkomstig van een bepaalde geologische formatie of uit een bepaald geografisch gelid worden ingetekend als een oppervlak met relatief grillige contouren. In figuur 2 is dat gedaan voor een achttal grondsoorten die in de GWW-sector bekend staan onder een geologische of geografische naam. Volgens de NEN-classificatie blijkt als officiële naam echter een andere of zelfs twee (of drie) andere namen te moeten worden gebruikt; zie tabel I. Löss wordt soms als klei, soms als leem aangeduid; lutum blijkt geen leem, maar klei en Blokzijlzand kan ook klei of leem zijn.

5. Conclusies Uit het bovenstaande moge blijken dat er in Nederland talrijke namen in omloop zijn als grondsoortaanduiding. Door de veelheid aan

beschrijvings- en classificatiesystemen en het grote aantal oude, traditionele namen, maar ook door slordig taalgebruik is meestal niet duidelijk wat het verband is tussen de namen en de samenstelling van een bepaalde grondsoort. Door hantering van de officiële classificatie NEN5104 wordt in dat opzicht duidelijkheid geschapen waardoor misverstanden achterwege blijven. Dergelijke misverstanden leiden in de praktijk gemakkelijk tot conflicten tussen diverse partijen in het uitvoeringsproces van een grondwerk; conflicten die vervolgens vaak ten koste van veel geld en inspanningen bij de rechter moeten worden uitgevochten. Bij naamgeving van grond dient dus in principe gerefereerd te worden aan een bestaand en achterhaalbaar classificatiesysteem, inclusief, de gehanteerde procedure voor korrel grootte verdeling. Alleen dan kan de naam een eenduidige aanduiding van de grondsamenstelling representeren.

april 2001

| Geotechniek | 93


www.geonet.nl platform voor geotechniek


Jetgrouten naast een paalfundering, predicties en praktijkmetingen Voor verscheidene onderdelen van projecten in Nederland zijn jetgroutkolommen voorzien als beschermende constructie voor paalfunderingen. In hoeverre het maken van deze jetgroutkolommen invloed kan hebben op deze funderingen was echter onbekend. Hiermee stond de vraag open "is het middel erger dan de kwaal?". Door het uitvoeren van zowel proefondervindelijk als theoretisch onderzoek is inzicht verkregen omtrent de haalbaarheid van het maken van jetgroutkolommen in de nabijheid van een paalfundering.

april 2001

| Geotechniek | 95


JETGROUTEN NAAST EEN PAALFUNDERING, PREDICTIES EN PRAKTIJKMETINGEN ■ Ir. D.C. van Zanten, Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam ■

S. Kay, C. Eng, MICE, Fugro Engineers BV

■ Ir. A.E.C. van der Stoel, Ingenieursbureau Amsterdam (TU Delft/ Adviesbureau Noord/Zuidlijn)

In de COB-commissie M520 "Grondverbeteringstechnieken" is onderzoek verricht naar verschillende technieken om de grond te verbeteren. Eén van deze technieken is het jetgrouten. In relatie tot het jetgrouten is onderzocht wat de invloed is van het aanbrengen van een jetgroutkolom op een naastgelegen betonnen paalfundering. Hiertoe zijn berekeningen uitgevoerd met de eindige elementen methode. De resultaten van deze berekeningen zijn getoetst aan praktijkmetingen in

figuur 1

Locatie Praktijk Injectie proef

96 | Geotechniek |

april 2001

Amsterdam, de zgn. Praktijk Injectie Proef (PIP). Deze proef is uitgevoerd in het kader van onderzoek voor de Noord/Zuidlijn Amsterdam en onderzoek aan de TU Delft. Bij de techniek van het jetgrouten wordt eerst een stalen lans () 250 mm) de grond in geboord. Vervolgens wordt deze lans getrokken, waarbij gelijktijdig onder grote druk grout in de grond wordt geïnjecteerd (zie Geotechniek 3e jaargang nummer 3).


invloed van hebben. Doel van het onderzoek is de invloed van het maken van een jetgroutkolom op een naastgelegen paalfundering zowel theoretisch als proefondervindelijk te onderzoeken. Bij het proefondervindelijk onderzoek zijn jetgroutkolommen gemaakt naast zowel betonnen als houten funderingspalen (Figuur 2 en Figuur 8). Het theoretisch onderzoek spitst zich toe op de invloed van jetgroutkolommen naast een betonnen paalfundering.

figuur 2

Grondopbouw t.p.v. de proeflocatie

Met behulp van het jetgrouten kunnen de grondeigenschappen sterk worden verbeterd. Tijdens de uitvoering van het jetgrouten is de grout echter vloeibaar. Naastgelegen constructies kunnen hier nadelige

De grondopbouw die op de proeflocatie in Amsterdam-Noord (Figuur 1) wordt aangetroffen, bestaat vanaf het maaiveld uit slappe weinig draagkrachtige holocene kleien veenlagen tot de 1e zandlaag op NAP 12,5 m. Deze zandlaag heeft een dikte van ca. 2,5 m. Onder de 1e zandlaag bevindt zich een tussenlaag bestaande uit siltig zand tot een diepte van ca. NAP -18 m. Op dit niveau start de 2e zandlaag die reikt tot NAP -29 m. Onder dit niveau wordt de Eemklei aangetroffen (Figuur 2).

figuur 3

Meshopbouw ABAQUS

april 2001

| Geotechniek | 97


PREDICTIE Voor de predicties is gebruik gemaakt van het 3-D eindige elementen methode (EEM) programma ABAQUS ten behoeve van een zogenaamde "Class A" predictie (Lambe, 1973) van de PIP. In de EEM is een eenvoudige grondopbouw gehanteerd. De 1e en 2e zandlaag zijn als één grondlaag beschouwd. De Eemklei en de holocene grondlagen boven de 1e zandlaag zijn niet gemodelleerd. Om een reëel korrelspanningsniveau in het model te verkrijgen, is een integrale bovenbelasting van 100 kPa op de bovenzijde van de mesh (Figuur 3) aangebracht. De beschouwde betonpaal (34*34 cm) is gefundeerd in de 2e zandlaag op NAP -21 m. Het heien van de paal is in de EEM-berekeningen niet meegenomen. Het heiproces bleek echter bij de uitvoering van de berekeningen wel degelijk van invloed. Om het draagvermogen van de betonpaal enigszins te relateren aan de verwachte waarde volgens NEN 6743 bleek het namelijk noodzakelijk relatief hoge waarden voor de

grondeigenschappen te hanteren en rond de paalpunt de grond een extra hoge stijfheid te geven. Voor de modellering van de zandlagen is het Mohr-Coulomb model gehanteerd. De groutkolom is gemodelleerd als een niet samendrukbare vloeistof. Met de gehanteerde parameters is zowel een redelijke draagkracht (Tabel 2) als een redelijk lastzakkingsdiagram verkregen. Nadat op de paalkop een belasting van 1300 kN is geplaatst, is de jetgroutkolom geïnstalleerd. Het installeren van de jetgroutkolom is in de berekening uitgevoerd door een kolom grond door een kolom vloeibaar grout te vervangen. Het drukverloop in de groutkolom neemt hydrostatisch met de diepte toe. De groutdruk (Figuur 4) is in de hele mesh hoger dan de aanwezige korreldrukken (K0 =1). Daardoor wordt het grondmassief enigszins opgespannen. Desalniettemin vindt zakking van de betonpaal plaats (Figuur 5). Deze is

Tabel 1: Materiaaleigenschappen Parameter

Paal (beton) 30.106

Grond (zand) 40.103 *)

1.0

0,3

0,3

0,499

14,0

10,0

9,0

1,0

1,0

1,0

[kPa]

-

1,0

-

wrijvingshoek +'

[º]

-

42,0

-

dilatantiehoek ,

[º]

-

5,0

-

paalschacht -

[º]

Paal/grond interface 2/3.42,0

paalpunt -

[º]

70 (ruw)

[kPa]

E-modulus dwarscontractiecoëfficiënt * effectief volumiek gewicht !' gronddrukfactor K0

[-] [kN/m ] 3

[-]

cohesie c'

Grout (zware vloeistof)

*) E = 400.103 kPa voor zwaar verdicht zand (1x1x1m3) direct onder de paalpunt

Tabel 2 : Draagkracht paalfundering (PREDICTIES en PIP) Omschrijving

Berekende draagkracht ABAQUS [kN]

Berekende draagkracht NEN6743 [kN]

Gemeten draagkracht [kN]

geen jetgroutkolom

2100

3400 1

4300

jetgroutkolom op 1 m afstand

2100

niet bepaald

niet gemeten

jetgroutkolom op 0,33 m afstand

1850 (zie figuur 5)

niet bepaald

niet gemeten

1

Bij de bepaling van deze waarde is behalve aan pleistocene lagen ook aan holocene lagen draagkracht ontleend.

98 | Geotechniek |

april 2001


figuur 4

Grout- en korreldrukken als functie van de diepte

april 2001

| Geotechniek | 99


Tabel 3 : Zakkingsresultaten (ABAQUS EEM en PIP) Omschrijving

Berekende zakking betonpaal [mm]

Gemeten zakking betonpaal [mm]

kolom ) 1,0 m op 1,00 m naast paal

0,23

0,5-2

kolom ) 1,0 m op 0,33 m naast paal

0,58

0,5-2

kolom ) 2,0 m op 1,00 m naast paal

0,21

0,5-2

kolom ) 2,0 m op 0,33 m naast paal

0,73

0,5-2

uitermate gering (Tabel 3) en slechts afhankelijk van de tussenafstand tussen betonpaal en jetgroutkolom. Wanneer de belasting op de betonpaal toeneemt bij 1300 kN treedt bij een onverharde jetgroutkolom op een afstand tussen betonpaal en jetgroutkolom van 0,33 m eerder grondmechanisch bezwijken op (Tabel 2). De invloed van de

diameter van de jetgroutkolom bleek daarentegen niet relevant voor het grondmechanisch bezwijken. Tevens bleek het schachtdraagvermogen nauwelijks af te nemen en de reductie in de draagkracht met name voort te komen uit reductie van de draagkracht van de paalpunt. Een mogelijke verklaring van de resultaten wordt gevonden door het glijvlak rond de paalpunt (Figuur 6) te beschouwen. Wanneer het glijvlak rond de paalpunt de onverharde jetgroutkolom snijdt, kan plaatselijk (in de onverharde jetgroutkolom) geen wrijving worden ontwikkeld. Het bezwijkdraagvermogen van de betonpaal neemt hierdoor af. De betonpaal bevindt zich derhalve dichter bij het grondmechanische bezwijken, waardoor een (extra) zakking plaatsvindt. Wanneer de (tussen)afstand tussen de betonpaal en de jetgroutkolom wordt verkleind van 1 naar 0,33 m, zal het logaritmische glijvlak de jetgroutkolom over

figuur 5

figuur 6

Kracht-vervormingsrelatie van de betonpaal in ABAQUS

100 | Geotechniek |

april 2001

Logaritmische glijvlakken bij het bezwijken van een paalpunt


figuur 7

Bovenaanzicht oversnijding logaritmisch glijvlak met jetgroutkolom

figuur 8

Positie palen t.o.v. jetgroutkolommen

april 2001

| Geotechniek | 101


omhoog getrokken, waarbij een waterstraal onder hoge druk (ca. 400 bar) de grond loswoelt. In deze fase wordt geen cement toegevoegd. Vervolgens wordt de jetgroutlans weer op diepte gebracht, waarna de jetgroutlans voor de 2e maal omhoog wordt getrokken en cement in de omliggende grond wordt gebracht (het feitelijke jetgrouten). Jetgroutkolom B is voorgesneden met water en jetgroutkolom C met water en lucht. De (tussen)afstand tussen de jetgroutkolommen en de betonpalen bleek kleiner dan verwacht.

Jetgroutkolommen Bij verwijdering van de grond rond de jetgroutkolommen en de betonpalen (Figuur 8) bleek dat de diameter van de jetgroutkolommen over het vrijgegraven deel groter was dan voorzien. Jetgroutkolom B bleek over het ontgraven deel een diameter van ca. 1,4 m (i.p.v. 1 m) te hebben en jetgroutkolom C een diameter van ca. 2,6 m (i.p.v. 2 m). Over de diameter van de jetgroutkolommen onder het ontgravingsniveau (m.v. -5 m) zijn geen exacte gegevens bekend. Tevens bleken de jetgroutkolommen enigszins schoor te staan (figuur 9).

Positie betonpalen Aan de betonpalen BP1 en BP2 zijn hellingmeters bevestigd. Hieruit bleek dat betonpaal BP1 een maximale verplaatsing van 8 cm richting de jetgroutkolommen te hebben en betonpaal BP2 13 cm. figuur 9

Schoorstand jetgroutkolom B in richting van de 3 betonpalen

een groter oppervlak snijden. Wanneer echter de diameter van de jetgroutkolom wordt vergroot van 1 naar 2 m zal de doorsnijding van het logaritmisch glijvlak met de jetgroutkolom slechts beperkt toenemen (Figuur 7).

PRAKTIJK INJECTIE PROEF De EEM-berekeningen zijn getoetst aan de praktijkmetingen in Amsterdam. Bij deze proef zijn vlak naast 3 betonpalen (BP1, BP2, BP3) 2 jetgroutkolommen (B en C) gemaakt (Figuur 8). Bij het maken van alle jetgroutkolommen is, voordat werd gejetgrout, in de cohesieve lagen voorgesneden. Deze precutting of prelavage zorgt ervoor dat een grote diameter kan worden gerealiseerd met een (quasi) 1-fase jetgroutsysteem (feitelijk wordt een extra "bouwfase" toegevoegd). Dit terwijl de grond bij het realiseren van een vergelijkbare diameter met een 3-fase systeem veel ingrijpender verstoord zou worden. Nadat de jetgroutlans op diepte is gebracht, wordt de lans

102 | Geotechniek |

april 2001

Bij het onderzoek naar de verplaatsingen van de betonpaal is onderscheid gemaakt tussen het op diepte boren van de jetgrout lans (kleine diameter voorboring) en het jetten (losspuiten en opmengen met een water cement mengsel) van de grond. In figuur 9 is te zien dat het boren van de lans nagenoeg geen paalzakking veroorzaakt. Incidenteel zakt de paal maximaal 1,5 mm. Het jetten geeft een structurele zakking van de paal te zien tussen de 0,5 en 2,0 mm. Wanneer de kolom op toenemende afstand van de paal wordt gemaakt, neemt de zetting enigszins af, echter ook op een afstand van 4,5 m (maximum in de proef) is de invloed nog steeds merkbaar. Een reden dat er nauwelijks een dempende werking van de invloed op de betonpaal valt waar te nemen, is vooralsnog moeilijk aan te geven. Met betrekking tot de invloed van het grouten op het draagvermogen van de betonpalen na het uitharden van de jetgroutkolom kan worden geconcludeerd, dat het draagvermogen nauwelijks was gewijzigd. Tot slot wordt nog opgemerkt, dat voor het voorspellen van de verticale verplaatsingen door het grouten van meerdere kolommen, de installatie-effecten van elke individuele kolom gesuperponeerd dienen te worden.


figuur 10

Verticale verplaatsing van 3 betonpalen t.g.v. de installatie van 4 jetgroutkolommen (A,B,C,D)

CONCLUSIES Uit zowel de EEM-berekeningen met ABAQUS, als uit de praktijkmetingen in Amsterdam (PIP) is gebleken, dat het mogelijk is een jetgroutkolom te maken in de nabijheid van een betonnen paalfundering. De zetting van de betonpaal tijdens het maken van zoâ&#x20AC;&#x2122;n jetgroutkolom is uitermate gering. Bij de ABAQUS berekeningen bleek een dempende werking van de zetting bij toenemende afstand tussen paal en jetgroutkolom. Dit werd in de PIP niet waargenomen. Gezien de beperkte zettingen heeft nader numeriek onderzoek echter beperkt practisch belang. De draagkracht van de betonpalen bleek bij de PIP groter dan uit de predicties werd verwacht. De invloed van de jetgroutkolom op het draagvermogen van de betonpaal is echter beperkt. Dit bleek zowel uit EEMberekeningen met ABAQUS voor een onverharde jetgroutkolom als uit de PIP voor een verharde jetgroutkolom.

LITERATUUR [1] Werkrapport M520 "Modellering jetgroutkolom naast een paalfundering" Gemeentewerken Rotterdam, 20-7-1999. [2] Werkrapport M520 "Evaluatie Praktijkinjectieproef te Amsterdam" Gemeentewerken Rotterdam, 7-3-2000. [3] Tol, A.F. van, Collegedictaat G80 "Funderingstechnieken" TU Delft, december 1993. [4] Stoel, A.E.C. van der, juli 1999, "Injection / grouting near pile foundations: Full Scale Test Amsterdam, Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground", ISâ&#x20AC;&#x2122;99, Tokyo, Japan, Balkema, Rotterdam. [5] Lambe, T.W. (1973), "Predictions in Soil Engineering ", Geotechnique, Vol. 23, No. 2, pp.149-202.

april 2001

| Geotechniek | 103


Praktijkwaarde consolidatiecoëfficiënt bepaald met Asakoa-Methode De fundatie van de Betuweroute, deeltracé Sliedrecht – Gorinchem, bestaat uit een zandlichaam op een dik, weinig draagkrachtig, Holoceen pakket. De consolidatiesnelheid van het Holocene pakket is sterk van invloed op het ophoogtempo van het baanlichaam. De consolidatiesnelheid is afhankelijk van de consolidatiecoëfficiënt van het grondpakket. De grootte van de in de ontwerpberekeningen gehanteerde consolidatiecoëfficiënt is in het algemeen vrij onzeker waardoor in de praktijk enigszins conservatief wordt ontworpen. In dit project worden de zettingsmetingen geïnterpreteerd met behulp van de zogenaamde Asaoka-methode. Op deze manier wordt op een simpele manier een praktijkwaarde verkregen van de consolidatiecoëfficiënt, welke kan worden gebruikt voor een nadere optimalisatie van het ontwerp van nog uit te voeren objecten. In dit artikel worden de theorie en het gebruik van de Asaoka-methode toegelicht.

104 | Geotechniek |

april 2001


PRAKTIJKWAARDE CONSOLIDATIECOËFFICIËNT BEPAALD MET ASAOKA-METHODE ■

ir. C.J. Dykstra, Boskalis Westminster Dredging B.V.

ir. A.G. Joling, Witteveen+Bos Raadgevende ingenieurs B.V.

Voor projecten waar eigenschappen van de ondergrond van grote invloed zijn op het ontwerp en de uitvoering, kan het lonend zijn om de geotechnische uitgangspunten te toetsen aan praktijkmetingen. Afhankelijk van het toetsingsresultaat kunnen ontwerpen van nog uit te voeren geotechnische constructies worden geoptimaliseerd. Een ontwerpparameter welke sterk van invloed is op het berekende zettingsgedrag van een grondlichaam op cohesieve grondslag, betreft de consolidatiecoëfficiënt. Indien het gemeten zettingsgedrag wordt geanalyseerd met de zogenaamde Asaoka-methode, kan op een snelle en simpele manier een praktijkwaarde worden verkregen van de consolidatiecoëfficiënt. Het gebruik van deze methodiek voor het Betuweroute project, tracédeel

Sliedrecht – Gorinchem, wordt hiernavolgend beschreven.

BETUWEROUTE, DEELTRACÉ SLIEDRECHTGORINCHEM De Betuweroute gaat een 160 km lange railverbinding vormen tussen het Rotterdamse havengebied en de Duitse grens. Het project is in 14 deelcontracten aanbesteed aan verschillende aannemerscombinaties. Het deelcontract Sliedrecht – Gorinchem (zie figuur 2) heeft een totale lengte van 22 km, waarvan 18 km aardebaan. De spoorlijn wordt grotendeels gebundeld met de bestaande Betuwelijn en/of rijksweg A15; kruisingen met overige infrastructuur vinden ongelijkvloers plaats.

figuur 1

Opspuiten baanlichaam

april 2001

| Geotechniek | 105


figuur 2

Betuweroute, deeltracé Sliedrecht - Gorinchem

De aanleg van het traject Sliedrecht – Gorinchem is, in eerste instantie als Design, Construct & Maintain-contract, door NS Railinfrabeheer gegund aan de aannemerscombinatie HBSC v.o.f., welke bestaat uit Heijmans N.V., Boskalis Westminster Dredging B.V., Strukton Groep N.V. en de Belgische N.V. Aannemingsmaatschappij CFE. Gezien de complexe omgeving van dit project is een intensieve en efficiënte samenwerking benodigd tussen opdrachtgever en opdrachtnemer. Daarom is besloten tot het oprichten van een alliantie tussen NS RIB en HBSC, zijnde de ‘Waardse Alliantie’. Hiervoor is het DC&Mcontract gesplitst in een Alliantiecontract (NS RIB en HBSC) en een Aannemingscontract (HBSC). Het vastleggen van het definitief ontwerp en de hoofduitvoeringsmethode is ondergebracht bij de Waardse Alliantie.

AARDEBAAN SPOOR OP WEINIG DRAAGKRACHTIGE BODEM De Betuweroute doorkruist op het tracédeel Sliedrecht Gorinchem de Alblasserwaard e.o. welke zich kenmerkt door een weinig draagkrachtige bodem. De toplaag van het holocene pakket bestaat uit (klei)afzettingen van Tiel, met een maximale dikte van 1 meter. Daaronder bevinden zich het Hollandveen en de (klei)afzettingen van Gorkum. De totale dikte van dit slappe en sterk samendrukbare pakket verloopt van west naar oost van circa 9 meter tot circa 6 meter. Deze grondlagen liggen op de meeste locaties op een laag Basisveen met een dikte van circa 0,5 meter. Het onderliggende ondiepe Pleistoceen bestaat uit zanden, meestal afgedekt door een stijve klei met een dikte 0,4 à 1,0 meter.

106 | Geotechniek |

april 2001

Het spoor wordt grotendeels aangelegd op een aardebaanconstructie die bestaat uit een zandlichaam welke op maaiveld wordt aangebracht. De dikte van het zandlichaam bedraagt circa 3 à 4 meter, hetgeen resulteert in eindzettingen van circa 1,5 à 2,5 meter. Gezien de beschikbare tijd tot oplevering (circa 3 jaar) en de restzettingseisen dienen consolidatieversnellende maatregelen te worden toegepast. Gekozen is voor de toepassing van verticale stripdrains waardoor de berekende consolidatietijd wordt gereduceerd van enkele tientallen jaren tot circa 18 maanden. Onder het zandlichaam wordt een polyester geotextiel toegepast waardoor de stabiliteit van het zandlichaam wordt vergroot, hetgeen met name resulteert in een reductie van de benodigde ophoogtijd.

TOETSING CONSOLIDATIECOËFFICIËNT MET DE ‘ASAOKA-METHODE’ Het ontwerp en de uitvoering van dit project worden sterk bepaald door de geotechnische eigenschappen van de ondergrond. Monitoring van het werkelijk gedrag van de grond is essentieel voor het beheersen van de uitvoering en het toetsen van de ontwerpuitgangspunten. De resultaten van deze toetsing kunnen worden gebruikt om het ontwerp en de planning van aankomende werkzaamheden te optimaliseren. Eén van de belangrijke geotechnische ontwerpparameters betreft de consolidatiecoëfficiënt. De consolidatiecoëfficiënt bepaalt de consolidatiesnelheid en daarmee het zettingsverloop van het holocene pakket op een bepaalde locatie. De consolidatiesnelheid heeft grote invloed op de ophoogsnelheid van grondlichamen (stabiliteit) en het


ontwerp van paalfunderingen (paaltype en moment van heien). De gehanteerde ontwerpwaarden van de consolidatiecoëfficiënt kunnen worden getoetst aan praktijkwaarden verkregen uit zettingmetingen. Voor verwerking van veldgegevens is gekozen voor de zogenaamde Asaoka-methode, onder andere omdat deze eenvoudig en snel is toe te passen op zakbaakmetingen, ook voor een ophoging die in fasen wordt aangebracht. In het algemeen bestaat het Holoceen langs het tracé uit 5 tot 7 grondlagen, elk met een specifieke waarde van de consolidatiecoëfficiënt. Met de Asaoka-methode wordt één waarde voor het gehele pakket verkregen. Om een vergelijking met de veldresultaten mogelijk te maken, moet het ontwerp ook in één equivalente consolidatiecoëfficiënt worden samengevat. Deze equivalente consolidatiecoëfficiënt wordt hier de ‘ontwerpwaarde’ genoemd. Hiernavolgend wordt beschreven hoe de ontwerpwaarde van de consolidatiecoëfficiënt wordt bepaald. Tevens zal de theoretische achtergrond van de Asaoka-methode worden toegelicht. Vervolgens worden resultaten van de Asaoka-methode gepresenteerd.

ONTWERPWAARDE VAN DE CONSOLIDATIECOËFFICIËNT Algemeen Voor Terzaghi’s gemiddelde consolidatiegraad Uv als gevolg van verticale afstroming in een homogeen grondmassief gelden de volgende benaderingsformules (CUR-publicatie 191 [1997]):

Hierin is Th de tijdfactor voor horizontale consolidatie, ch is de horizontale consolidatiecoëfficiënt van de grondlaag, t is de consolidatietijd, D is de equivalente drainafstand en d is de equivalente draindiameter. De grootheden . en n zijn hulpparameters welke geen fysieke betekenis hebben. In tegenstelling tot de verticale consolidatiecoëfficiënt is er geen standaard laboratorium proef om een horizontale consolidatiecoëfficiënt te bepalen. In het algemeen wordt in de literatuur aangenomen dat de ch groter is dan de cv, maar ons zijn geen ervaringsgegevens bekend uit dit gebied om een dergelijke aanname te onderbouwen. Voor de ontwerpberekeningen is daarom bewust een conservatief uitgangspunt gekozen, namelijk ch/cv = 1. Meerlagen Pakket Ten behoeve van de ontwerpberekeningen wordt van elke grondlaag voor een gegeven dikte van de ophoging de primaire eindzetting Zp;i berekend. Per laag wordt voor een bepaalde zettingstijd de horizontale consolidatiegraad Uh;i berekend. Het effect van verticale afstroming van consolidatiewater wordt verwaarloosd. De gemiddelde consolidatiegraad U in de tijd van het gehele pakket wordt dan als volgt berekend: (3)

(1a)

(1b)

Hierin is Tv de tijdfactor voor verticale consolidatie, c v is de verticale consolidatiecoëfficiënt van het grondmassief, t is de consolidatietijd en H is de dikte van het grondmassief in geval van eenzijdige afstroming of de halve dikte in geval van tweezijdige afstroming. De consolidatiegraad is afhankelijk van de tijd t; voor de eenvoud wordt de consolidatiegraad echter geschreven als U in plaats van U(t).

Voor elk punt (t, U) van de gemiddelde consolidatiecurve van het totale pakket kan nu een equivalente consolidatiecoëfficiënt worden berekend. De equivalente horizontale consolidatiecoëfficiënt ch;eq wordt als volgt bepaald: (4) Bovenstaande formule volgt uit formule (2). Het berekende consolidatieverloop kan ook worden benaderd alsof er alleen verticale consolidatie optreedt. De bijbehorende equivalente verticale consolidatiecoëfficiënt cv;eq wordt bepaald middels het herschrijven van de formules 1a en 1b:

De consolidatiegraad Uh in een grondlaag met verticale drains kan worden berekend met de horizontale consolidatieformule van Kjellman (CUR-publicatie 191 [1997]):

(5) 

april 2001

| Geotechniek | 107


Voor beide gevallen (verticale- en horizontale consolidatie) blijkt in het algemeen dat de berekende equivalente consolidatiecoëfficiënten nagenoeg constant zijn voor U > 0,5. Hiermee is dus een ontwerpwaarde te definiëren voor vergelijking met de veldresultaten.

ASAOKA-METHODE Voor eendimensionale verticale consolidatie heeft Asaoka [1978] afgeleid dat de zettingen Zi, Zi+1, Zi+2 etc, op tijdstippen t, t+/t, t+2/t etc (zie figuur 3), als volgt kunnen worden voorgesteld: (6)

figuur 3

Schematische zettingslijn van meerdere ophoogslagen

figuur 4

Asaoka-presentatie voor meerdere ophoogslagen

Deze zogenaamde Asaoka lijn is in figuur 4 afgebeeld. Magnan et al. [1980] hebben aangetoond dat bovenstaande lineaire relatie ook geldt voor radiale (horizontale) consolidatie en geven de volgende uitdrukkingen voor de equivalente verticale consolidatiecoëfficiënt cv;eq, de equivalente horizontale consolidatiecoëfficiënt ch;eq en de zetting bij 100% consolidatie Z100%: (7)

(8)

(9) De combinatie van de formules (6) tot en met (9) is in feite een andere formulering van de theorie van Terzaghi voor verticale consolidatie (U > 0,51) respectievelijk de theorie van Kjellman voor horizontale (radiale) consolidatie. De Asaoka-methode heeft daarmee een degelijke theoretische onderbouwing.

INTERPRETATIE ZAKBAKEN MET ASAOKA-METHODE In mei 2000 is begonnen met de aanleg van een deel van de aardebaan voor het spoor. Voor dit deel met een lengte van ca. 3900 meter wordt het zand hydraulisch aangebracht in 2 à 3 slagen. De slagdikte is 1 à 1,5 meter met een wachttijd tussen de slagen van 2 tot 3 maanden. Meteen na het aanbrengen van de eerste slag zijn verticale stripdrains geplaatst met een onderlinge afstand van 1,15 meter

108 | Geotechniek |

april 2001

(driehoekstramien). Langs de as van de aardebaan staan zakbaken op een onderlinge afstand van circa 50 meter. Aan de hand van het opgestelde geologisch lengteprofiel is ter plaatse van elke baak een grondopbouw vastgesteld. Met deze grondopbouw zijn de ontwerpwaarden van de equivalente verticale- en horizontale consolidatiecoëfficiënt bepaald. Geotechnische parameters (volumieke massa, verticale consolidatiecoëfficiënt, grensspanning en Koppejan samendrukkingcoëfficiënten) zijn per grondlaag bepaald met een verzameling van circa 190 oedometer proeven. Voor 34 zakbaken zijn, door middel van interpolatie van de gemeten zettingen in de tijd, de zettingen bepaald op vaste tijdsintervallen /t (20 tot 40 dagen). De coëfficiënten %0 en %1 van de Asaoka-lijn zijn bepaald door middel van lineaire regressie. De waarden voor respectievelijk cv, ch en Z100% zijn berekend met de formules (7), (8) en (9). Met behulp van de verkregen Z100%, is de consolidatiegraad U berekend van de in de Asaoka-grafiek gehanteerde punten. Hiermee is geverifieerd of alle punten voldoen aan de randvoorwaarde U > 0,51. Vervolgens is met behulp van


figuur 5

Meetresultaten zakbaak 4023

figuur 6

Asaoka-presentatie zakbaak 4023

figuur 7

Alternatieve Asaoka-presentatie zakbaak 4023

figuur 8

Vergelijking Ch;eq conform ontwerp en Asaoka

formule (1b) de bijbehorende zettingstijd berekend. Het verschil tussen de tijd vanaf start ophogen en de berekende zettingstijd is de (rekenkundige) starttijd t 0 behorende bij de betreffende ophoogslag (zie figuur 3). Indien de Asaoka-methode een goede benadering is van het werkelijke zettingsverloop, moet de verkregen starttijd t 0 (per slag) vrij constant zijn in het consolidatietraject. Dit criterium (constante tijdsverschuiving) is ook gehanteerd om de juistheid van de interpretatie te toetsen.

tabel 1

Interpolatie meetgegevens en verkregen Asaoka-parameters

Een voorbeeld van een zakbaakmeting staat in figuur 5. De geĂŻnterpoleerde zettingsmetingen (zie tabel 1) zijn in figuur 6 uitgezet. Indien de verschilzetting /Z = Zi+1 â&#x20AC;&#x201C; Zi wordt uitgezet tegen Zi (zie figuur 7), wordt de herkenbaarheid van de te hanteren punten voor de Asaoka-lijn sterk verbeterd (zoals aangegeven door Luger et al. [1999]). Met de berekende Asaoka-parameters (cv of ch, Z100% en t 0, zie tabel 1) wordt een zettingsverloop berekend die een zeer goede fit van de meetwaarden geeft (zie tabel 2).

april 2001

| Geotechniek | 109


kunnen veroorzaken. Om dit te toetsen zijn (ontwerp) zettingsberekeningen uitgevoerd met het zettingsmodel van Koppejan. Het verkregen zettingsverloop, inclusief kruip, is geïnterpreteerd met de Asaoka-methode. De met de Asaokamethode verkregen cv blijkt dan dicht bij de in de zettingsberekening gehanteerde ontwerpwaarde (Asaoka/ontwerp: 1 à 1,2) te liggen. De invloed van kruip lijkt dus gering te zijn.

tabel 2

Toetsing resultaten aan meetgegevens

Verhouding ch/cv Het is in de Nederlandse praktijk niet ongebruikelijk, zeker voor veen en klei met zandlaagjes, te stellen dat de ch groter is dan cv. Ook dit zou een verklaring voor de verhoogde veldwaarde kunnen zijn. Als we uitgaan van cv’s als bepaald met de Taylor-methode, zou de gemiddelde ch/cv -verhouding circa 2 moeten zijn om de ontwerpuitgangspunten te doen aansluiten op de veldresultaten. Voor andere drainafstanden geldt mogelijk een lagere of hogere verhouding.

RESULTATEN De resultaten van alle verwerkte baken zijn samengevat in figuur 8. Alle resultaten betreffen de laatste slag (totale ophoging dan 2,5 tot 3,5 meter). In de meeste gevallen is de berekende consolidatiegraad van de laatste meetpunten > 95%, maar is nog niet duidelijk de kruiplijn te herkennen. Het is niet uitgesloten dat naarmate de tijd toeneemt de berekende resultaten (zoals hier gepresenteerd) enigzins moeten worden aangepast. Voor alle beschouwde baken blijken de berekende consolidatiecoëfficiënten groter te zijn dan de ontwerpwaarden. De verhouding veldwaarde/ontwerpwaarde varieert van 2 tot 5, met een gemiddelde van 3,7 voor cv en een gemiddelde van 3,2 voor ch.

MOGELIJKE OORZAKEN VAN VERSCHIL TUSSEN GEMETEN- EN ONTWERPWAARDEN Laboratoriumwaarde cv Het is bekend dat de klassieke methoden (Taylor [√t] en Casagrande [log(t)]) om de cv te bepalen uit oedometerproeven, tot verschillende resultaten kunnen leiden (zie Leroueil et al. [1990]). Dit verschil kan duidelijk van invloed zijn op de uitkomsten van consolidatieberekeningen. De cvwaarden in de hier gehanteerde proevenverzameling zijn bepaald met de Casagrande-methode. Van 24 oedometerproeven zijn aanvullende interpretaties uitgevoerd met de Taylor- en Asaoka-methode. Het blijkt dat de aldus verkregen cv-waarden systematisch hoger zijn dan de cv-waarden als bepaald met de Casagrande-methode. De modale waarde van de verhouding Taylor/Casagrande is 1,75 en voor Asaoka/ Casagrande bedraagt de modale waarde 1,25. De hogere veldwaarde kan hiermee deels worden verklaard. Invloed van kruip Kruipgedrag van de grond zou tijdens de consolidatie mogelijk een schijnverhoging van de consolidatiecoëfficiënt

110 | Geotechniek |

april 2001

CONCLUSIES De Asaoka-methode kan worden toegepast voor een ophoging die in één of meerdere slagen wordt aangebracht. De interpretatie van zettingsgegevens met de Asaoka-methode wordt verbeterd indien de consolidatiegraad U en zettingstarttijd t0 per slag betrokken worden in de analyse. Om tot een betrouwbaar resultaat te komen wordt aanbevolen om deze methode alleen te gebruiken als de waarnemingen doorlopen tot een consolidatiegraad van minimaal 80%. Voor een meerlagen-ondergrond met kruipgevoelige grondlagen worden met de Asaoka-methode consolidatieparameters verkregen, waarmee het werkelijke zettingsverloop met verticale drains voor ons project goed is te benaderen. De consolidatiecoëfficiënten berekend met veldgegevens zijn 2 à 3 maal groter dan ontwerpwaarden bepaald met ch/cv = 1.

REFERENTIES [1] Asaoka, A. (1978). Observational procedure of settlement prediction. Soils and Foundations, Vol. 18, No.4, Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering. [2] CUR-publicatie 191. Achtergronden bij numerieke modellering van geotechnische constructies, deel 2. Juli 1997, Stichting CUR, Gouda. [3] Leroueil, S., Magnan, J.P. and Tavenas, F. (1990). Embankments on soft clays. Ellis Horwood. [4] Luger, H.J. and Nooy van der Kolff, A.H. (1999). Geotechnical design and behaviour of the Kertih breakwater. Geotechnical Engineering for Transportation Infrastructure, Barends et al. (eds), Balkema. [5] Magnan, J.P. and Deroy, J.M. (1980). Analyse graphique des tassements observés sous les ouvrages. Bulletin de Liason des Laboratoires des Ponts et Chaussées, No. 110.


AFSTUDEERDERS

BIJ TU-DELFT

door ing. H.J. Everts (docent)

In deze rubriek wordt een samenvatting gegeven van het afstudeerwerk van studenten Civiele Techniek van de Technische Universiteit Delft, die onder leiding van prof. dr. ir. A. Verruijt zijn afgestudeerd in de Grondmechanica of onder leiding van prof. ir. A.F. van Tol in de Funderingstechniek; dit keer wordt het werk besproken van M.A. Dumont en N.P.A.W. Kelleners, die beide zijn afgestudeerd in de Funderingstechniek.

Ir. M.A. Dumont: Emergency shafts Groene Hart tunnel figuur 2

Marie Ange Dumont is in oktober 2000 bij Bouygues in Frankrijk afgestudeerd op het onderwerp "Emergency shafts Groene Hart tunnel". In de te boren Groene Hart tunnel zijn vluchtschachten voorzien. Deze hebben niet alleen als functie om in geval van nood een vluchtmogelijkheid naar het maaiveld te bieden maar ook als bergingsmogelijkheid voor technische installaties. Marie Ange heeft de ontwerpeisen voor de vluchtschachten afgeleid uit de aan de tunnel te stellen eisen. Ze heeft meerdere alternatieven uitgewerkt. Eén alternatief betreft het aanbrengen van een cilindrische diepwand tot 39 m diepte. De onderafdichting bestaat uit een 2,5 m dikke laag onderwaterbeton (B35), waarop 18 m lage-sterkte-beton (B10) wordt gestort. Nadat de diepwand gereed en de lage-sterkte-beton verhard is, boort de tunnelboormachine (diameter 14,9 m) een gat door de diepwand en de lage-sterkte-beton. Veel aandacht is besteed aan de benodigde sterkte van de diepwand. Een kritieke doorsnede is de overgang van de diepwand van het deel tot waar de cilinder wordt leeg gebaggerd en droog gepompt, naar het daaronder gelegen deel, waar de lage-sterkte-beton aanwezig is. Veel aandacht is ook besteed aan de doorsnede van de diepwand waar de tunnelboormachine doorheen boort. Rondom de diepwandschacht is een niet regelmatige gronddruk aangenomen.

dwarsdoorsnede schacht met doorboring door TBM (langsrichting tunnel)

figuur 3

schematisering belasting op de diepwand (bovenaanzicht)

Ir. N.P.A.W. Kelleners: Damwandveldproef Rotterdam Noud Kelleners is afgestudeerd op de CUR/TU-Delftdamwandveldproef die in de omgeving van Rotterdam is uitgevoerd. Het belangrijkste doel van de veldproef was een onderzoek naar: • het optreden van scheve buiging; • het toelaten van een plastisch scharnier in de wand. figuur 1

Beide onderwerpen maken deel uit van Eurocode 3 deel 5, doch vereisen nader onderzoek om tot een eenduidige regelgeving te komen.

de bouwfasen (doorsnede schacht)

111 | Geotechniek |

april 2001

april 2001

| Geotechniek | 111


Scheve buiging kan optreden indien de sloten van de damwandplanken zich in de lengte-as van de wand bevinden (zoals het geval is bij U-vormige profielen). Een plastisch scharnier ontstaat als in de gehele staaldoorsnede de vloeispanning optreedt. Hierdoor worden zowel het staal als de grond meer gemobiliseerd dan het geval is wanneer alleen in de uiterste vezel de vloeispanning wordt toegelaten. Aan verschillende experts is, voorafgaande aan de uitvoering van de proeven, gevraagd om het gedrag van de damwanden voorspellen. Daarbij zijn twee soorten predicties onderscheiden. Type 1 voorspellingen, waarbij een gegeven set grondparameters moest worden gebruikt. Aan de hand van deze predicties kon inzicht worden verkregen in de adviespraktijk, zoals die wordt gehanteerd door ontwerpers van aannemers en ingenieursbureaus. Bij de Type 2 voorspellingen moesten de predictoren zelf de grondparameters vaststellen en uitspraken doen over het lange termijn gedrag van de grond. Uit de inzendingen bleek dat er grote verschillen bestaan tussen de verschillende predicties. Uit de metingen bleek dat de gemeten waterspanningen aan beide zijden van de wand hoger waren dan waarmee de meeste ontwerpers hebben gerekend. Verder bleek dat type 1 predicties (meestal gebaseerd op verenmodellen) gemiddeld niet beter of slechter waren dan type 2 predicties (meestal elementenmodellen). De resultaten zullen uitgebreid worden gepubliceerd door ir. D.A. Kort, die als promovendus is verbonden aan TU-Delft.

bouwput

figuur 5

resultaten predicties type 1 bouwfase 3

figuur 4

figuur 6

plattegrond bouwput

112 | Geotechniek |

vergelijking berekende en gemeten Cu-waarden

april 2001


NIEUWS VAN DE AFDELING VOOR GEOTECHNIEK VAN HET KIVI Programmaoverzicht 2001 Evenals in 2000 heeft de afdeling voor Geotechniek een programmaoverzicht voor het gehele jaar opgesteld en rondgestuurd naar alle leden. Het programmaboekje bevat 11 activiteiten, waarvan er inmiddels 3 hebben plaats gevonden. Vanaf 1 april staan de volgende activiteiten op het programma: • 24 april • 9 mei • 13 juni • 20 september • 11 oktober

Excursie bij IHC Hydrohammer Lezingendag Heibaarheid en Trillingen Lezingenmiddag Damwandveldproef Lezingenmiddag afstudeerders TU-Delft afdeling Geotechniek Waterbouwdag

Geotechniekdag Op 31 oktober 2001 vindt voor de eerste maal de Geotechniekdag plaats ter ere van het volmaken van de vijfde jaargang van het vaktijdschrift Geotechniek. Deze dag vindt plaats in het Chassé-theater in Breda. Iedereen die met geotechniek te maken heeft, ontmoet elkaar rond een congres en kennismarkt over geotechniek. Het thema van de Geotechniekdag is: Bouwen aan de stad Meer informatie, ook over de mogelijkheden om deel te nemen aan de kennismarkt, wordt binnenkort verspreid.

• 31 oktober Geotechniekdag • 22 november Lezingenmiddag Recente ontwikkelingen in de (spoor-)wegenbouw • 13 december Lezingenmiddag CUR-commissies In het programmaboekje is per activiteit een toelichting gegeven en is het programma met de sprekers afgedrukt. Voor tussentijdse informatie is bij elke activiteit een telefoonnummer of website adres vermeld. Het programmaboekje kan worden aangevraagd bij het secretariaat van de afdeling voor Geotechniek van het KIvI: Ir. A.A.M. Venmans, Postbus 5044, 2600 GA Delft, telefoon (015) 2518467, telefax (015) 2518555, e-mail A.A.M.Venmans@DWW.RWS.MinVenW.NL XVth ICSMGE te Istanbul Van 27 t/m 31 augustus 2001 vindt in Istanbul, Turkije de 15de Internationale Geotechniek Conferentie plaats. Vanuit Nederland zijn voor deze conferentie 19 abstracts ingediend die alle door de congresorganisatie zijn geaccepteerd. De Nederlandse bijdragen zijn inmiddels naar de congresorganisatie gestuurd, nadat deze door de afdeling voor Geotechniek zijn beoordeeld op wetenschappelijk gehalte, relevantie voor de beroepspraktijk en presentatie.

WAT VINDEN DE LEZERS VAN GEOTECHNIEK? In het najaar van 2000 vond een onderzoek onder de lezers van Geotechniek plaats. Als totaalbeoordeling gaven de lezers Geotechniek gemiddeld het cijfer 7,6. Degenen die het enquêteformulier terug zonden, waren vooral te spreken over de diepgang van de artikelen, de lay-out en de kwaliteit van de illustraties. Een drietal aspecten scoorde een wat lager gemiddelde: de informatie over vakpublicaties, de informatie over congressen en cursussen en de verhouding tussen tekst en advertenties. Aan de lezers werd ook gevraagd over welke onderwerpen meer of minder moet worden gepubliceerd. Uit de antwoorden blijkt, dat Geotechniek wordt gezien als een blad waar vooral over Grondmechanica, Funderingstechnieken, Ondergronds bouwen en Projecten wordt gepubliceerd. Men vindt overwegend dat daar voldoende over wordt gepubliceerd: meer mag, minder hoeft niet. Uit de beantwoording blijkt tevens, dat de lezers vinden dat

Geotechniek meer aandacht moet besteden aan een drietal onderwerpen: Veldonderzoekstechnieken, Regelgeving en het Buitenland. De redactie was ook erg benieuwd naar de mening van de lezers over de verschijningsfrequentie. Het grootste deel van de lezers (75%) vindt 4 x per jaar een goede frequentie. De rest zou Geotechniek 6 x (19%) of nog vaker willen ontvangen. Aan de hand van de rapportcijfers en de vele suggesties en aanvullende opmerkingen is de redactie bezig te bekijken welke wensen op korte termijn kunnen worden gerealiseerd en welke op wat langere termijn. In sommige gevallen zal de organisatie rond het uitbrengen van het vaktijdschrift enigszins moeten worden aangepast. De redactie gaat dat niet uit de weg, maar niet alle wensen zijn te realiseren. Vooralsnog blijft de verschijningsfrequentie 4 x per jaar. Alleen bij speciale gelegenheden zullen extra uitgaven worden overwogen.

april 2001

| Geotechniek | 113


CURSUSSEN GEOTECHNIEK Stichting Postacademisch Onderwijs (PAO) Alle cursussen die door PAO-Delft in 2001 worden aangeboden zijn opgenomen in een eind 2000 verschenen cursusboek. Gedurende het cursusjaar kunnen er veranderingen in de programmering ontstaan, onder andere door het inlassen van actuele onderwerpen. Op www.pao.tudelft.nl is het actuele cursusaanbod te vinden. Voor belangstellenden op het gebied van de geotechniek zijn de volgende cursussen van belang: • 22, 23 mei Trekpalen • 6, 7 november Draagvermogen van bouwterreinen • 13, 14 november Trillingshinder en infrageluid in de bebouwde omgeving • 22, 23 november Toegepaste grondverbeteringstechnieken in de grond-, weg- en waterbouw • 29, 30 november Sleufloze technieken • 12 december Folieconstructies voor verdiepte aanleg van infrastructuur

Avondcursus Geotechniek In het najaar van 2001 wordt op 6 donderdagavonden van 18.30 uur tot 21.15 uur een cursus Geotechniek georganiseerd met als onderwerp "Het ontwerpen van grondkerende constructies met geavanceerde modellen". Deze cursus wordt georganiseerd door PAO in samenwerking met CUR en de afdeling voor Geotechniek van het KIvI. De cursus is een vervolg op en een verdieping van de door het KIvI in samenwerking met Elsevier Opleiding & Advies georganiseerde cursus CGF1 en op de PAO-cursus "Damwandconstructies en bouwputten". De voorlopige indeling van de cursus is als volgt: 1. Inleiding 2. Theorie grondmodellen 3. Toepassing EEM bij damwandconstructies 4. Bepaling grondparameters 5. Heien en trillen 6. Beïnvloeding omgeving De startdatum voor de cursus is waarschijnlijk 8 november 2001. De cursus zal in Delft worden gegeven. Het definitieve programma zal op de website van PAO worden geplaatst.

Nog geen abonnement op het vakblad Geotechniek/ Geokunst? Bel: 010 - 425 65 44 Fax: 010 - 425 72 25 E-mail: educom@xs4all.nl


Profile for Uitgeverij Educom

Geotechniek april 2001  

Vijfde jaargang nummer 2 april 2001 Onafhankelijk vakblad voor het Geotechnische werkveld

Geotechniek april 2001  

Vijfde jaargang nummer 2 april 2001 Onafhankelijk vakblad voor het Geotechnische werkveld

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded