__MAIN_TEXT__
feature-image

Page 1

GEOTECHNIEK Onafhankelijk vaktijdschrift voor het geotechnische werkveld

9e jaargang - nummer 4 oktober 2005

Een oog voor de archeoloog. De waarde van boormethoden uit de geotechniek voor de archeologie Grondstabilisatie met hoogovencement: verharding en duurzaamheid. Stabilisaties voor de boortunnel van RandstadRail Ervaring met een bijzonder heiwerk in Tilburg inclusief

PREPAL BULLETIN pagina 67 t/m 74

GEOKUNST

pagina 55 t/m 65

De activiteiten van TC33: Geotechnics of Soil Erosion geotechniek_2005#5.indd 1

8/31/05 4:23:29 PM


������������������ ����������� ����������� �������������� �������������������� ������������������� �������������������� ���������� ���������������� �������������������� ������������������� ������������������ ����������� ���������������� �������������������� ������������������� ������� ��������������� �������������� ���������������������

�������������� ����������� ������������� �������������� ���������������� ������������� ������������� ��������� ������������ ��������������������� ���������������������

�������������������������������������������������� ������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ��������������������������������������������������� ����������������������������������������������������� ���������� ���������������������������������������������� ����������������������������������������������������� ���������������������� ��������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������

VOOR FUGRO KENT GEOTECHNIEK GEEN GRENZEN Fugro is actief op het gebied van: • Grondonderzoek • Funderingsadviezen • Bemalingsadviezen • Bouwrijp maken • Stedelijk grondwaterbeheer • Geotechnische risico-analyses • Uitvoeringsbegeleiding • Monitoring • Materiaalkundig onderzoek GEOTECHNIEK MILIEU ONDERZOEK

MARINER

FUGRO INGENIEURSBUREAU B.V. / FUGRO ENGINEERS B.V. Veurse Achterweg 10, 2264 SG, Leidschendam Tel: 070-311 13 33/ 070-311 14 44

www.fugro.nl Untitled-1 1 geotechniek_2005#5.indd 2

30-11-2004 15:29:02 8/31/05 4:24:42 PM


Studiedagen Van de Perre Symposium ‘Underground Space Use and the Environment’ 4 oktober 2005, COVRA, Vlissingen organisatie: Hogeschool Zeeland, COB, VOR, KIVI NIRIA Geotechniekdag 11 oktober 2005, Chassé Theater, Breda organisatie: KIVI NIRIA, Afdeling voor Geotechniek Waterbouwdag 12 oktober 2005, De Flint, Amersfoort organisatie: CUR Betondag 2005 17 november 2005, De Doelen, Rotterdam organisatie: Betonvereniging Innovatieforum 22 november 2005, Ingenieurshuis, Antwerpen organisatie: TI-KVIV, Genootschap Grondmechanica & Funderingstechniek

Cursussen Grondwateroverlast en –onderlast in de bebouwde omgeving 12 en 13 oktober 2005 in Delft organisatie: PAO MPile: 3D modelleren van paalgroepen 13 oktober 2005 in Delft organisatie: GeoDelft Aan de grond zitten start 1 november 2005 (en bij voldoende animo ook op 3 november 2005) in Delft (4 wekelijkse middagen) organisatie: GeoDelft Monitoring- en inspectietechnieken en -methodes voor kades en dijken 8 en 9 november 2005 in Delft organisatie: PAO i.s.m. STOWA en Rijkswaterstaat DWW Modellering van bronbemalingen 9 november 2005 in Delft organisatie: GeoDelft Grondonderzoek en parameterbepaling 11 november en 2 december 2005 in Delft organisatie: PAO Keuring van zand en klei voor de GWWsector 16 en 17 november 2005 in Delft organisatie: PAO

geotechniek_2005#5.indd 3

agenda

Sleufloze technieken: ontwikkelingen ten behoeve van ontwerp en uitvoering 22 en 23 november 2005 in Delft organisatie: PAO i.s.m. NSTT Ontwerp en uitvoering van kademuren 22, 23 en 29 november 2005 in Delft organisatie: PAO Grondverbeteringstechnieken, State of the Art 29 en 30 november 2005 in Delft organisatie: PAO Geotextiele zandelementen in waterbouwkundige constructies 7 december 2005 in Delft organisatie: PAO i.s.m. CUR

Grondmechanica en Funderingstechniek 2 (basis)(CGF2) start 10 januari 2006 in Utrecht en 12 januari 2006 in Delft (14 wekelijkse lesavonden) organisatie: Elsevier opleiding & advies i.s.m. KIVI NIRIA, Afdeling voor Geotechniek Grondmechanica en Funderingstechniek 1 (vervolg)(CGF1) start 17 januari 2006 in Delft en 19 januari 2006 in Utrecht (14 wekelijkse lesavonden) organisatie: Elsevier opleiding & advies i.s.m. KIVI NIRIA, Afdeling voor Geotechniek

Beurzen en congressen 10 th International Conference on Piling and Deep Foundations 31 mei – 2 juni 2006, Amsterdam organisatie: DFI/EFFC www.pilinganddeepfoundations.com 5 th International Congress on Environmental Geotechnics 26 – 30 juni 2006, Cardiff, Wales organisatie: ISSMGE en de British Geotechnical Association (BGA) www.grc.cf.ac.uk/5iceg/ International Conference on Physical Modelling in Geotechnics 4 – 6 augustus 2006, Hong Kong organisatie: Hong Kong University of Science and Technology www.icpmg2006.ust.hk VI European Conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering 6 – 8 september 2006, Graz, Oostenrijk organisatie: Technische Universität Graz www.geotechnical-group.TUGraz.at

X IAEG Conference 2006 - Engineering geology for tomorrow’s cities 6 – 10 september 2006, Nottingham, Engeland organisatie: IAEG en de Engineering Group of the Geological Society of London www.iaeg2006.com/

29. Baugrundtagung mit Fachausstellung Geotechnik 27 – 30 september 2006, Bremen, Duitsland organisatie: Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT) www.dggt.de/ 14 th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 24 – 27 september 2007, Madrid, Spanje organisatie: ISSMGE www.issmge.org

Informatie en aanmelding Betonvereniging www.betonvereniging.nl +31-(0)182-53 92 33 COB www.cob.nl +31-(0)182-54 06 60 CROW www.crow.nl +31-(0)318-69 53 00 CUR www.cur.nl +31-(0)182-54 06 00 Elsevier opleiding & advies www.elsevieropleidingen.nl +31-(0)78-625 37 53 GeoDelft www.geodelft.nl tel. +31-(0)15-269 35 00 KIVI NIRIA www.kiviniria.nl +31-(0)70-391 98 90 KOAC-WMD www.koac-npc.nl +31-(0)55-543 31 00 NGO www.ngo.nl +31-(0)30-605 63 99 NSTT www.nstt.nl +31-(0)182-56 73 80 PAO www.pao.tudelft.nl +31-(0)15-278 46 18 Plaxis b.v. www.plaxis.nl +31 - (0)15-251 77 20 TI-KVIV www.ti.kviv.be +32-(0)3-260 08 40

8/31/05 4:25:55 PM


Geotechniek wordt mede mogelijk gemaakt door:

Hoofdsponsor

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

HUESKER

Agent voor Nederland

Veurse Achterweg 10, 2264 SG Leidschendam Tel. 070 - 311 13 33

Infra, Funderingstechnieken en Engineering Postbus 1526, 3430 BM Nieuwegein Tel. 030 - 285 31 45

Gendt (Gld) Tel.: 0481 - 424721 Delft Tel.: 015 - 2855580 Beverwijk Tel.: 0251 - 261800

CECO B.V. Klipperweg 14 6222 PC Maastricht Tel. 043 - 352 76 09

Sponsors België: Gemeentewerken Rotterdam, Galvanistraat 15, 3029 AD Rotterdam Tel. 010 - 489 69 22

Vierlinghstraat 17, 4251 LC Werkendam Tel. 0183 - 40 13 11

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

Kleidijk 35, 3161 EK Rhoon Tel. 010 - 503 02 00 IJzerweg 4, 8445 PK Heerenveen Tel. 0513 - 63 13 55

4

geotechniek_2005#5.indd 4

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

Boskalis bv Natte en droge infrastructuur ‘s-Gravenweg 399 - 405 3065 SB Rotterdam Postbus 4234 3006 AE Rotterdam Tel. 010 - 28.88.777 Fax 010 - 28.88.766

Vlasweg 9 4782 PW Moerdijk Tel. 0168 - 38 58 85

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

Arcadis, Postbus 33, 6800 LE Arnhem Tel. 026 - 377 89 11

Kubus 121, 3364 DG Sliedrecht Tel. 0184 - 61 80 10

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

Rijksstraatweg 22F 2171 AL Sassenheim Tel. 071 - 301 92 51

Zuidoostbeemster, Tel. 0299 - 433 316 Almelo, Tel. 0546 - 532 074 Oirschot, Tel. 0499 - 578 520 Ede, Tel. 0318 - 437 639

GeoMil Equipment B.V. Röntgenweg 22 2408 AB Alphen aan den Rijn Tel. 0172 - 427 800 Fax 0172 - 427 801

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:26:33 PM


Van de Redactieraad

colofon

Het reguliere oktobernummer van Geotechniek wordt deels voor en deels na de zomer-

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. Geotechniek, jaargang 9, nummer 4, oktober 2005 Uitgave Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347-b, 3023 GB Rotterdam Tel. 010 - 425 65 44 Fax 010 - 425 72 25 E-mail: info@uitgeverijeducom.nl

teurs en andere betrokkenen gaande te houden en om het productieproces zo goed moge-

lijk te laten verlopen. Als afsluiting van het productieproces wordt deze rubriek geschreven, zodat desgewenst kan worden ingehaakt op de laatste ontwikkelingen in de geotechnische branche. Omdat het schrijven van deze rubriek na de vakantie plaatsvindt, bestaat de neiging om met de in de vakantie opgedane buitenlandse ogen naar de uitoefening van ons

vakgebied in Nederland en België te kijken. Ook ditmaal is de inhoud van deze rubriek geïnspireerd door het buitenland, maar niet zozeer door een buitenlandse reis, maar door te

surfen op internet.

Op de site van de International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE) kan via de juliuitgave van ‘ISSMGE News’ een artikel worden gedownload van

Uitgever/bladmanager Robert Diederiks

Professor Heinz Brandl uit Oostenrijk, van 1997 tot 2001 Europees vice-president van de

ISSMGE. In het artikel laat hij zijn gedachten gaan over de ethische en filosofische kanten

Redactieraad Alboom, ir. G. van Barends, prof. dr. ir. F.B.J. Berg, dr. ir. P. van den Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Calster, ir. P. van Deen, dr. J.K. van Diederiks, R.P.H. Diepstraten, ir. E.M.J. Doornbos, ing. S. Eijgenraam, ir. A.A. Graaf, ing. H.C. van de Graaf, ir. H.J. van der Habib, ir. A. Hannink, ir. G. Huiden, ir. E.J. Jonker, ing. A. Kant, ing. M. de

vakantie samengesteld. Het is voor de uitgever een kunst om de communicatie met de au-

Knol, ir. J. Kooistra, ir. A. Mathijssen, ir. F.A.J.M. Meel, ir. R. van der Ramler, ir. J.P.G. Rook, J. Rijkers, drs. R.H.B. Schouten, ir. C.P. Schrier, ir. J.S. van der Seters, ir. A.J. van Smienk, ing. E. Staveren, ir. M.Th. van Teunissen, ir. E.A.H. Thooft, dr. ir. K. Visser, ing. G.T. Vos, ir. M. de Ypma, ir. M.J.

Redactie Berg, dr. ir. P. van den Diederiks, R.P.H. Hannink, ir. G. Kant, ing. M. de Mathijssen, ir. F.A.J.M. Thooft, dr. ir. K. Vormgeving DLMA.nl i.s.m. Uitgeverij Educom BV Abonnementen Nederland (5 nrs. per jaar, excl. specials) Gratis op aanvraag indien men behoort tot één van de lezersgroepen. Abonnementen buitenland (5 nrs. per jaar, excl. specials) bedrijvenabonnement € 100,- (excl. 6% btw), € 80,- (incl. 6% btw), particulier abonnement Nabestellingen en lezersservice E-mail: info@uitgeverijeducom.nl © Copyrights Uitgeverij Educom BV - oktober 2005 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.

van ons vakgebied. Het artikel verwoordt gedachten die ook leven in kringen van Geoforum en bevat voor liefhebbers veel rake citaten van grootheden op deze aardbol. Het artikel is te lang om in zijn geheel hier te behandelen, maar enkele passages zijn te aardig om ze niet even te noemen.

Brandl wijst o.a. op het grote spanningsveld tussen theorie en praktijk: het niveau van de

geotechniek is in de afgelopen 25 jaar geweldig toegenomen. Dat betekent echter niet dat

alles maar kan worden berekend. Toch komt er volgens hem een “point-and-click” generatie boven drijven van witte boorden ingenieurs, zonder voldoende praktijkervaring. De wereld wordt digitaler, of we dat nu leuk vinden of niet, maar praktische voorbeelden en erva-

ringskennis blijven belangrijk in de geotechniek. De koppeling tussen theorie en praktijk wordt nog het beste verwoord met de uitspraak ”Er is niets praktischer dan een goede theorie”.

Brandl signaleert een zekere tendens om zaken zo moeilijk mogelijk voor te stellen.

Dan gaat het over theorieën die in de praktijk onbruikbaar zijn, of overdreven kwaliteits-

borging, maar ook over artikelen en voordrachten die alleen door ingewijden te volgen zijn. Brandl vindt dit een ongewenste ontwikkeling: het is veel moeilijker om echt gecompliceerde problemen op een duidelijke manier te presenteren dan om relatief simpele methoden

en theorieën op een kunstmatige wijze te compliceren.

In het artikel van Brandl komt ook de term ‘geopoker’ voor. Het is duidelijk wat hij bedoelt:

risico’s nemen is onderdeel van het vakgebied, maar het moet wel ergens op zijn gebaseerd. Dat ‘geopoker’ is ontstaan, wijdt hij aan hevige concurrentie, tijdsdruk, zuinigheid en ge-

brek aan kennis. Daardoor is het aantal calamiteiten toegenomen, ondanks het sterk toegenomen niveau van de geotechniek.

Het begrip ‘geopoker’ lijkt een mooie uitbreiding van de Nederlandse en Belgische geotechnische vocabulaire. In de inmiddels alweer oude Van Dale van 1999 komt dit begrip niet

voor, evenmin als het begrip ‘grondroerder’. Of deze begrippen wel voorkomen tussen de

9.000 nieuwe woorden in de nieuwe Van Dale, is nog niet bekend. U vindt ze al wel in Geo-

techniek en als we deze begrippen de komende drie jaar ook regelmatig in de kranten kun-

nen laten afdrukken, komt ze te zijner tijd ook in Van Dale. Of we daar naar moeten streven, is zeker voor wat betreft ‘geopoker’ maar de vraag, misschien moeten we alleen inzetten op het begrip ‘grondroerder’. Wat dat begrip nu eigenlijk betekent, leest u in deze Geotech-

niek. Maar niet alleen dat, ook in dit nummer is weer gezocht naar een evenwicht tussen praktijk- en theoriegerichte onderwerpen.

© ISSN 1386 - 2758

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 5

Ir. G. Hannink

R.P.H. Diederiks

Voorzitter van de redactieraad

Uitgever

5

8/31/05 4:26:38 PM


Advertentie VWS Geotechniek: 225 mm x140 mm Full Colour

• Geotechnisch ontwerp en detailengineering • Risicobeschouwing • Uitvoeringsoptimalisatie en kostenramingen • Geofysische metingen, zoals een uniek systeem voor lekdetectie

Gefundeerd bouwen aan de toekomst!

Postbus 525, 3440 am Woerden, t +31 (0)348 43 52 54, info@vwsg.nl

Geo Techniek

geotechniek_2005#5.indd 6

hjGrontmij

• Funderingstechnieken • Kadeconstructies • Waterkeringen • Onderbouw wegen en spoorwegen • Ondergronds bouwen • Grondverbeteringstechnieken • Grondonderzoek en interpretatie • Restauratiewerken

Postbus 203 3730 AE DE BILT

www.grontmij.com geotechniek@grontmij.nl

De basis voor mooi werk

8/31/05 4:26:54 PM


INHOUDSOPGAVE Geotechniek Agenda

3

Van de redactieraad

5

Actueel

8

Belangrijke mededeling

11

CUR-info

12

Vraag en antwoord

14

KIVI NIRIA

16

Afstudeerders bij TU-Delft

18

(Internationale) Technische Commissies

21

Een oog voor de archeoloog. De waarde van boormethoden uit de geotechniek voor de archeologie

22

OvergeconsolideerdePleistocene kleilagen in relatie tot het funderingsontwerp van de HSL-Zuid in Noord-Brabant

30

Het berekenen van horizontaal belaste paalgroepen

36

Ervaring met een bijzonder heiwerk in Tilburg

42

Grondstabilisatie met hoogovencement: verharding en duurzaamheid. Stabilisaties voor de boortunnel van RandstadRail

48

Geokunst Van de redactie

56

Ecoduct met wanden van gewapende grond te Bierbeek in de N25 Leuven-Nijvel

57

Eigenschappen bentonietmat op AVI-bodemas na 5 jaar stabiel

61

Werkzaamheden werkgroep 3 van de TC (Technical Comittee) 189

64

Prepal Bulletin “Wapening van ongesnelde paalkoppen doorverbinden, kan dat ook?” “Jazeker!”

Lhoist Nederland Minervum 7412 4817 ZG Breda Tel. +31 (0)76 587 50 51 Lhoist Western Europe Parc des Collines 50 1300 Wavre, België Tel. +32 (0)10 23 38 11 e-mail info@lhoist.com Smet-F&C nv Oude Markt 1 B - 2480 Dessel, België Tel. +32 (0)14 38 96 96 e-mail info@smetf-c.be

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 7

68

Franki Geotechnics B Avenue Edgard Frankignoul 2 - 1480 Saintes, België Tel. +32 (0)2 / 391 46 46 Atlasstraat 2 - 8680 Koekelare, België Tel. +32 (0)51 / 58 88 81 Fundex Kustlaan 118 - 8380 Zeebrugge, België Tel. +32(0)50 54 41 64 de Waal nv Voshol 6a - B-9160 Lokeren, België +32(0)9 340 55 00 e-mail info@dewaalpalen.be

7

8/31/05 4:27:06 PM


‘Grondroeren’ moet veiliger en met minder schade Grondroerder is de officiële term in de wet- en regelgeving en in de normalisatie voor iemand die in de grond graaft. De term geldt voor iedereen die de grond ‘beroert’. In ons land wordt de directe schade aan kabels en leidingen als gevolg van graafwerkzaamheden conservatief geschat op 40 miljoen euro per jaar. De gevolgschade, zoals bedrijfsstilstand, is nauwelijks te overzien en is onder meer afhankelijk van ongevallen ten gevolge van de beschadigingen van kabels en leidingen. Volgens heel voorzichtige schattingen is die gemiddeld jaarlijks nog eens twee keer zo groot als de directe schade, dat wil zeggen 80 miljoen euro. Het Nederlands Normalisatie-instituut NEN heeft in opdracht van het Ministerie van Economische Zaken onderzoek gedaan naar de schade aan kabels en leidingen door graafwerkzaamheden en kwam tot de conclusie dat de grondroerder lang niet altijd schuld heeft aan de ontstane schade. Ook de beheerders van kabels en leidingen valt in een aantal gevallen wat te verwijten, bijvoorbeeld omdat een kabel op een andere plaats ligt dan is aangegeven, of dat er ergens een kabel of leiding ligt zonder dat deze op een tekening voorkomt. Ook gebeurt het dat een grondroerder de verkeerde tekeningen krijgt opgestuurd, of dat de stapel tekeningen niet compleet is. Een bijkomend praktisch probleem is dat de bodem in Nederland zo vol ligt met kabels en leidingen, dat een machinist niet altijd zo voorzichtig kan graven, dat hij een leiding op tijd in de gaten heeft. Doelstelling van het uitgevoerde onderzoek is een betere informatie-uitwisseling tussen de beheerders van kabels en leidingen en de grondroerders. Deze moeten nu een melding van graafwerkzaamheden doen bij KLIC (Kabels en Leidingen Informatie Centrum), waarna zij van alle kabel- en leidingbeheerders een tekening krijgen met daarop aangegeven welke kabels of leidingen van hen daar lopen. Dit systeem werkt niet goed genoeg. De oplossing die de onderzoekers voorstellen, is voor de hand liggend en qua idee eenvoudig: maak alles digitaal, online, via het web. Deze oplossing vraagt wel om een onvoorwaardelijke deelname van alle partijen, wat neerkomt op een wettelijke verplichting. Door alle gegevens te digitaliseren en te standaardiseren, kunnen veel meer gegevens worden gekoppeld. Dat werkt sneller, efficiënter en voorkomt fouten. Ook de procedures kunnen worden gestandaardiseerd en de betrokken partijen die zich daaraan houden, kunnen worden gecertificeerd. Een nieuwe norm kan als formele afspraak gaan gelden. De huidige normen NEN 1738 en NEN 1739 dateren van 1964 en voldoen thans niet meer. Het onderzoeksrapport ‘Verplichte informatie-uitwisseling Ondergrondse Kabels en Leidingen’ is door NEN aangeboden aan het Ministerie van Economische Zaken. Parallel aan dit onderzoek is er in opdracht van het Ministerie van VROM een beleidsonderzoek uitgevoerd door het Centrum Ondergronds Bouwen (COB) over de ruimtelijke ordening van de ondergrond.

Rapport ‘Continue verdichtingscontrole’ verschenen Continue verdichtingscontrole (CVC) is een meetsysteem waarmee al tijdens de verdichting door de walsmachinist zelf het resultaat van de verdichtingsinspanning kan worden gecontroleerd. De methode kan in potentie locaties in het werk met afwijkende grondeigenschappen detecteren. CROW-rapport 05-02 ‘Continue verdichtingscontrole’ gaat in op de vraag of deze controle een goed alternatief is voor de geldende opleveringscontrole. De mate van verdichting van de ophoging, het zandbed en een eventuele steenfundering in een weglichaam heeft grote invloed op de kwaliteit en levensduur van de gehele wegconstructie. De controle op de kwaliteit van verdichting is daarom erg belangrijk. Met de traditionele verdichtingscontrole wordt slechts een zeer klein grondvolume gecontroleerd en pas nadat de verdichting is uitgevoerd. Met de CVC wordt van iedere m2 informatie verkregen al tijdens de verdichting. Het sterke punt van deze methode is dat een meer homogene verdichting kan worden bereikt en dat het de potentie heeft om locaties in het werk met afwijkende grondeigenschappen te detecteren. Op basis van de toepassing van de CVC-methodiek in het buitenland is een protocol ontwikkeld voor de toepassing in Nederland. In een aantal proefvakken is dit getest. Het rapport bevat de resultaten van dit onderzoek. Het verband tussen de CVC-waarde en de dichtheid blijkt helaas slechts indicatief. Een betere relatie is er te leggen tussen de CVC-waarde en de dynamische stijfheid. Het rapport vormt dan ook de basis voor een voortzetting van het onderzoek naar de toepassing van CVC in Nederland. CROW-rapport 05-02 ‘Continue verdichtingscontrole’ telt 105 pagina’s en kan worden gedownload via www.crow.nl. Een papieren versie van het rapport kost € 32 (inclusief BTW en verzendkosten binnen Nederland).

Gewijzigd bouwbesluit van kracht Op 1 september 2005 is het gewijzigde Bouwbesluit ingevoerd. Op die datum is ook een serie aanpassingen in de door het Bouwbesluit aangewezen normen van kracht geworden. Bij de geotechnische normen treden geen grote inhoudelijke veranderingen op. Alleen de verwijzing naar NEN 6740 vanuit NEN 6702 is op een andere wijze geregeld. Hiermee is bij de opstelling van de tweede drukken van NEN 6740 (en NEN 6743 en NEN 6744) al rekening gehouden. De verwachting is thans dat de tweede drukken van deze drie geotechnische normen nog dit jaar zullen verschijnen.

actueel 8

geotechniek_2005#5.indd 8

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:27:08 PM


Europese tak van DFI opgericht In mei is de Europese tak van het Deep Foundations Institute (DFI) opgericht. Deze wereldwijde, van oorsprong Amerikaanse organisatie brengt een breed scala aan betrokkenen bij de funderingsbranche bijeen: aannemers, adviseurs, ontwerpers, leveranciers van materieel en ook onderzoekers en wetenschappers. DFI is in 1976 opgericht in de staat New Jersey als een niet-commercieële scholingsactiviteit en is sindsdien een technische groep bedrijven en individuen die nauw betrokken zijn bij funderingswerken. De organisatie voorziet de leden van bijvoorbeeld kennis van nieuwe technieken en biedt de bedrijfstak seminars, scholingsconferenties en workshops. DFI heeft tot nu toe negen keer, in samenwerking met hogescholen en universiteiten, een grote jaarlijkse internationale bijeenkomst georganiseerd. In 2006 wordt de tiende conferentie in Amsterdam gehouden, in 2007 is men in Shanghai te gast. Beoogd voorzitter van de Europese tak is de Nederlander ing. Sikko Doornbos, directeur van Terracon Funderingstechniek bv., die wordt bijgestaan door mr. Henk de Koning van de NVAF, de Nederlandse Vereniging Aannemers Funderingswerken. Beoogd penningmeester is Maurice Bottiau, de Belgische vice-voorzitter van de EFFC, de Europese federatie van aannemers van funderingswerken.

Symposium Introductie Eurocodes in Nederland Ontwerpers, aannemers, fabrikanten van bouwproducten, medewerkers van Bouw- en Woningtoezicht, kortom iedereen die bij de bouw betrokken is, krijgt binnenkort in meer of mindere mate te maken met de Europese bouwvoorschriften, de Eurocodes. Op dit moment rollen ze met enige regelmaat van de Europese band en wordt er binnen de NEN-normsubcommissies gewerkt aan het opstellen van de Nationale Bijlagen. Het symposium ‘Introductie Eurocodes in Nederland’ is bedoeld om iedereen bij te praten over de stand van zaken en de te verwachten ontwikkelingen. Het zal plaatsvinden op dinsdagmiddag 18 oktober 2005 in de Technische Universiteit Delft, Gebouw Civiele Techniek. Deelname aan dit symposium is gratis! Het blijft deze middag bij informatie op hoofdlijnen. Wel zullen ook de plannen worden aangekondigd voor de meer vakinhoudelijke cursussen over de verschillende Eurocodes zoals die onder andere gepland zijn door de Betonvereniging en Bouwen met Staal, Stichting Postacademisch Onderwijs (PAO), NEN en KIVI NIRIA. Verder wordt u geïnformeerd over de voorbeelden, achtergronddocumentatie en softwareproducten die in het kader van het Europese Leonardo Da Vinci programma zijn ontwikkeld en na het symposium zonder kosten van internet gedownload kunnen worden. Programma 13.00 uur: ontvangst met koffie/thee en broodjes • 13.00 uur: Opening Prof.dr.ir. J.C. Walraven, TU Delft, voorzitter TGB Plenair • De Eurocodes Prof.dr. H. Gulvanessian, BRE Watford United Kingdom • Introductie Eurocodes in Nederland Drs.ir. L.J. Buth, NEN en Dr.ir. C. van der Thillart, VROM • National Annexes: • Algemeen en belastingen Prof.ir. A.C.W.M. Vrouwenvelder, TNO Bouw/TU Delft • Beton Ir. F.B.J. Gijsbers, TNO Bouw • Geotechniek Prof.ir. A.F. van Tol, GeoDelft • Staal Prof.ir. F.S.K. Bijlaard, TU Delft • Staal-beton Prof.ir. J.W.B. Stark, Stark Partners • Eurocode voorbeeldenboeken Leonardo da Vinci programme Dr. M. Holicky, Klockner Institute Praag • Eurocode Glas Prof.Dr.-Ing. Dr.h.c. G. Sedlacek, RWTH, Aken • 17.00 uur: Aansluitend borrel

Schreudersprijs 2005 De Stichting A.M. Schreuders onderscheidt met de Schreudersprijs 2005 ook ditmaal weer degene(n) die de meest aansprekende ondergrondse innovatie realiseerde(n). De Schreudersprijs wordt dit jaar voor de vierde keer uitgereikt. De winnaar in 1999 was het projectteam Sijtwende. Een spraakmakend project: aanleg van een (deels verdiepte) binnenstedelijke wegverbinding, in combinatie met bovengrondse bouw van woningen en kantoorpanden. De eervolle vermelding ging naar de ontwikkelaars van de industriële tunnelbouw methode (ITM). In 2001 was architecte Francine Houben de winnares. De jury roemde haar ondergrondse uitbreiding van een monumentale kantoorvilla. Eervol werd het projectteam Zuidas vermeld voor het door hen ontwikkelde dokmodel. De Schreudersprijs 2003 werd toegekend aan ABT & Henket en partners voor de ondergrondse uitbreiding van de Hogeschool voor de Kunsten in Arnhem. Volgens de jury is van de nood om ondergronds te bouwen een deugd gemaakt. Het ontwerp zorgt namelijk voor een zeer unieke beleving van de ondergrond. De Schreudersprijs 2005 zal worden uitgereikt op de jaarlijkse COB (mid)dag in december.

Meer informatie: www.pao.tudelft.nl

actueel Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 9

9

8/31/05 4:27:10 PM


1

DAP-PL-3226.00 Akkreditiert nach DIN EN ISO/IEC 17025

B ouwen met Bouwen

2

Als een belangrijke internationale producent van geokunststoffen met meer dan 40 jaar ervaring bieden wij overtuigende technische oplossingen en bewezen veilige optimalisaties voor uw projecten met HUESKER geokunststoffen in de:

Geotechniek (Spoor) Wegenbouw Stortplaatsen Waterbouw

geokunststoffen!

������������������������������������������������

Advies, ondersteuning ontwerp en realisatie - wereldwijd. "Geosynthetics made by HUESKER betrouwbaar door ervaring!"

3

4

HUESKER projecten in geotechniek, stortplaatsen, waterbouwwerken en infrastructuur (wegen en spoorwegen): 1) Paalfundering met geogrid grondwapening, Rotterdam 2) Wegreconstructie met asfaltwapening, Den Helder 3) Landaanwinning IJburg met stabiliseringsweefsel 4) Geluidswal Betuweroute uit gewapende grond

CECO B.V.

Klipperweg 14 . 6222 PC Maastricht Tel.: 043 - 3 52 76 09 . Fax: 043 - 3 52 76 03 E-mail: info@cecobv.nl . Web: www.cecobv.nl

HUESKER

HUESKER Netherlands Ing. C.A.J.M. Brok Tel.: 073 - 50 30 653 huesker.brok@hccnet.nl

Bezoek onze web site

Agent voor Nederland

Bouwen met geokunststoffen

Zeker, flexibel, kostenbewust

www.huesker.com Afdichten . Wapenen . Draineren . Filtreren . Beschermen . Stabiliseren . Scheiden . Inpakken

������������������������

�����������������������������

�����������

���������������

�������������������������

������������������������������������

�������������

������������������������������

����������������������

�������������

���������

�������������������

������

������

������������������

�����������������������������������

������������������������

��������������������������������

��������������

����������������������������

�����������������

�����������������

��

��

��

���

�������������������������������

geotechniek_2005#5.indd 10

������������ ���������

��� ������� ���� �������� ������ ������������ ��� ������� ������ ������ ������������

������������

��� ������� ��� ������ ������������ �� ������� �������� ������ ������������

����������� �� ������

� � � � � � � � � � � � � � � � �

������ � ������ �

� � � � � � � � � � � � � � � �

8/31/05 4:27:23 PM


Belangrijke Mededeling Geachte lezer, Het oktobernummer van Geotechniek is alweer de laatste uitgave in 2005. Het is opnieuw

met zorg samengesteld en u ontvangt het tezamen met twee speciale uitgaven: een Engelstalige editie ter gelegenheid van de onlangs gehouden 16e internationale Geotechniek

conferentie in Japan en een ‘special’ gewijd aan de tweejaarlijkse, altijd druk bezochte

Geotechniekdag in Breda.

In 2006 verschijnt de tiende jaargang van Geotechniek. Zoals sommigen van u wellicht nog weten, is Geotechniek destijds gestart als een vaktijdschrift waarop een ieder zich tegen betaling kon abonneren. Na enkele jaren is een ommezwaai gemaakt naar een volledig door bedrijven en instellingen gesponsord vaktijdschrift met een grote oplage en een

gratis verspreiding naar de lezers. Op dat moment ging het in de geotechnische branche

goed en daardoor kon een kwalitatief hoogwaardig vaktijdschrift voor het geotechnische werkveld in de markt worden gezet.

Sindsdien heeft Geotechniek zich ontwikkeld tot een alom gewaardeerd vaktijdschrift met enkele katernen, een aantal inhoudelijke artikelen, diverse rubrieken voor verschillende lezersgroepen en met actueel nieuws uit de branche. Er kwamen economisch mindere

tijden, maar verminderde inkomsten door het afvallen van sponsors konden steeds voor

een deel worden gecompenseerd met andere, nieuwe sponsors.

In 2005 zijn er weliswaar nieuwe sponsors bijgekomen, maar de balans slaat dit jaar voor het eerst naar de negatieve kant uit: het vakblad heeft met verminderde inkomsten te

maken. Dit wordt m.n. veroorzaakt door de vaak afwachtende houding van adverteerders

en sponsors vanwege het slechte economisch tij. Helaas zijn er daarom maatregelen nodig om de exploitatie van Geotechniek voor de nabije toekomst weer gezond te maken.

Eén van de noodzakelijke maatregelen is , na jaren van geheel kosteloos toezenden van

Geotechniek, u, als vaste lezer, een bijdrage in de verzendkosten van het vakblad te vragen. Weliswaar als vrijwillige bijdrage, maar wij hopen vurig dat u allen niet massaal verzuimd om deze bijdrage die wij van u vragen aan ons over te maken. Deze gelden zijn voor ons

cruciaal om ook in 2006 het vakblad op eenzelfde wijze als voorheen te kunnen blijven versturen.

Met het niet overmaken van de gevraagde tegemoetkoming in de verzendkosten loopt u dus het risico het vakblad niet meer regelmatig te ontvangen!

Om deze reden treft u in deze uitgave van Geotechniek een acceptgiro aan, waarmee u

kunt meehelpen de continuïteit van Geotechniek te verzekeren. Ik verzoek u vriendelijk om met een vrijwillige bijdrage van € 12,50 voor de verzendkosten in 2006, uw waardering

voor Geotechniek uit te drukken. Indien u geen gebruik maakt van ingesloten acceptgiro of

deze niet aantreft in het vakblad, kunt u uw bijdrage ook overmaken op bankrekening-

nummer 60.59.59.293 t.n.v. Uitgeverij Educom BV, Rotterdam o.v.v. bijdrage verzendkosten

Geotechniek.

Met vriendelijke groet, R.P.H. Diederiks, Uitgever

GEOTECHNIEK

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 11

11

8/31/05 4:27:29 PM


cur info Plaxis Sinds begin jaren ’90 wordt in CUR-verband continu bewerkt aan de verdere ontwikkeling van Plaxis. Een groot aantal bedrijven uit binnen- en buitenland heeft zich verenigd in de zgn. Plaxis Development Community – PDC. Het sterke punt ervan is dat gezamenlijk wordt afgesproken welke ontwikkelingen in Plaxis prioriteit hebben. Enerzijds is dat van belang voor de Plaxis organisatie. Immers op deze manier wordt een goed zicht verkregen op de wensen van dit gezamenlijke deel van de markt. Anderzijds geldt voor de deelnemende bedrijven in de PDC dat zij gezamenlijk communiceren over ontwikkelingen en zich sterk kunnen maken dat deze ontwikkelingen ook daadwerkelijk worden gerealiseerd. Daarnaast profiteren de PDC-leden door de ontwikkelde Plaxis producten te verkrijgen tegen een jaarlijkse financiële contributie. Inmiddels heeft de PDC aangegeven welke ontwikkelingen in de komende jaren van belang zijn. Interesse om deel te nemen in de PDC? Mail naar fred.jonker@cur.nl

GeoTechNet: een Europees thematisch netwerk voor de geotechniek Zoals eerder gemeld is GeoTechNet een Europees netwerk met als doel om te zorgen dat de Geotechniek uitdrukkelijker op de Europese onderzoeksagenda komt te staan. Op dit moment zijn 50 organisaties uit 17 landen lid van GeoTechNet. De leden bestaan uit opdrachtgevers, onderzoekinstellingen, adviesbureaus, aannemers en toeleveranciers. Het netwerk is vooral gericht op de volgende onderwerpen: ∑ Eurocode 7: gericht op het bevorderen van de invoering van Eurocode 7 en de NA’s (National Annexes). • Design methods: gericht op het bevorderen van het gebruik van innovatieve en kosteneffectieve ontwerpmethoden zoals FEM (Finite Element Methods) en OM (Observational Methods). • Human impacts: gericht op aanbevelingen voor verbetering van de gezondheid en veiligheid bij geotechnische werkmethoden. • Environmental impacts: gericht op het verminderen van de negatieve effecten van geotechnische werkmethoden op het milieu. • Natural disasters: gericht op het verminderen van de risico’s van rampen waarbij de geo-

techniek een belangrijke rol speelt: dijkdoorbraken, aardverschuivingen en aardbevingen. Op 14 en 15 november 2005 zal het afsluitende symposium gehouden worden. Dan zullen de resultaten van het Netwerk op het gebied van bovenstaande onderwerpen gepresenteerd en besproken worden. Tevens zullen internationale experts een visie geven op bovenstaande onderwerpen, mede aan de hand van aansprekende projecten. Het symposium zal worden gehouden bij GeoDelft. Meer informatie is te vinden op de website: www.geotechnet.org. Op dit moment is er een discussie gaande over de toekomst van het netwerk. Het Europese project wordt eind 2005 afgerond. Op bovenvermeld symposium zal besproken worden op welke manier de continuïteit van het netwerk vorm gegeven zal worden. Daarbij komt ook de vraag aan de orde welke rol de Nederlandse geotechnische gemeenschap daarbij wil en kan vervullen. Gedacht wordt aan een nauwe relatie met KIVI-NIRIA Geotechniek en een groep van grote Europese onderzoekinstellingen, waaronder GeoDelft. Meer informatie: joop.koenis@cur.nl.

CUR-Aanbeveling Zandwinputten en Oeverinscharing In opdracht van VIBO, een samenwerkingsverband van Rijkswaterstaat en Provincies, wordt er gewerkt aan het opstellen van de CUR-Aanbeveling Zandwinputten en Oeverinscharing (eerder ook wel genoemd: Zandwinputten en Taludstabiliteit). Langs de randen van zandwinputten kunnen taludinstabiliteiten dan wel oeverinscharingen ontstaan, die kunnen leiden tot schade aan de omgeving. De Aanbeveling is van belang voor al diegenen die betrokken zijn bij zandwinning: vergunningaanvragers, vergunninghouders, vergunningverleners (Rijkswaterstaat en provincies), adviesbureaus, exploitanten van zandzuigers, baggeraars en kennisinstellingen. Begin juli 2005 is de Aanbeveling in concept gereed gekomen. Op dit moment wordt de Aanbeveling voorgelegd aan de belanghebbenden om draagvlak te verkrijgen voor de aanbevelingen. Naar verwachting zal de CUR-aanbeveling eind 2005 verschijnen. Meer informatie: joop.koenis@cur.nl.

Handboek Kademuren nu ook in Engelse versie In september jl. verscheen de Engelse versie van het CUR-handoek Kademuren, het handboek voor ontwerp, uitvoering en beheer van kademuren. Na publicatie van de Nederlandstalige versie in 1993, waarvoor veel belangstelling bestond, is gewerkt aan de vertaling van dit standaardwerk in een Engelse versie. Deze is voor Nederlandse bedrijven en instellingen verkrijgbaar bij de CUR voor € 195,- (incl. BTW en verzendkosten). Voor bestellingen: tel. 0182 54 06 00, zie ook www.cur.nl. Relaties buiten Nederland kunnen het boek bestellen bij Balkema Publishers, zie www.balkema.nl.

Geheel herziene versie Handboek Damwandconstructies Op de Geotechniekdag van 11 oktober 2005 is de 4e geheel herziene uitgave gepresenteerd van het handboek Damwandconstructies (CUR-publicatie 166). Het handboek Damwandconstructies is in oktober 1993 verschenen. In de 2e druk (mei 1994) en in de 3e druk (maart 1997) is een aantal correcties verwerkt, maar in feite is het handboek vanaf de 1e druk inhoudelijk niet meer gewijzigd. De ontwikkelingen hebben echter in de afgelopen jaren niet stil gestaan. Te noemen zijn onder meer: • Het verschijnen van Eurocode 3 (met name deel 5) en Eurocode 7. • De damwandproef te Pernis, waaruit voor de praktijk belangrijke conclusies zijn getrokken over plastische scharnieren en scheve buiging. • Nieuwe inzichten over de effectiviteit van inbrengmethoden van damwanden en de gevolgen daarvan voor de omgeving. • Nieuwe technieken ter voorkoming en ter detectie van lekkages. Het handboek was toe aan een grondige vernieuwing. Die is nu gerealiseerd. Deze nieuwe uitgave is gesplitst in twee handzame en bij elkaar behorende delen, gebundeld in een cassette: • deel 1: de handleiding, met daarin alle relevante informatie voor ontwerp en uitvoering; • deel 2: een uitgebreide toelichting van de achtergronden van de ontwerpberekeningen en uitvoering en beheer van damwandconstructies.

cur info 12

geotechniek_2005#5.indd 12

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:27:36 PM

WS-


������� ������� �������

��������������� ����������������� ������������������ �� ��

�������

�����������

�������

��������������������� �������������� ������������������ ������������������

�� ���� �

��

�� �� �� �� ��

�������� � ������� ������ ������� ��

���� ������� ������������������� ������������������������������ ��������������������������������� ���������������������������������������

� � � � � � � � � � � � � �� � �

���������� ���������������������� �������������������� ������������

�� ����

���� ���� �������������������

� � �� � � � � � � � � � � � � � � � ��� � � � � � � �� �� ��������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������

�����������������������������������������������������

��������������������������������� �����������������������������

���������������

�����������������

�������������

��������������������������������� WS-240x297.indd 1 geotechniek_2005#5.indd 13

31-08-2005 13:35:17 8/31/05 4:27:43 PM


Deze rubriek bevat vragen en antwoorden ontleend aan de examens CGF1, de (vervolg-)cursus Grondmechanica en Funderingstechniek, georganiseerd door Elsevier Opleiding & Advies in samenwerking met de Afdeling voor Geotechniek van KIVI NIRIA. De rubriek beoogt inzicht te verschaffen in de wijze van oplossen van enigszins vereenvoudigde, maar daarmee nog niet eenvoudige, theoretische en praktische problemen op het vakgebied. De rubriek verschijnt met medewerking van Elsevier Opleiding & Advies en de betrokken docenten, onder verantwoordelijkheid van de redactie van Geotechniek.

Project In figuur 1 is een doorsnede getekend over een te bouwen dok van grote afmetingen. Het zal in grote lijnen als volgt worden uitgevoerd. Na het aanbrengen van de damwanden wordt op een diepte van NAP –x m een ‘waterdichte’ injectielaag aangebracht. Vervolgens wordt ‘in den droge’ ontgraven tot een niveau van NAP –11 m. Na het ontgraven wordt op de bodem van de ontgraving een drainagesysteem aangelegd. Hierop komt dan de 1 m dikke gewapende betonvloer. De stijghoogte van het grondwater beneden NAP –15 m ligt maximaal op NAP. Ook de grondwaterstand is NAP. In de gebruikstoestand wordt in het drainagesysteem een waterstand van NAP –11 m gehandhaafd. De gegevens van de verschillende grondlagen zijn in figuur 1 aangegeven.

?

Vraag 1:

Teken het verloop met de diepte van de grondspanning, de waterspanning en de effectieve spanning (korrelspanning), voordat met de uitvoering van het dok wordt begonnen.

=

Antwoord 1:

?

Vraag 2:

In figuur 2 zijn de verschillende spanningsverlopen aangegeven.

Hoe groot moet x (de diepte van de injectielaag) zijn om ‘opbarsten’ van de grond binnen de put tijdens de uitvoering te voorkomen?

\ Figuur 1 Doorsnede van de gereed gekomen dokvloer

=

Antwoord 2:

De rekenwaarde van de waterdruk onder de injectielaag op een diepte van NAP –x m is: px;d = x . γd , ofwel : px;d = 10 . x De ontgravingsdiepte is NAP –11 m, waaruit voor de rekenwaarde van het gewicht van de grondkolom boven de injectielaag volgt: Gd = (15 – 11) . (19/1,1) + (x – 15) . (20,5/1,1) Gd = 69 – 280 + 18,6 . x Volgens art. 14.3 van NEN 6740 moet gelden: px;d ≤ Gd , ofwel: 10 . x ≤ 69 – 280 + 18,6 . x , waaruit volgt 8,6 . x ≥ 211 , ofwel

x ≥ 24,5 m

?

Vraag 3:

=

Antwoord 3:

Als de afvoer via het drainagesysteem per m2 dokvloer ten gevolge van door de injectielaag sijpelend water qdrain = 0,01 l/s bedraagt, hoe verlopen dan de grondspanning, de waterspanning en de effectieve spanning in de dokvloer in verticaal A?

De betonvloer moet worden geperforeerd om water dat door de injectielaag sijpelt, te kunnen afvoeren, anders zal er zich tegen de onderkant van de betonvloer een hoge waterdruk kunnen opbouwen die tot opbarsten van de vloer kan leiden. Er kan ook een drainagesysteem worden gemaakt juist onder de vloer, zoals in figuur 1 is geschetst. De lekkage q moet dan door het drainagesysteem worden afgevoerd. Dat betekent een opwaartse stroming waarvan het debiet per m2 putdoorsnede qdrain = 0,01 l/s bedraagt. Dit debiet is dus constant over de hoogte van het pakket tussen de injectielaag

vraag en antwoord 14

geotechniek_2005#5.indd 14

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:27:49 PM


en de onderkant van de vloer (= niveau in drainput). De kleihoudende zandlaag heeft een 10 x lagere doorlatendheid dan het zand. Het potentiaalverschil over de zandlaag zal dus van geen betekenis zijn ten opzichte van het potentiaalverschil over de kleihoudende zandlaag. Voor de kleihoudende zandlaag geldt: Q = 0,01 l/s , ofwel 10 -5 m3/s H is de hoogte van de laag = 4 m, dus is: i = ΔH/h = ΔH/4 k (doorlatendheid) = 10 -5 m/s en q = k.i , dus 10 -5 = 10 -5. ΔH/4 Dus is ΔH = 4 m. Hieruit volgt dat de waterspanning u op de scheiding van kleihoudend zand en zand wordt: u

NAP –15 m = (ΔH + h) x 10 = 80 kN/m2 ,

Zie de waterspanningslijn in figuur 2. In het zand verloopt de waterspanning vrijwel hydrostatisch.

\ Figuur 2 Verloop van de grondspanning, de waterspanning en de effectieve spanning

vraag en antwoord Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 15

15

8/31/05 4:27:55 PM


KIVI NIRIA Titel artikel

Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground, TC 28 Congres in Amsterdam Technische Commissie 28 van de International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, kortweg TC 28 organiseert eens in de drie jaar een internationaal congres over geotechnische aspecten bij ondergronds bouwen in slappe grond. Toen drie jaar geleden de vraag aan de orde kwam, waar de volgende conferentie gehouden zou moeten worden en Klaas Jan Bakker in een korte presentatie liet zien wat er in Nederland zoal ondergronds gebouwd zou gaan worden (N/Z lijn, RandstadRail), was het snel beslist waar het volgende congres gehouden zou moeten worden: in Amsterdam. Een nationaal organisatiecomité met ondersteuning van het congresbureau van KIVI NIRIA hebben de organisatie op zich genomen. Drie jaar later, 15 – 17 juni jl. was het dan zo ver. Prof. Arnold Verruijt mocht de spits afbijten met een openingslezing over de ontwikkelingen in de ondergrondse bouw in Nederland. Hij toonde fraaie beelden onder andere hoe bij de bouw van de eerste metro in Rotterdam in de jaren 60 midden in de Coolsingel een ‘kanaal’ was aangelegd om de tunnelbuizen te kunnen plaatsen. De noodzaak om andere methoden te gaan onderzoeken voor het maken van een tunnel in stedelijke gebieden in Nederland kon nauwelijks beter worden aangetoond. Verruijt liet zien hoe onder andere via een missie naar Japan in de 90-er jaren boortunnels in Nederland zijn geïntroduceerd.

\ Foto 1 De voorzitter van TC 28, Prof. Robert Mair, en

de voorzitter van het organisatiecomité, Dr. KLaas Jan Bakker tijdens de opening van het congres.

afdeling Geotechniek Over die boortunnels gingen de eerste twee sessies. Prof. Frits van Tol behandelde als “General Reporter” wat de invloed is van het boren van tunnels op funderingen en gebouwen in de omgeving. Prof. Charles Ng van Hong Kong ging in op de techniek van het Tunnelboren. Soms zijn de omstandigheden te moeilijk of de risico’s te groot en zijn mitigerende maatregelen nodig. Prof. H. Akagi uit Japan liet zien wat er allemaal mogelijk was, maar concludeerde ook dat de beste mitigerende maatregel bestaat uit het zorgvuldig boren met een zo gering mogelijk volumeverlies. De eerste dag werd beëindigd met een “special lecture” van Prof Robert Mair uit Cambridge. Hij is 10 jaar voorzitter van TC 28 en liet zien wat de ontwikkelingen waren op het gebied van boren van tunnels in de laatste 10 jaar. Hij noemde twee gebieden waar kennis en begrip duidelijk waren toegenomen. Opmerkelijk was daarbij dat op twee van die drie gebieden onderzoek dat in Nederland is uitgevoerd in het kader van de praktijkonderzoeken rondom de boortunnels werd genoemd als toonaangevend. Dat betrof de onderzoeken naar de invloed van het boren van een tunnel op bestaande paalfunderingen en het onderzoek naar de interactie tussen grout-lining en ondergrond. De tweede dag kwamen de ontwikkelingen op numeriek gebied aan de orde. Prof. Helmut Schweiger uit Oostenrijk moest 33 papers de revue laten passeren, en slaagde daarin voortreffelijk. Omdat gestreefd wordt naar steeds kleinere vervormingen, is het niet meer voldoende om aan te tonen dat een boorfront niet bezwijkt, maar moeten ook de elastische vervormingen worden berekend. Monitoring stond hierna op het programma. Monitoring als registratiemiddel en als onderdeel in de “Observational Method”. De laatste sessie ging over diepe ontgravingen. Dr. S. Boone liet als General Reporter zien wat er mogelijk is. Ook werd onderzoek getoond waarmee de invloed van diepwanden op paalfunderingen is onderzocht. Het technische gedeelte van deze dag werd besloten met een Special Lecture over diepe bouwputten van Nick Shirlaw uit Singapore. Hij liet zien wat er allemaal is gepresteerd in de zachte zeeklei waarop Singapore is gebouwd. Hij liet ook zien wat er mis is gegaan waaronder het instorten van een

33 m diepe bouwput vorig jaar juni. Die laatste bouwput gaf bij ondergetekende tegenstrijdige gevoelens. Het is interessant om te zien wat er gebeurt als het mis gaat (zolang je er zelf niet bij betrokken bent). Het ging dramatisch mis, een onvoorstelbare hoeveelheid verwrongen staal en afgeschoven klei, zo erg dat men het geplande station maar ergens anders gebouwd heeft. Een interessant voorbeeld van bezwijken totdat je je realiseert dat hierbij vier mensen om het leven zijn gekomen en dat die slachtoffers mogelijk voorkomen hadden kunnen worden als iemand zich op tijd had gerealiseerd dat de vervormingen wel erg groot werden. Hiermee was het theoretische gedeelte van het congres beëindigd, Echter de traditie van de TC 28 congressen vereist dat er ook nog een praktisch gedeelte is. Na een avond met drankjes op het VOC-schip “Amsterdam” en een diner in het Scheepvaart Museum waren er de volgende morgen technische excursies. De deelnemers konden keizen tussen de volgende projecten: de N/Z lijn, RandstadRail en de HSL. Het TC 28 congres in Amsterdam was een geslaagd congres. Er waren 190 deelnemers uit 36 verschillende landen, een record voor een TC 28 congres. De General Reporters hadden goede samenvattingen gemaakt van de artikelen, de opening lecture en de special lectures waren van hoog niveau. Verder was er een levendige discussie, zowel tijdens de presentaties als gedurende de postersessies. Dat alles levert hopelijk weer voldoende inspiratie om ondergronds bouwen in slappe grond in de komende jaren beter, veiliger en met minder omgevingshinder uit te voeren. Adam Bezuijen

\ Foto 2 Excursies zijn een belangrijk onderdeel van het

TC 28 congres. Werkzaamheden voor de Noord/Zuid lijn onder het Centraal Station in Amsterdam.

kivi niria 16

geotechniek_2005#5.indd 16

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:28:39 PM


Titel artikel

KIVI NIRIA is dĂŠ Nederlandse beroepsvereniging van en voor ingenieurs, opgeleid aan universiteiten en hogescholen, en vormt een hoogwaardig technisch kennis- en kennissennetwerk. Hiermee maakt KIVI NIRIA, het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs, het belang van techniek zichtbaar in onze samenleving en ondersteunt ingenieurs bij het uitoefenen van hun belangrijke taak. Ingenieurs staan aan de basis van innovatie, doordat zij hun technische kennis weten toe te passen ten behoeve van ontwikkeling in de maatschappij.

Waarom een Afdeling Geotechniek? Geotechniek volgens Van Dale: de toegepaste wetenschap, die zich bezighoudt met het gedrag van grond en rots, ten behoeve van het ontwerpen en uitvoeren van grond- en kunstwerken. Dit klinkt erg abstract, maar in de praktijk zijn er maar weinig ingenieurs die niet met geotechniek te maken krijgen. Denk maar eens aan de fundering van een weg of gebouw, het aanbrengen van waterdichte schermen bij een bodemsanering of het verplaatsen van grond bij het baggeren of boren van een tunnel. Daarom dus een Afdeling Geotechniek.

Aanmelden of meer informatie over KIVI NIRIA Geotechniek ? Meer informatie over de Afdeling Geotechniek kunt u vinden op www.kiviniria.nl/geo of bij Marty Herrmann, KIVI NIRIA Kamer TU Eindhoven, tel. (040) 247 29 49 (ma t/m vrij 10.00 - 14.00 u), e-mail: kiviniria@tue.nl. Meer informatie over KIVI NIRIA: www.kiviniria.nl.

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 17

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

17

8/31/05 4:28:51 PM


\ Figuur 2 Vervorming van nagels aan weerszijden van een glijvlak. Uit de figuur blijkt dat wanneer de nagel meer even-

wijdig aan het glijvlak wordt geplaatst, bij een gegeven horizontale verplaatsing Δx, de relatieve verplaatsing Δl tussen

\ Figuur 1 Bouwfasering bij aanbrengen grondnagels

grond en nagel toeneemt.

bij TU-Delft door ing. H.J. Everts (docent) In deze rubriek wordt een samenvatting gegeven van het afstudeerwerk van die studenten Civiele Techniek aan de Technische Universiteit Delft, die afstudeerden in de Geotechniek. Dit keer wordt het werk besproken van ir. B. de Boer en ir. M.N.H. Teunissen, die beide afstudeerden bij prof. ir. A.F. van Tol.

\ Figuur 3 Schematisatie nagels in Plaxis 2D; dwarsdoor-

snede dijklichaam

Veilig vernagelen ir. B. de Boer Bastiaan de Boer is in maart 2005 afgestudeerd op het onderwerp “veilig vernagelen” van taluds. Door het aanbrengen van nagels in een massief kan de stabiliteit worden vergroot, zie figuur 1. In geval van bijvoorbeeld een dijk betekent dat, dat die dijk kan worden opgehoogd zonder het dijklichaam te verbreden. Onderdeel van de studie vormde hoe het effect van het vernagelen in de berekeningen kan worden gekwantificeerd. Daartoe is voor een analytische en een numerieke benadering gekozen. De analytische methode is gebaseerd op de methode Bishop. Voor de numerieke benadering zijn 2Den 3D-Plaxisberekeningen gemaakt. In de analytische benadering worden de stabiliserende

krachten gevormd door de schuifkrachten en trekkrachten in de nagels die heersen in het doorsnijdingsvlak van een glijcirkel met een nagel. Daarbij is een nagel beschouwd als een ligger op een verende bedding. De nagels kunnen in de analyse bezwijken door: • een overschrijding van de schuifspanningen in de staaf; de staaf schuift af; • een te grote trekspanning in de staaf; de staaf breekt; • een te grote schuifspanning in het grensvlak nagel-grond; de nagel wordt uit of door de grond getrokken; • een te grote grondspanning op de staven van de nagels. In dat geval wordt de staaf als een bot mes in verticale richting door de grond getrokken. Uit de analyses bleek dat de nagels het meest effectief zijn, indien deze in het punt waar ze de glijcirkel snijden, zoveel mogelijk in een richting evenwijdig aan de raaklijn aan de cir-

\ Figuur 4 Schematisatie nagels in Plaxis 3D; boven:

smalle schijf uit een dijklichaam, waarin twee nagels

zijn geplaatst. Onder: bovenaanzicht van verplaatsingen (blauw) en rekken (geel-rood). In het midden zijn de

twee nagels zichtbaar in de omgeving waarvan de verplaatsingen klein, maar de rekken groot zijn.

\ Figuur 5 Toename stabiliteitsfactor SF als functie van de

afstand van de nagels h.o.h., de plaats van de ankers en de helling, waaronder deze geplaatst zijn.

afstudeerders 18

geotechniek_2005#5.indd 18

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:29:19 PM


\ Figuur 7 Elasticiteitsmodulus van behandeld veen als

functie van de wijze van mengen en testmethode. Lab-

lab-VPP wil zeggen dat het monster in het laboratorium is gemengd en beproefd; de beproeving vond plaats

met een Vrije Prisma-proef. Bij alle overige proeven zijn de monsters in situ gemengd. De Menard-proef is een in situ-proef. De overige beproevingen vonden in het laboratorium plaats.

\ Figuur 6 Toename van de sterkte van veen als functie van de tijd.

kel worden geplaatst, zie figuur 2. In de Plaxis-berekeningen is vooral aandacht besteed aan hoe met Plaxis in een 2D-berekening een 3D-probleem als het onderhavige kan worden gemodelleerd, zie de figuren 3 en 4. De resultaten weken weinig af van die van een echte 3D-berekening, zie figuur 5. De studie is uitgevoerd bij VWS-Geotechniek.

kwaliteitscontrole van gestabiliseerde grondkolommen ir. M.N.H. Teunissen Michiel Teunissen is in april 2005 afgestudeerd op de kwaliteitscontrole van gestabiliseerde grondkolommen. Daaronder worden grondkolommen verstaan die zijn gemaakt met de mixin-place techniek. Met een soort slagroomklopper wordt binnen een cilinder de grond versne-

den. Als de boor op diepte is, wordt de rotatiesnelheid verhoogd, wordt de boor getrokken en wordt gelijktijdig kalk en/of cement toegevoegd. Het bindmiddel kan met water worden vermengd en geĂŻnjecteerd (de natte methode), maar kan ook droog worden aangebracht, onder gelijktijdige toevoeging van lucht (droge methode). Het stabiliseren van grondkolommen is te zien als een grondverbeteringstechniek, waarbij de stijfheid en sterkte van de grond toeneemt, zie figuur 6. Als toepassing kan worden gedacht aan het verminderen van de zetting in geval van ophogingen, het stabiliseren van taluds, het verhogen van de stabiliteit van diepwandsleuven of als grond- en waterkerende constructie. De kwaliteit van de gestabiliseerde kolommen hangt onder andere af van de hoeveelheid en het soort bindmiddel, de grondsoort, de rotatie- en treksnelheid van de boor en de vorm van de boorkop. Voor op-

drachtgevers is het moeilijk om te toetsen, of de aannemer de grond in voldoende mate heeft verbeterd. In de studie is voor verschillende toepassingsgebieden geĂŻnventariseerd met welke in-situ- of laboratoriumproeven getoetst kan worden of aan de bestekseisen is voldaan. Uit de resultaten van proeven op monsters uit het project Sint Franciscus Driehoek te Rotterdam bleek een groot verschil tussen de stijfheid van monsters die in het lab zijn gemengd en monsters die in situ zijn vervaardigd, zie figuur 7. Voor de stijfheid bedroeg dit verschil ongeveer een factor 50 en voor de sterkte een factor 7. Tenslotte is in de studie nog aandacht besteed aan de horizontale grondverplaatsing die ontstaat tijdens het maken van de grondkolommen. Deze bleek binnen een afstand van 5 m tot de kolommen meerdere centimeters te kunnen bedragen.

afstudeerders Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 19

19

8/31/05 4:29:23 PM


We let you penetrate the world

In 1932 ontwikkelden wij als de Goudsche Machinefabriek, naar ideeën van Prof. Barentsen, het eerste sondeerapparaat. Vandaag doen wij nog altijd waar wij het beste in zijn: Het ontwikkelen en produceren van sondeerapparatuur voor betrouwbaar en efficiënt bodemonderzoek, gericht op de toekomst. En vanzelfsprekend kunt u van GeoMil Equipment nog steeds de kwaliteit en service verwachten zoals u die al jaren van ons gewend bent.

Ontwikkeling, fabricage en verkoop van sondeerapparatuur De originele "Goudsche" sondeerkwaliteit

Al 70 jaar gekopieerd, nooit geëvenaard!

GeoMil Equipment B.V.

Postbus 620 2400 AP Alphen a.d. Rijn Röntgenweg 22 2408 AB Alphen a.d. Rijn

Tel. +31 (0) 172 427 800 Fax +31 (0) 172 427 801 E-mail info@geomil.com

www.geomil.com

����������������������� �

���������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������ ���������������������� �������������� �������������������� ����������� ������������������

��������������������������� ����������������� ��������������������� ����������������� ��������������������� ���������������������

����������������������������������� � � ����������������������������� � � ��������������������� � ������ � ���������������� � �������������������� � ���� ��������� ���������������� � ����������������������� ���������� � ����������������� � � ����������������� � �������� � � ��������� � ������������������ � ������� � � � �������������������

����������������������������

geotechniek_2005#5.indd 20

������

�������������������

���������������� ���������� �������� � ��������� ������� �

� � � � �

��������������������������� � ����������������������� ���������������������� ������������������ � ������������������

8/31/05 4:29:44 PM


internationale

technische commissies

TC 33: Geotechnics of Soil Erosion Technische commissies spelen een belangrijke rol in het voortraject van de normontwikkeling, niet alleen nationaal, maar ook internationaal. De International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE) is de internationale beroepsvereniging van geotechnici waaronder momenteel ongeveer 25 internationale technische commissies (TC’s) ressorteren. De Europese landen kennen daarnaast nog een aantal specifieke Europese technische commissies (ETC’s). In deze uitgave van Geotechniek worden de activiteiten van TC 33: Geotechnics of Soil Erosion beschreven. Deze internationale commissie houdt zich op hoofdlijnen bezig met erosie van grond en de gevolgen voor de standzekerheid van waterbouwkundige constructies, een terrein dat zowel geotechnici als hydraulici aanspreekt. Tijdens de realisatie van de Nederlandse Deltawerken zijn uitgebreide studies verricht naar lokale verdiepingen als functie van de tijd. Binnengaats van de Stormvloedkering in de Oosterschelde zijn verdiepingen van 30 m opgetreden. De totale waterdiepte bedraagt anno 2005 ongeveer 50 m. In de voorbereiding van deze bouwwerken is niet alleen het erosieproces in ogenschouw genomen, maar ook de geotechnische aspecten, zoals zettingsvloeiingen en afschuivingen. Door het losgepakte zand in het Zeeuwse zijn deze fenomenen nog steeds actueel. Mede daarom is de totale lengte van de bodembescherming zowel buiten- als binnengaats van deze stormvloedkering meer dan 1 km lang. In de Verenigde Staten is TC 33 actief in het drastisch verminderen van het aantal “scourcritical” bruggen. In de jaren negentig zijn diverse bruggen ingestort en anno 2005 kunnen ongeveer 30.000 bruggen tijdens hoogwater bezwijken. Als gevolg hiervan zijn de Amerikanen zeer geïnteresseerd in de wijze waarop wij in Nederland met het dimensioneringsproces van brugpijlers en kribben omgaan. Niet alleen in de Verenigde Staten, maar ook in Nieuw Zeeland en het Verre Oosten lopen waterbouwkundige constructies door

lokale erosiewerking gevaar voor verlies van de stabiliteit. In Duitsland lopen verschillende studies voor het in kaart brengen van het ontgrondingsproces nabij windmolens op zee. Nederland anticipeert op deze ontwikkelingen en houdt de vinger aan de pols inzake het ontgrondingsproces in havens door scheepsschroeven. Verder wordt het ontgrondingsproces rondom rivierkribben en de innovatieve vormen ervan gerelateerd aan het maatgevend hoogwater en de daarbij geldende veiligheid. Deze onderwerpen zijn in 2000 in Melbourne tijdens een workshop over erosie en ontgronding besproken onder leiding van prof. J.L. Briaud (voorzitter TC 33). Aansluitend zijn twee succesvolle conferenties in College Station, Texas (2002) en Singapore (2004) belegd. In november 2006 zal de derde internationale conferentie over Soil Erosion (ICSE-3) in Amsterdam worden gehouden. Het betreft een driedaagse conferentie waarin naast de inhoudelijke, theoretische thema’s ook ruimte wordt geboden om cases in toepassingsgebieden te kunnen bespreken. Het organiserend comité van de conferentie heeft de volgende toepassingsgebieden gedefinieerd: • Rivierwerken • Havens • Kusten • Offshore constructies

Overzicht van de Technische Commissies van de ISSMGE TC 1: TC 2: TC 3: TC 4: TC 5: TC 6: TC 8: TC 9: TC 10: TC 16: TC 17: TC 18: TC 19: TC 20: TC 23: TC 28: TC 29: TC 31: TC 32: TC 33: TC 34: TC 35: TC 36: TC 37: JTC 1:

Offshore and Nearshore Geotechnical Engineering Physical Modelling in Geotechnics Geotechnics of Pavements Earthquake Geotechnical Engineering Environmental Geotechnics Unsaturated Soils Frost Geotechnics Earth Reinforcement Geophysical Testing in Geotechnical Engineering Ground Properties from In-Situ Testing Ground Improvement Deep Foundations Preservation of Historic Sites Geotechnical and Professional practice Limit State Design in Geotechnical Engineering Underground Construction in Soft Ground Conditions Laboratory Stress Strain Strength Testing of Geomaterials Education in Geotechnical Engineering Engineering Practice of Risk Assessment and Management Geotechnics of Soil Erosion Prediction Methods in Large Strain Geomechanics Geotechnics of Particulate Media Foundation Engineering in Difficult Soft Soil Conditions Interactive Geotechnical Design Joint TC with Sister Societies ISRM and IAEG on Landslides

De inhoudelijke thema’s bestrijken allerlei aspecten van ontgrondingen, zoals relevante parameters en processen, in relatie tot de geometrie van de waterbouwkundige constructies in bovengenoemde velden. Bij de opzet wordt verder gestreefd naar een natuurlijke verdeling tussen belasting (hydraulica) en sterkte (geotechniek). dr. ir. G.J.C.M. Hoffmans voorzitter Organiserend Comité ICSE-3 G.J.C.M.Hoffmans@DWW.RWS.MinVenW.NL

technische commissies Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 21

21

8/31/05 4:30:01 PM


Een oog voor de archeoloog

De waarde van boormethoden uit de geotechniek voor de archeologie Drs. M. Hissel Amsterdams Archeologisch Centrum Universiteit van Amsterdam Dr. H. van Londen Amsterdams Archeologisch Centrum Universiteit van Amsterdam Ing. L. Tiggelman GeoDelft, Delft

SA MENVATTI NG Het verdrag van Valletta heeft als doelstelling archeologische waarden te beschermen, zo mogelijk ter plaatse in de bodem. Voorafgaande aan bouwwerkzaamheden moet daarom bepaald worden óf er archeologische waarden in de ondergrond zitten. Traditioneel worden in de archeologie vooral de guts- en de Edelmanboor toegepast. Technieken uit de geotechniek zouden er een meerwaarde kunnen hebben. Aan de hand van drie veld-vergelijkingen is de waarde van verschillende boortechnieken beoordeeld aan de hand van een aantal archeologisch-inhoudelijke en een aantal logistieke criteria.

Dr. J.K. van Deen GeoDelft, Delft Het Europese verdrag van Valletta (1992) is bepalend voor het huidige archeologiebeleid in Nederland. Het verdrag heeft als doelstelling archeologische waarden te beschermen, zo mogelijk ter plaatse in de bodem. De Nederlandse regelgeving schrijft daarom sinds kort voor dat voorafgaande aan bouwwerkzaamheden bepaald moet worden of er archeologische waarden in de ondergrond aanwezig zijn: het zogenaamde inventariserend archeologisch onderzoek. De resultaten van dat onderzoek moeten een uitspraak mogelijk maken óf er archeologische waarden aanwezig zijn, en welke dat dan zijn. Dat leidt dan weer tot een beslissing of de bouw kan aanvangen (eventueel met beperkende voorwaarden) of dat er opgegraven moet worden. Door het Verdrag van Valletta wordt nu veel vaker archeologisch onderzoek uitgevoerd dan vroeger. Om innovaties in de sector te bevorderen heeft Senter, het agentschap van het ministerie van Economische Zaken op innovatiegebied, in 2002 een stimuleringsprogramma Technologie en Archeologie ingesteld, vanuit de gedachte dat het archeologische erfgoed in Nederland beter ontsloten en beheerd kan worden door nieuwe toepassingen van (bestaande) technologieën uit andere vakgebieden. In de geotechniek zijn in de loop van de jaren verschillende boortechnieken ontwikkeld die mogelijk waarde zouden kunnen hebben voor het inventariserend onderzoek. Het Amsterdams Archeologisch Centrum van de Universiteit van Amsterdam en GeoDelft vonden elkaar in een project om de kwaliteit van geotech-

22

geotechniek_2005#5.indd 22

nische boorsystemen en werkwijzen voor de archeologische vraagstelling van het inventariserend onderzoek te kwantificeren.

‘vrijgeven van het terrein’, ‘opgraven’ of ‘behoud in situ’ en over beheersmaatregelen op de korte en de lange termijn.

Tot op heden zijn bij archeologisch inventariserend veldonderzoek de guts- en de Edelmanboor de meest toegepaste boortechnieken. Die systemen zijn toepasbaar tot betrekkelijk geringe diepte, het is lichamelijk belastend werk en de interpretatie in weer en wind is uitvoerder- en weersafhankelijk. Voor het zoeken naar vondsten als stukjes vuursteen, botjes of houtskool-partikels die door zeven van het boormateriaal worden gevonden, is het type boormethode niet zo kritisch. Naast ‘vondsten’ is de archeoloog echter ook geïnteresseerd in het opsporen van bewoningslagen. Bewoningslagen kenmerken zich door veel subtielere kenmerken zoals laagsgewijze verkleuringen en vragen dus meer ongestoorde monsters. Qua schaalgrootte is het eerstvolgende alternatief om archeologische waarden in de grond te ontdekken, het graven van proefputten of proefsleuven, met een omvang op meterschaal. Dat is duur, en vanuit archeologisch perspectief ‘meer destructief’.

De archeologische waarde van een locatie wordt door verschillende aspecten bepaald. Allereerst is het natuurlijk de vraag óf er überhaupt iets ligt. Daarna komen de vragen wat er dan precies ligt: vragen over het type complex (grafveld, nederzetting, ...), de uitgestrektheid in de diepte en in horizontale zin, de conserveringstoestand, de gaafheid, de datering en de bodemopbouw. Om over deze aspecten een uitspraak te kunnen doen, wordt er in de boringen (of in de proefput) gezocht naar indicatoren. De meest voor de hand liggende indicator bestaat uit vondstmateriaal zoals aardewerk, vuursteen, houtskooldeeltjes, botjes, graankorrels en andere objecten. Naast deze ‘tastbare’ indicatoren kan er ook gezocht worden naar sporen zoals die van oude greppels, palen en verkleuringen van de bodem (’cultuurlaag’) die geïnterpreteerd kunnen worden als ‘antropogeen’, door mensenhand veroorzaakt. Tenslotte zijn er kenmerken die alleen microscopisch of door chemische analyse te vinden zijn, zoals de aanwezigheid van sporenelementen die kunnen wijzen op vroegere bemesting, en de bodemmicromorfologie die aanwijzingen geeft voor vroeger bodemgebruik. Afhankelijk van het type indicator waar naar gezocht wordt, is een meer of mindere verstoordheid van een boormonster acceptabel.

Wat wil de archeoloog zien? In de Kwaliteitsnorm Nederlandse Archeologie wordt inventariserend veldonderzoek omschreven als onderzoek ten behoeve van het verwerven van informatie over archeologische waarden door middel van waarnemingen in het veld, als aanvulling op en toetsing van bureauonderzoek. Uit de bepaling van de waarde volgen aanbevelingen over de keuze

Het achterliggende doel van het inventariserend veldonderzoek is om eventueel aan-

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:30:04 PM


Een oog voor de archeoloog

nomen. Om af te kunnen wegen of de toegevoegde waarde van een bepaalde boortechniek de moeite waard is, zijn ook de logistieke aspecten en kosten in de beschouwing betrokken.

\ Figuur 1 Locaties van het onderzoek

Proefvelden Ter uitvoering van het experimentele onderzoek is op drie locaties in Nederland geboord met vijf verschillende boorsystemen ( figuur 1). De drie locaties zijn gekozen als representatieve voorbeelden van bodemomstandigheden waar de archeologen in Nederland mee geconfronteerd worden. De locaties waren bekend uit eerder archeologisch onderzoek en er is dus bekend wat er bij inventariserend onderzoek gevonden zou moeten worden.

wezige archeologische waarden in de locatie daadwerkelijk te vinden en een rationele beslissing te kunnen nemen met betrekking tot vrijgeven, opgraven of ter plaatse bewaren. Daarbij zijn twee begrippen van belang: de trefkans en de vindkans. De trefkans is de kans dat een archeologisch complex geraakt wordt met boringen. In principe geldt natuurlijk: hoe meer boringen, hoe groter de kans; maar ook: hoe hoger de kosten. Het type complex bepaalt wat de meest geëigende boorstrategie is. In een parallel onderzoek door Archeologisch Adviesbureau RAAP is hier een aanbeveling over gedaan (Tol 2004; kort beschreven in COB 2004).

In de Broekpolder bij Heemskerk (NoordHolland) is op een grote VINEX-locatie een wijkpark van 6 ha ingericht, dat de status heeft van Archeologisch Monument. In de bodem bevinden zich overblijfselen van menselijk handelen vanaf tenminste de Vroege of Midden Bronstijd (2.000 voor Chr.) tot aan heden. Het betreft sporen van uiteenlopende aard, zoals nederzettingssporen, kuilen, akkers en perceel-scheidingen. De sporen bevinden zich in verschillende lagen in een pakket van ongeveer 2 m. Het pakket bestaat uit perimariene afzettingen van zand en klei op een oude zandduinafzetting.

Al wordt een vindplaats geraakt met een boring, dan is het nog niet gezegd dat die vindplaats ook herkend wordt in die boring. Er moet in de boring een archeologische indicator zitten die duidt op de aanwezigheid van een archeologisch complex. Of deze archeologische indicator ook daadwerkelijk als zodanig herkend wordt, is afhankelijk van de vindkans en de waarnemingskans. Een grote-diameterboor heeft een groter volume en leidt tot een hogere vindkans. In een sterk verstoorde boorkern ziet de interpretator allicht een vage indicator over het hoofd die in een hoge kwaliteit boring overduidelijk zou zijn. In het hier beschreven onderzoek gaat het over deze waarnemingskans. Het gaat daarmee over de betrouwbaarheid van de interpretatie van de boorkernen.

De tweede locatie is de Harnaschpolder ten westen van Delft, waar een nieuwe afvalwater zuiveringsinstallatie wordt aangelegd. De onderzoekslocatie is de Noordhoornstrandwal die in 2001 is aangetroffen tijdens een karterend onderzoek in het kader van deze aanleg. Het betreft een noordoost-zuidwest georiënteerd zandlichaam van ongeveer 150 bij 50 m. De strandwal is overdekt geraakt met klei en veen. Boormonsteronderzoek op de strandwal heeft diverse archeologische indicatoren opgeleverd, zoals vuursteen, bot,

Niet alleen de boring op zichzelf of de boortechniek is bepalend voor de kwaliteit van het eindresultaat. Ook de wijze van analyse en documentatie van de boorkernen is van belang en de stappen in het gehele werkproces van het boren zijn daarom in de beschouwing meege-

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 23

aardewerk en verkoolde graankorrels; het zijn de restanten van een neolithische vindplaats van circa 3.900 tot 3.500 voor Chr. Het huidige maaiveld ligt op NAP –0,8 m, de top van de (geërodeerde) strandwal op NAP –3,3 m. Op de flanken van de strandwal is tot NAP –5,2 m archeologisch vondstmateriaal aangetroffen. Om bovengenoemde overblijfselen in kaart te kunnen brengen, moet dus tenminste 4 tot 5 m diep geboord worden. De locatie Beugen-Zuid (Boxmeer, NoordBrabant) is in 2001 en 2003 met proefsleuven onderzocht. Er zijn bewoningssporen aangetroffen van de Bronstijd tot en met de Middeleeuwen, sporen van oude wegtracés en een groot urnengrafveld, dat (vooralsnog) gedateerd is tussen de Late Bronstijd en de Late IJzertijd. De bodemopbouw bestaat uit een bouwvoor, in dikte variërend van 0,4 tot 0,6 m, met daaronder een rivierleempakket op een fluviatiel pakket van zand- en grindbanken. Het leempakket is sterk ‘verbruind’ als gevolg van intensieve bioturbatie en heeft een wisselende dikte van 0,6 tot 1,0 m en meer. In principe zouden de sporen uit de verschillende perioden direct onder de bouwvoor in het leempakket herkenbaar moeten zijn. Door de sterke mate van bioturbatie in de vruchtbare, lemige grond zijn de sporen echter vaak pas op een dieper niveau zichtbaar, of zelfs helemaal niet meer te herkennen. Om de archeologische overblijfselen op een locatie als deze goed te ontsluiten, moet het terrein in verschillende vlakken opgegraven worden. De belangrijkste kenmerken van de drie proefgebieden zijn vermeld in tabel 1. Op elk van de drie locaties is een raai met vijf of tien boorpunten uitgezet. Op elk punt is met elk boorsysteem een boring gezet, zodat de boorkernen van de vijf boorsystemen vergeleken konden worden. Archeologisch Adviesbureau RAAP heeft de handmatige guts-

Vindplaats

Broekpolder

Harnaschpolder

Beugen-Zuid

Locatie (gemeente)

Heemskerk/ Beverwijk

Schipluiden (bij Delft)

Boxmeer (NB)

Complex

Nederzettingssporen, akkers

Bewoonde strandwal

Bewoning, grafveld

Landschap

Holoceen

Holoceen

Pleistoceen

Gelaagdheid

Meervoudig

Meervoudig

Enkelvoudig

Ligging (< of > 1 m onder mv)

Ondiep én diep

Ondiep én diep

Ondiep

\ Tabel 1: De variabelen van de drie proefgebieden

23

8/31/05 4:30:08 PM


Titel artikel Een oog voor de archeoloog

\ Figuur 2 Sonic Drill van Eijkelkamp en rups van

GeoDelft voor Begemann- en Spitsmuisboring, locatie Broekpolder.

en Edelmanboringen gezet en in het veld geïnterpreteerd op de in het inventariserend veldonderzoek gangbare wijze. Dit is dus tevens de referentie met de huidige praktijk. Daarnaast zijn drie geotechnische methoden gebruikt, te weten de wegdrukbare piston sampler (in de GeoDelft-variant ‘Spitsmuis’), het Begemann-steekapparaat (GeoDelft), en de Sonic Drill (Eijkelkamp), zie figuur 2. Een korte vergelijkende beschrijving van de technieken is in het kader op de twee volgende bladzijden opgenomen. De guts- en Edelmanmonsters zijn in het veld beschreven, maar in aanvulling op de gangbare praktijk zijn zij ook mee naar het laboratorium genomen en daar onafhankelijk opnieuw beschreven, om te zien of alleen al ‘beschrijven binnen’ een kwaliteitsverhogend effect zou kunnen hebben. De overige boorkernen zijn alleen in het laboratorium beschreven door een met de locatie bekende archeoloog, zie figuur 3.

Kwaliteitsaspecten De resultaten van de verschillende boortechnieken zijn kwalitatief vergeleken op tien aspecten, zes archeologisch-inhoudelijke en vier logistieke (zie tabel 2). Deze aspecten sluiten aan bij de wensen van de archeoloog om betrouwbaar te kunnen zeggen of er iets zit, precies te weten wat er zit en te weten waar het zit, afgezet tegen kosten, doorlooptijd en overlast. Aan de hand van de resultaten van de veldwerkexperimenten en tegen de achtergrond van de vragen van inventariserend veldonderzoek, zijn de onderscheiden kenmerken in ogenschouw genomen en de voor- en nadelen van de verschillende boortechnieken geïnventariseerd. De nadruk heeft daarbij gelegen op het herkennen van de subtiele kenmerken van bewoningslagen; voor ‘vondsten’ is zonder nader onderzoek te constateren dat de boordiameter bepalend is voor de vindkans.

24

geotechniek_2005#5.indd 24

Inhoudelijke indicatoren

Toelichting

1 maatvastheid boorkern

van evident belang om te weten op welke diepte een fenomeen zich bevindt

2 diameter boorkern

een belangrijke determinant voor herkenbaarheid van subtiele fenomenen als cultuurlagen en van belang voor de kans dat met zeven een object gevonden wordt

3 ongestoordheid boorkern

reeds geringe vervorming maakt het moeilijker om met name cultuurlagen (verkleuring) te herkennen

4 verpakking boorkern

vooral van belang wanneer chemisch of micromorfologisch onderzoek gedaan wordt

5 beschrijving en documentatie

de (archeologische) deskundigheid van de beschrijver is cruciaal; fotograferen van boorkernen maakt archivering mogelijk

6 plaats van beschrijving

het effect van weer en wind op de kwaliteit van de beschrijving

Logistieke indicatoren 7 gebruikswijze boorsysteem

handmatige dan wel mechanische technieken stellen verschillende eisen aan de uitvoerder

8 mobiliteit boorsysteem

de voertuigen voor het mechanische boren stellen eisen aan de toegankelijkheid van het terrein

9 uitvoeringstijd booronderzoek doorlooptijd in het veld én eventuele labwerkzaamheden 10 kosten boorsysteem \ Tabel 2: Kwaliteitsindicatoren voor de boorsystemen

\ Figuur 3 Boorkernen van de verschillende boorsystemen bij boorlocatie 09 in de Broekpolder, v.l.n.r. de Begemann, de

Edelman, de guts, de Spitsmuis en de Sonic Drill.

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:30:14 PM


Een oog voor de archeoloog

\ Figuur a1 Gevulde kop van een Edelmanboor

Boortechnieken Edelmanboor De Edelmanboor heeft een open, holle kop in een gedraaide cilindervorm, met een schroefachtige punt. De diameter is te kiezen, afhankelijk van de ‘zwaarte’ van de grond en ligt tussen 5 en 20 cm. De boorkop zit op een dunne, massieve staaf, die per meter verlengd kan worden. De boor wordt handmatig de grond in gedraaid en (afhankelijk van de lengte van de kop) ongeveer elke 20 cm naar boven getrokken. Er zijn drie tot vijf slagen nodig om de boorkop te vullen. De grond die in de boorkop blijft zitten, wordt met een spatel verwijderd. Door deze werkwijze te herhalen en de inhoud van de boorkop op het maaiveld nauwkeurig onder elkaar te rangschikken, ontstaat een ‘aan elkaar gepuzzeld’ bodemprofiel ( figuur a). Guts De gutsboor is een cilindervormig boorijzer met een, in dwarsdoorsnede, halfronde, holle

\ Figuur b Uitvoering gutsboring (Broekpolder), op de

voorgrond de kist met gootjes om de monsters mee te nemen naar het lab

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 25

\ Figuur a2 Uitgelegde Edelmanboring in het veld

vorm en aan de onderkant een scherpe snijrand, aan de bovenzijde voorzien van een massieve staaf. Deze wordt handmatig in de grond geduwd. De holle buis wordt over de gehele lengte van het boorijzer met grond gevuld. Wanneer de boor geheel in de grond zit, wordt de boor een slag om zijn lengteas gedraaid, zodat het grondmonster losgesneden wordt. Daarna wordt de boor weer naar boven getrokken. In de holle vorm van de boor is het profiel zichtbaar van de bodem ter plaatse van het boorgat. Ook hier wordt de staaf verlengd met losse buizen van een meter om de gewenste diepte te bereiken ( figuur b).

stalen steekbuis van ∅ 66 mm afgesloten met een zuiger, die met een standaard sondeerbuis in gesloten toestand wordt weggedrukt, tot de gewenste monsterdiepte is bereikt. Op diepte gekomen, blijft de zuiger stationair, terwijl de steekbuis wordt doorgedrukt. Gebruikelijk is een monsterlengte van 0,7 m. Na het steken worden steekbuis en zuiger als één geheel omhoog getrokken. De geotechnische monsterklasse conform NEN 5119 is in cohesief materiaal klasse 1 en in niet-cohesief materiaal klasse 3/4 (met core-catcher). Het genomen monster kan direct na monstername uit de steekbuis gedrukt worden, ofwel verpakt naar het laboratorium worden vervoerd. Spitsmuis ( figuur d) is een merknaam van GeoDelft; een vergelijkbaar systeem is de Mostap van A.P. van den Berg.

Begemann steekapparaat Een mechanisch boorsysteem waarmee meters lange continue boormonsters gewonnen kunnen worden, is het zogenaamde continusteekapparaat van GeoDelft, ontwikkeld door Begemann. De monsters die verkregen worden met de ∅ 66 mm-variant zijn geschikt voor alle classificatie- en mechanische beproevingsmethoden (klasse 1, NEN 5119). Bij dit systeem worden twee buizen tezamen omlaag gedrukt, de buitenbuis (de eigenlijke steekbuis) en de pvc-monsterhouder. Het monster wordt omgeven door een nylon kous die aanvankelijk in de kop van het steekapparaat is opgerold en geleidelijk wordt afgestroopt, doordat het uiteinde van de kous wordt vastgehouden aan een koord. Er ontstaat een continu monster van grote lengte (tot maximaal ongeveer 18 m), omhuld door een nylon kous in de iets wijdere pvc-monsterbuis. Door de kous is er geen wrijving tussen het monster en de buis, zodat de schuifkrachten op het monster zeer gering zijn. Het continumonster wordt tijdens het trekken van het steekapparaat in delen van 1 m afgesneden. Het materiaal wordt in het laboratorium uitgelegd en beschreven ( figuur c). Piston sampler Het Spitsmuis steekapparaat bestaat uit een

\ Figuur c Dwarsdoorsnede Begemann steekapparaat

25

8/31/05 4:30:21 PM


Een oog voor de archeoloog

Maatvastheid

Edelman

Guts

Sonic Drill

Spitsmuis

Begemann

-

±

±

++

+++

Ongestoordheid

-

+

+

++

+++

Diameter

+++

-

++

+

+

Verpakking

-

-

+++

+++

+++

\ Tabel 3: Booreigenschappen met de kwaliteitsbepalende dimensies. De score is gebaseerd op de vergelijking van de

kernen in het laboratorium van GeoDelft. Bij elke booreigenschap moeten de scores per boortype beschouwd worden ten opzichte van elkaar. De score is een indicatie voor de kwaliteit: +++ erg hoog, ++ hoog, + redelijk, ± matig, - slecht

\ Figuur d Principe piston sampler

\ Figuur e Sonic Drill in actie in de Harnaschpolder

Sonic Drill De Sonic Drill is in 2001 ontwikkeld door Kantakun (Delft), in opdracht van Eijkelkamp. Bij deze boortechniek wordt de boorbuis in hoogfrequente trilling gebracht, zodat slechts een betrekkelijk geringe statische kracht nodig is voor het wegdrukken. Het voertuig heeft daarom geen ballast of verankering nodig om voldoende reactiekracht te genereren en het steekapparaat kan bijvoorbeeld ook op een lokaal beschikbare trekker worden gemonteerd. De methode van het steken van de monsters is afhankelijk van de bemonsteringsdiepte. Vanaf maaiveld wordt een standaard steekbuis van 4 m gebruikt. Indien eerst een deel blind gestoken wordt, wordt gebruik gemaakt van een aqualock sampler. Een aqualock sampler is qua principe een piston sampler, waarbij de zuiger wordt gefixeerd, doordat de monsterbuis gevuld is met water. De waterdruk zorgt ervoor dat de monsterbuis niet met grond kan worden gevuld. Op de gewenste diepte aankomen, wordt de aqualock geopend en tijdens het verder intrillen van de buis wordt een monster gestoken. De maximale diameter van de boorbuis is 75 mm, met de aqualock sampler 70 mm ( figuur e).

26

geotechniek_2005#5.indd 26

Beoordeling van de boortechnieken In tabel 3 zijn de booreigenschappen met de kwaliteitsbepalende dimensies samengevat. De kenmerken per boortechniek zijn hierna beschreven. Edelmanboor Gelet op de visuele kwaliteit is de kwaliteit van de Edelmanboor het laagste van de beschouwde systemen. Het vóórkomen is slecht, omdat de lagen sterk verstoord zijn. Ook voor monstername ten behoeve van chemisch en microscopisch onderzoek is de boor in de meeste gevallen niet geschikt door de verstoring van het monster. Alleen voor zeefanalyses én mits niet te diep geboord hoeft te worden, is de Edelmanboor een goed alternatief; deze boor voorziet in het grootste boorvolume (met een diameter tot 200 mm), hetgeen uiteraard gunstig is voor de vindkans van een object. Zo werd in BeugenZuid met de 120 mm Edelmanboor op meerdere dieptes aardewerk en houtskool aangetroffen, terwijl met alle andere methoden slechts één aardewerkfragment boven kwam. De maatvastheid in het veld is redelijk hoog, omdat per gevulde boorkop bekend is tot welke diepte de punt van de boor gekomen is. De meerwaarde van het in het laboratorium beschrijven van de kernen is gering, in het bijzonder omdat de diepte slecht te herleiden is. Gutsboor Ook de gutsboor scoort kwalitatief gezien vrij slecht. Wanneer de bodemomstandigheden voor het gebruik van deze boor goed zijn (veen, klei, zand boven de grondwaterspiegel), zijn de Edelman

Guts

maatvastheid en het vóórkomen redelijk. Verkleurde lagen zijn soms waarneembaar, maar door de kleine diameter niet erg betrouwbaar. De kleine diameter maakt dit systeem ook ongeschikt voor bemonstering. De meerwaarde van het in het laboratorium beschrijven van de kernen is gering. Begemann steekapparaat Het Begemann steekapparaat heeft de mooiste boorkern. De maatvastheid en het vóórkomen zijn bijzonder goed. In de Broekpolder konden op het dieptetraject van mv tot mv –1,1 m de drie aanwezige cultuurlagen herkend worden (uit de vroege middeleeuwen, de IJzertijd en de Bronstijd). Tevens is de boor goed geschikt voor monstername (ten behoeve van chemisch en microscopisch onderzoek). Met een diameter van 66 mm is de boor ook redelijk geschikt om gebruikt te worden voor zeefactiviteiten. Met het 29 mm Begemann steekapparaat, dat in één geval is toegepast, zijn cultuurlagen lastiger te vinden, maar het vóórkomen en de maatvastheid zijn duidelijk beter dan van de even dikke gutsmonsters. Piston sampler (Spitsmuis) Deze boor is geschikt voor monstername ten behoeve van chemisch en microscopisch onderzoek en levert monsters met een bijzonder goed vóórkomen (vergelijkbaar met die van het Begemann steekapparaat). Het is evenwel lastig en tijdrovend om een doorlopend bodemprofiel te verkrijgen. Bij het trekken kan een deel van de boorkolom verloren gaan waardoor de volledigheid van het Sonic Drill

Spitsmuis

Begemann

Gebruik → Inspanning

±

±

+++

++

+++

Gebruik → Expertise

+++

+++

-

-

-

Mobiliteit

+++

+++

+

±

±

Uitvoeringstijd

+++

+++

++

-

±

Kosten

+++

+++

++

-

±

\ Tabel 4: Booreigenschappen met betrekking tot de prijs per boring en de uitvoerbaarheid. De score is gebaseerd op de

resultaten van deze studie. Bij elke booreigenschap moeten de scores per boortype beschouwd worden ten opzichte van elkaar. De score is een indicatie van de drempel om de techniek in te zetten: +++ erg laag, ++ laag, + redelijk, ± hoog, - erg hoog

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:30:27 PM


Een oog voor de archeoloog

profiel verstoord raakt. In de Broekpolder ontbrak op deze wijze juist de IJzertijdakkerlaag in de Spitsmuisprofielen. Deze methode is alleen interessant als er één kwalitatief goed monster van een van tevoren nauwkeurig bekende diepte moet komen. Sonic Drill Met de Sonic Drill ontstaat vaak een vervormde boorkern, maar het is onduidelijk wanneer wel of niet. Daardoor zijn het vóórkomen alsook de maatvastheid van de boorkern in onbekende mate verstoord. Ook is vooraf moeilijk in te schatten hoe de kwaliteit van de boorkern zal zijn. Door de vervorming is het boorsysteem in de meeste gevallen niet geschikt voor bemonstering ten behoeve van microscopisch onderzoek van de bodemstructuur. Voor bemonstering ten behoeve van zeefactiviteiten is de boor daarentegen wel geschikt, vooral als een grote gewenste diepte de toepassing van de Edelmanboor onpraktisch maakt. Bovendien kan een boorbuis met een diameter van 75 mm gebruikt worden, waardoor relatief veel zeefmateriaal beschikbaar komt.

Kosten en waarde van de boormethodes Over het algemeen geldt dat naarmate de kwaliteit van de boor(kern) stijgt, ook de kosten stijgen en de uitvoerbaarheid ingewikkelder wordt. De guts- en de Edelmanboor hebben de laagste visuele kwaliteit, maar zijn verreweg het goedkoopst in het gebruik, relatief goed te transporteren en vragen geen gespecialiseerd boorpersoneel. De Sonic Drill is duurder, biedt een wat betere kwaliteit en goede mogelijkheden, zeker op grote diepte.

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 27

Het Begemann steekapparaat levert veruit de beste kwaliteit, maar is dan ook vele malen duurder dan de handmatige guts- en Edelmanboor. Voor archeologisch verkennend onderzoek is de piston sampler eigenlijk geen concurrent voor de Begemann: even duur, maar zonder continu boorprofiel.

van de boorkern door middel van zeven, is de Edelmanboor geschikt, en bij grote dieptes de Sonic Drill. Voor het bemonsteren van de boorkern voor chemisch of microscopisch onderzoek gaat, afhankelijk van de bodemomstandigheden, de voorkeur uit naar de Begemann of een grote-diameter-gutsboor.

Naast een beschrijvende documentatie van de boorkernen heeft een fotografische documentatie duidelijk meerwaarde. Wanneer de boorkernen gefotografeerd worden, wordt de waarneming ook voor anderen (dan de boorbeschrijvers) toetsbaar en achteraf controleerbaar, hetgeen de wetenschappelijke waarde van een onderzoek verhoogt. Tevens kan een fotobestand opgebouwd worden als naslag- of referentiewerk, dat altijd geraadpleegd kan worden ter informatie of vergelijking.

Een interessante optie om de kosten te drukken, zou kunnen zijn om in een vroeg stadium van de planologische ontwikkeling van een gebied verschillende uitvoerende partijen (archeologen, milieu- en geotechnici) bijeen te brengen en de mogelijkheid tot samenwerking te onderzoeken. Een probleem daarbij is dat het moment dat deze partijen in de ontwikkeling betrokken worden vaak in de tijd ver uiteenligt en dat vergt dus organisatie en mogelijk zelfs een cultuuromslag. Nu archeologen via het Verdrag van Valletta normatief vroeg in het proces betrokken moeten worden, kunnen de geo-engineers daar misschien op meeliften.

In tabel 4 zijn de belangrijkste eigenschappen met betrekking tot de prijs en de uitvoerbaarheid per boring samengevat.

Besluit Alle waar is naar zijn geld, blijkt ook hier. Van belang is dat de keuze voor een bepaald boorsysteem wordt afgestemd op de vraagstelling van het onderzoek en de bodemomstandigheden van de onderzoekslocatie. Wanneer bijvoorbeeld de nadruk van het booronderzoek ligt op het vinden van cultuurlagen, waarvoor het bekijken van de boorkernen essentieel is, zou voor de kwalitatief gezien beste boor gekozen moeten worden: de Begemann. Wanneer echter de nadruk van het booronderzoek ligt op het bemonsteren

Referenties [1] Prospectief boren, het onzichtbare zichtbaar maken, COB nieuws nr. 25 (2004) p. 10 [2] M. Hissel en H. van Londen, De kwaliteit van de waarneming, AAC/publicaties 22, 2004 [3] NEN 5119, Geotechniek, Boren en monsterneming in grond, NEN 1991 [4] A.J. Tol, J.W.H.P. Verhagen, A.J. Borsboom en M. Verbruggen, Prospectief boren, een studie naar de betrouwbaarheid en toepasbaarheid van booronderzoek in de prospectiearcheologie, RAAP rapport 1000, RAAP Archeologisch Adviesbureau, Amsterdam, 2004

27

8/31/05 4:30:28 PM


De specialisten van Boskalis hebben een wereldwijde reputatie. Met grote landaanwinningsprojecten en baanbrekende infrastructurele werken hebben we als 'Hollanders' naam gemaakt als de grondleggers van talloze belangrijke economische ontwikkelingen. Ook in eigen land maken onze mensen dat meer dan waar. Aardebanen voor wegen, spoorwegen en bouwlocaties, tunnels, grondverbetering en -sanering, landopspuiting. En natuurlijk de bagger-, kust- en oeverwerken waar de hele wereld ons van kent. Grondleggers van een land in beweging... Daar mogen we toch best een beetje trots op zijn?

Grondleggers van een land in beweging baggeren opspuiten van terreinen kust- en oeverwerken

Natte en droge infrastructuur

infrastructuur afgezonken tunnels

Boskalis Dolman bv Boskalis Infra bv J. van Vliet bv A.H. Breijs & Zonen bv Aannemingsmij Markus bv

(water)bodemsanering speciebehandeling

's-Gravenweg 399-405, 3065 SB Rotterdam. Tel. (010) 288 87 77. Fax (010) 288 87 66 E-mail: n.w.europa@boskalis.nl Internet: www.boskalisbv.nl

geotechniek_2005#5.indd 28

8/31/05 4:30:46 PM


110204 Geotechniek A4

02-08-2005

15:26

Pagina 1

Gefundeerd ontwerp Of het nu gaat om geotechnische oplossingen voor uw uitdagingen op het gebied van ruimtelijke ontwikkeling, infrastructuur of waterbouw, in alle gevallen is ARCADIS voor u een waardevolle partner. Onze opdrachtgevers vragen ons om onze expertise en ervaring in te zetten bij grootschalige railprojecten, zoals de Utrechtboog, onderdeel van de spoorverdubbelingproject tussen Amsterdam en Utrecht. Of bij de ontwikkeling van het Oosterdokseiland, een centrum voor werken, wonen en cultuur in binnenstedelijk gebied, dat rust op een ondergrondse parkeergarage die ruimte biedt aan 1000 auto’s. En bij de aanleg en verbetering van tal van waterkeringen en dijken, kade- en damwandconstructies, sportparken, en vele andere projecten. Maar ook bij calamiteiten zoals in Wilnis, waar de dijkdoorbraak zorgde voor bewegingen in de bebouwing en de grond. Onze specialisten op het gebied van geotechniek, kunnen – waar nodig – terugvallen op een breed netwerk van deskundigen die met elkaar samenwerken in multidisciplinaire teams die wij, afhankelijk van uw vraag of project, in kunnen zetten. ARCADIS is een toonaangevende dienstverlenende kennisorganisatie, wereldwijd werkzaam op de terreinen infrastructuur, gebouwen, milieu en communications. Dankzij ons internationale netwerk en de investering in onze kennis en vaardigheden kunnen we onze opdrachtgevers maximale meerwaarde bieden in de vorm van haalbare oplossingen die bijdragen aan hun succes.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met: Hans Niemeijer T 055 581 5720 E j.niemeijer@arcadis.nl Peter Schouten T 033 4771 815 E c.p.schouten@arcadis.nl of bezoek ons op www.arcadis.nl

geotechniek_2005#5.indd 29

8/31/05 4:31:01 PM


Overgeconsolideerde pleistocene kleilagen in relatie tot het funderingsontwerp van de HSL-Zuid in Noord-Brabant Dr. ir. F. Schokking GeoConsult b.v. Ing. O.S. Langhorst Holland Railconsult b.v.

Inleiding De hogesnelheidstrein zal vanaf april 2007 van Amsterdam naar Rotterdam, Antwerpen, Brussel en Parijs gaan rijden over de nu in aanleg zijnde HSL-Zuid. Om ook andere steden, Breda en Den Haag, aansluiting op de hogesnelheidstrein te geven, kunnen ook snelle binnenlandse treinen gebruikmaken van het HSL-Zuid traject. Bij deze stations worden aansluitingen tussen bestaand en hogesnelheidsspoor gemaakt. Bij Breda-West is een aansluiting tussen het hogesnelheidsspoor en bestaand spoor onder meer gerealiseerd door middel van een trogbrug bij het NAC-stadion, gefundeerd op voorgespannen prefab betonpalen in het draagkrachtige zandpakket. Onder het paalpuntniveau is een overgeconsolideerde kleilaag aanwezig. Om bij het ontwerp de zetting nauwkeurig te kunnen berekenen, is het van belang te weten tot welke grensspanning Pg deze kleilaag stijf gedrag vertoont. Is dit spanningsniveau veel hoger dan de in-situ verticale grondspanning, dan kan over een groter traject de opgelegde spanning bij de grotere stijfheid opgenomen worden, hetgeen leidt tot geringere zettingen en zettingverschillen. In de Provincie Noord-Brabant komen deze overgeconsolideerde kleilagen in de ondergrond langs het gehele traject (Hollandsch Diep – Breda West – Hazeldonk) voor. Deze overgeconsolideerde kleilagen zijn, gebruikmakend van de resultaten van 54 samendrukkingsproeven, vanuit een ingenieursgeologische invalshoek nader be-

30

geotechniek_2005#5.indd 30

SA MENVATTI NG Bij de aansluiting van het bestaande spoor op het HSL-spoor bij Breda is een paalfundering toegepast met het paalpuntniveau boven een overgeconsolideerde kleilaag. Voor de berekening van de zetting is de grensspanning P’g in de klei vaak kritisch. De waargenomen variatie in de waarden van P’g blijkt in belangrijke mate gerelateerd te zijn aan de Pleistocene en deels huidige morfologie. Door deze geologische kennis te gebruiken, kan de onzekerheid in de parameterwaarden die normaliter in rekening gebracht wordt, worden teruggebracht tot die van de lokaal gemeten waarden. Het verwachte zettingsverschil had daarmee met een factor 3 kunnen worden gereduceerd.

schouwd en vervolgens in relatie gebracht met de geotechnische aspecten van het funderingsontwerp van de NAC-trogbrug.

\ Figuur 1 Geologische kaart met HSL-Zuid en aansluitin-

gen IC-sporen

1

Geologie De overgeconsolideerde kleilagen die in dit artikel beschreven worden, komen langs het gehele HSL-Zuid traject voor, van het Hollandsch Diep tot de Belgische grens bij Hazeldonk (zie figuren 1 en 2). Gedurende het Vroeg-Pleistoceen zijn grote rivierlopen gevormd en opgevuld met grof materiaal, met aan weerszijden oeverafzettingen met kleiachtige sedimenten die de in dit artikel beschreven kleien vormen. Dit gebeurde in verschillende stadia, gerelateerd aan afwisselend koudere en warmere perioden. Erosie en depositie waren afhankelijk van deze klimatologische variaties. De overwegende gradering van de afzetting was ook afhankelijk van deze variaties, maar ook van de zeespiegelstijgingen en –dalingen en mogelijke bodembewegingen die de gradiënten van rivieren en van waterdiepten beïnvloedden. Beneden het niveau NAP –10 m liggen de kleien van de Formatie van Tegelen1. Dit is een overwegend fijn gegradeerde afzetting met veel

De nieuwe lithostratigrafische indeling van TNO-NITG (Weerts et al., 2003) is voor dit gebied globaal: Formatie van Tegelen = Formatie van Waalre, Formatie van Kedichem = Formatie van Stamproy en Formatie van Twente = Formatie van Boxtel. Gezien de vertrouwdheid van de meeste lezers met de oude indeling, is deze hier aangehouden.

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:31:21 PM


Overgeconsolideerde pleistocene kleilagen in relatie tot het funderingsontwerp van de HSL-Zuid in Noord-Brabant

\ Figuur 2 Geologisch lengteprofiel

zandige en siltige kleilagen met een dikte van 0,5 tot 5 m, omgeven door lagen met fijn, soms kleihoudend, zand. Deze lagen zijn afgezet op een grofzandige sequentie van mariene oorsprong. Boven NAP –10 m komen de kleien van de Formatie van Kedichem voor. Deze afzetting bestaat overwegend uit matig fijn tot matig grof zand met dunne kleilagen van 0,2 tot 0,5 m ertussen (zie figuur 2). Zoals hierna besproken wordt, kan uit de mate en de patronen van overconsolidatie geconcludeerd worden, dat het paleo-maaiveldniveau op meerdere locaties in het onderzoeksgebied na de afzetting van deze formaties gedurende het Pleistoceen aanzienlijk hoger is geweest dan het huidige. Daarna is weer materiaal geërodeerd. Dit blijkt uit het feit, dat aan het einde van het Pleistoceen de fluvio-glaciale afzettingen gevormd werden (Formatie van Twente), die nu in het centrum van het gebied aan maaiveld liggen. Tussen het einde van de fluviatiele afzetting en het begin van de fluvio-glaciale afzetting heeft een aanzienlijke erosie plaatsgehad, waarschijnlijk gekoppeld aan een fase van bodemdaling. Het paleo-maaiveld kan deels zijn veroorzaakt door lagere grondwaterstanden, in de koudere perioden van het Pleistoceen.

De verhouding Cp / C’p respectievelijk Cs / C’s voor deze kleilagen is ca. 1,7 respectievelijk 2,3 waarmee de totaal optredende zetting voor de grensspanning grofweg een factor 2 kleiner is dan erna. Voor de bepaling van de te gebruiken waarde voor de grensspanning P’g wordt vaak de grafiek van de relatie P’g tegen de verticale in-situ druk σv gebruikt. In de grafiek van figuur 3 varieert de OCR-waarde van 1,1 tot 2,2 voor de gehele verzameling van pleistocene kleilagen van het traject Hollandsch Diep – Breda-West – Hazeldonk. Er kan dan bijvoorbeeld een gemiddelde waarde voor de OCR voor een bepaald gebied vastgesteld worden. De waarden van P’g in het hele onderzochte gebied lijken echter afhankelijk van het reliëf en mogelijk ook van de drainage condities in het geologische verleden. Indien de gevonden P’g -waarden omgezet worden naar paleomaaiveldhoogten, worden patronen zichtbaar die gerelateerd lijken te zijn aan de vroegere en

ook nog de huidige morfologie van het terrein. Paleo-maaiveld uit P’g -waarden Er is een reeks van mogelijke oorzaken, die verantwoordelijk kunnen zijn voor de overconsolidatie van kleilagen die in Nederland voorkomen. Bij hydrodynamische consolidatie komt de voorbelasting uit een sedimentlast of landijsbelasting, waarbij later grond weer is geërodeerd, dan wel ijs door afsmelting weer is verdwenen (o.a. Schokking, 1990). Een verlaging van de grondwaterspiegel, zoals in koudere perioden in het geologische verleden kan zijn opgetreden, resulteert ook in een tijdelijke verhoging van de effectieve verticale spanning. Daarnaast zijn andere mogelijke oorzaken: kruipversteviging, uitdroging, versteviging van de kleimatrix door cementatie met bijvoorbeeld kalk (Schokking & Nooy van der Kolff, 1995) en het optreden van permafrost (Dijkstra et al., 2003). De resultaten van de berekening van paleo-

Overconsolidatie van pleistocene kleilagen Grensspanning P’g Voor berekeningen van optredende zetting in de pleistocene kleilagen, door een verhoging in spanning uit aardebanen of funderingen van kunstwerken, is de maximale in het geologische verleden opgetreden voorbelastingsspanning of grensspanning P’g vaak kritisch. Voor de opgelegde spanning, die in het gebied tussen de in-situ spanning en de grensspanning valt, kan voor deze kleien met een aanzienlijk grotere Cp en Cs -waarde gerekend worden, dan voor het deel dat na de grensspanning valt.

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 31

\ Figuur 3 Grafiek relatie P’g vs σ’v

31

8/31/05 4:31:24 PM


Overgeconsolideerde pleistocene kleilagen in relatie tot het funderingsontwerp van de HSL-Zuid in Noord-Brabant

niveau van de grondwaterspiegel tussen de waterlopen in, terwijl in het rivierbed de waterstand niet veranderde.

\ Figuur 4 Paleo-maaiveld Noord-Zuid langs het traject Hollandsch Diep – Breda-West – Hazeldonk

\ Figuur 5 Paleo-maaiveld West-Oost in het gebied Breda-West

maaiveldshoogten, onder aanname van de huidige volumegewichten en een grondwaterspiegel op 1 m onder paleo-maaiveld, zijn weergegeven in de Noord-Zuid- en West-Oostdoorsneden door het gebied in de figuren 4 en 5. Eigenlijk is het zuiverder om van een “schijnbaar” paleo-maaiveld te spreken, omdat er mogelijk ook andere oorzaken zijn voor de overconsolidatie. Er is een bandbreedte aan paleo-maaiveldhoogten te zien, die duidelijke indicaties geeft voor een relatie met een reliëfbeeld uit het geologische verleden. Er is een hoog gebied zichtbaar ter plaatse van Breda en laagten in het zuiden naar de Belgische grens en naar het noorden, waar de sedimentaire vlakte moet hebben gelegen tijdens het Pleistoceen. Ook is

32

geotechniek_2005#5.indd 32

er een heel duidelijke correlatie met de paleo(en lokaal tevens huidige) rivierlopen van de Mark en de Betlehemloop. De relatie met een overhoogte aan sediment tot ca. 16 m, die pas na de periode van afzetting van de Formatie van Kedichem geërodeerd is, wordt ondersteund door het huidige reliëf. Het gebied van Breda ligt nu ook hoger dan de omgeving. Of de berekende waarden voor het paleo-maaiveld volledig toe te schrijven zijn aan hogere sedimenthoogtes of mogelijk ook aan een verlaging van de grondwaterstand in koudere periodes is moeilijk te zeggen. Opvallend is in dit verband dat in de richting van de paleoMark (in Breda tevens de huidige Mark) de P’g waarden afnemen. Een deel van dit effect kan mogelijk verklaard worden met een lager

Een aspect, waarop in dit artikel niet dieper ingegaan wordt, is de breedte van het spreidingsgebied van de grensspanningswaarden, die een variatie te zien geven van 20 tot 50 kN/m2. Of deze variatie gerelateerd is aan de nauwkeurigheid van bepalingsmethodes of aan het gebruik van verschillende bepalingsmethodes, of aan geologische processen in het verleden, is onduidelijk zonder verder onderzoek hiernaar. Opvallend is dat ter plaatse van de paleo-rivierlopen de variatie het geringst is. Dit zou kunnen duiden op een relatie met hydrologische processen uit het verleden, omdat ter plaatse van de rivierlopen, de grondwaterdrukken waarschijnlijk het meest constant gebleven zijn.

Geotechnisch onderzoek en eigenschappen Op het traject in Noord-Brabant is vanaf het Hollandsch Diep (km 28.0) – Breda (km 42.5) – Hazeldonk (km 54.6) geotechnisch grondonderzoek uitgevoerd. Dit grondonderzoek is in diverse fasen uitgevoerd en met verschillende methodes: sonderingen, boringen, peilbuizen en laboratoriumonderzoek. In totaal zijn op dit traject ca. 1160 sonderingen uitgevoerd en ca. 50 puls- en Begemanboringen. In een groot aantal boorgaten zijn 2 à 3 peilbuizen geplaatst. Op monsters, afkomstig van de meeste boringen, zijn laboratoriumproeven uitgevoerd in de vorm van de bepaling van volumegewichten en watergehalten (per m1 grondlaag), consistentiegrenzen, korrelverdelingdiagrammen, samendrukkingproeven (2 à 4 per boring) en CU-triaxiaalproeven (2 à 4 per boring). De resultaten van dit onderzoek hebben geleid tot een grote database, waaruit een proefresultaten verzameling is samengesteld, waarvan de samenvatting is weergegeven in tabel 1. Deze resultatenverzameling heeft betrekking op het traject Hollandsch Diep – Breda-West – Hazeldonk voor klei van de Formatie van Kedichem en de Formatie van Tegelen. De kleilagen uit de Formatie van Kedichem bestaan volgens de indeling van NEN 5104 uit uiterst siltige klei en soms, bij een 2 μm fractie < 8 %, uit sterk zandige leem. Uit de classificatie van het wL vs Ip -diagram volgt een anorganische klei met lage plasticiteit. De kleilagen van de Formatie van Tegelen zijn te classificeren als zwak tot matig siltige kleien, anorganisch met een medium plasticiteit.

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:31:32 PM


Overgeconsolideerde pleistocene kleilagen in relatie tot het funderingsontwerp van de HSL-Zuid in Noord-Brabant

Door de geringere diepte van voorkomen en de in het algemeen geringere voorbelasting hebben kleilagen uit de Formatie van Kedichem een lagere volumieke massa en kleinere samendrukkingscoëfficiënten Cp en Cs dan de kleien van de Formatie van Tegelen.

Funderingsontwerp NAC-trog Bij Breda dient een aansluiting tussen het hogesnelheidsspoor en bestaand spoor gerealiseerd te worden, bestaande uit een nieuwe aardebaan met kunstwerken. Een trogbrug, binnen het project de “NAC-trog” ( foto 1) genoemd, juist ten zuiden van het NAC-stadion gelegen, leidt het verbindingsspoor tussen het hogesnelheidsspoor vanaf Antwerpen en het bestaand spoor naar Breda over de huidige spoorbaan Breda - Roosendaal. De NAC-trog is een enkelsporig viaduct en is ca. 280 m lang en bestaat uit 2 landhoofden en 7 tussenpijlers. De bovenbouw bestaat uit ballastbed, sporen en bovenleidingportalen. Er is een landhoofd beschouwd, gefundeerd op 24 voorgespannen prefab betonpalen en een tussenpijler gefundeerd op 20 voorgespannen prefab betonpalen. De palen hebben een doorsnede van 450 x 450 mm2, met een paalpuntniveau in het draagkrachtige zandpakket op NAP –9,25 m. Onder dit paalpuntniveau is op een diepte van NAP –12,5 m tot NAP –16,0 m een overgeconsolideerde kleilaag (Formatie van Tegelen) aanwezig (zie figuur 6). Om bij het ontwerp de zetting nauwkeurig te kunnen berekenen, is het van belang om te weten tot welk spanningsniveau deze kleilaag stijf gedrag vertoont. Is dit spanningsniveau veel hoger dan het huidige spanningsniveau, dan kan met een stijver gedrag van de grond worden gerekend. Dit heeft invloed op de te verwachten zetting en zettingverschillen tussen de pijlers van de trogbrug. De ondergrond is geschematiseerd met behulp

\ Foto 1 NAC-trog

Formatie

Diepte

γs

wl

Ip

Cp

[m NAP]

[kN/m3]

[ %]

[% ]

[-]

Kedichem < -10

19,1

34,3

24,6

Tegelen

20,0

44,4

31,3

> -10

Cs

P’g

C’p

C’s

cv

[-]

[kPa]

[-]

[-]

[m2/s]

96,2

886,1

143,5

34,6

284,3

3,0 x 10 -9 tot 3,5 x 10 -7

97,5

1704,4

232,7

40,1

323,5

3,0 x 10 -9 tot 10,0 x 10 -7

\ Tabel 1: Gemiddelde waarden van de verzameling proefresultaten van kleilagen uit de Formaties van Kedichem

en Tegelen

γs

Cp

Cs

P’g

C’p

C’s

cv

[kN/m3]

[-]

[-]

[kPa]

[-]

[-]

[m2/s]

Xgem

20,7

75,8

922,3

292,5

43,9

353,9

59,0 x 10 -7

X min

20,1

49,8

456,0

200,0

35,1

223,4

X max

21,38

125,6

1641,7

343,0

62,6

837,8

\ Tabel 2: Lokale verzameling van proefresultaten van klei uit de Formatie van Tegelen voor Breda-West

Omschrijving belasting

Tijd [dagen]

Belasting [kN/m2]

Berekende zettingen [mm]

landhoofd pijler

min

gem

max

min

gem

max

Eigengewicht pijler

0

0

54

0

0

0

0

0

0

Eigengewicht landhoofd

150

118

0

0

0

0

7

7

9

Ophoging toerit

160

138

0

5

5

7

7

7

9

Eigengewicht trog

250

51

156

26

26

41

7

7

9

Eigengewicht ballastbed

610

10

32

32

36

54

21

21

34

Eindzetting

10000

36

41

64

24

34

46

Landhoofd

Pijler

\ Tabel 3: Resultaten berekende zettingen

\ Figuur 6 Schematische doorsnede NAC-trog

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 33

van de resultaten van de lokaal uitgevoerde sonderingen en boringen. Door middel van interpretatie van het laboratoriumonderzoek is een lokale verzameling van proefresultaten voor Breda-West opgesteld. De interpretatie heeft bestaan uit de bepaling van de gemid-

delde waarde van de betreffende grondparameters (Xgem) van γs, Cp, Cs, C’p en C’s, omdat in de zettingberekening gebruik wordt gemaakt van de gemiddelde grondparameters (Xgem) in de bruikbaarheidsgrenstoestand. De (lokale) proevenverzameling is in tabel 2 weergegeven.

33

8/31/05 4:31:42 PM


Overgeconsolideerde pleistocene kleilagen in relatie tot het funderingsontwerp van de HSL-Zuid in Noord-Brabant

Tijd [dagen]

Berekende zettingen [mm] Landhoofd

Berekende zetting verschillen [mm]

Pijler

Maximale zettingverschillen uit max – min [mm]

min

gem

max

min

gem

max

min

gem

max

250

0

0

0

0

0

0

0

0

0

610

6

10

13

14

20

25

8

10

12

19

10000

10

15

23

17

27

37

7

12

14

27

\ Tabel 4: Berekende zetting en zettingverschillen

In tabel 3 zijn de resultaten van de zettingen bij de betreffende belastingen op de diverse tijdstippen weergegeven. De minimale, gemiddelde en maximale zetting zijn steeds berekend met behulp van Xgem van γs, Cp, Cs, C’p en C’s. Voor de minimale zetting is de maximale lokale waarde van P’g gebruikt, voor de gemiddelde zetting Xgem van P’g voor Breda-West en voor de maximale zetting de minimale waarde van P’g voor Breda-West. De toetsperiode voor de (rest)zetting wordt gerekend vanaf het moment dat de trogbruggen worden aangebracht en tot 10.000 dagen daarna. De trogbrug is getoetst op een maximaal optredend zettingverschil tussen de steunpunten, waarbij Δz 10 mm. In tabel 4 zijn de berekende zettingen en zettingverschillen weergegeven op het betreffende toetsmoment. Uit bovenstaande berekeningsresultaten blijken de gemiddelde en maximaal berekende zettingverschillen niet aan de eisen te voldoen. Ten tijde van het ontwerp was de in dit artikel beschreven correlatie tussen de geografische locatie en P’g nog niet bekend en werd gerekend met een zettingverschil dat berekend werd uit de minimaal en maximaal optredende zettingen ter plaatse van het landhoofd en de pijler. Het gevonden zettingverschil bij gebruik van de maximum waarde voor P’g blijkt dus een factor 3 lager dan voor de maximum – minimum benadering. Uit deze laatste, conservatieve, benadering resulteerde de beheersmaatregel om de eventuele tegenvallende zettingverschillen op te kunnen vangen door onder ieder steunpunt van de trogbrug voorzieningen te treffen in de vorm van een vijzelconstructie. Gemeten zettingverschillen aan de trogbrug hebben aangetoond dat wordt voldaan aan de eis van een zettingverschil tussen de steunpunten van 10 mm. Indien vertrouwd had mogen worden op de in dit artikel beschreven methodiek voor de keuze voor P’g dan had dit gedrag ook in het ontwerp met zettingberekeningen kunnen worden vastgesteld. De gebruikte relatie zal echter eerst nog in veel

34

geotechniek_2005#5.indd 34

andere situaties aangetoond en getoetst dienen te worden, alvorens men op deze methode blind zal kunnen varen.

Conclusies en discussie De kleilagen van de Formatie van Kedichem en de Formatie van Tegelen blijken overgeconsolideerd te zijn, waarbij de OCR-waarden variëren van 1,1 tot 2,2. Voornamelijk ter plaatse van Breda-West worden voor de kleien uit de Formatie van Tegelen de hoogste OCR-waarden gevonden. Een belangrijke oorzaak van de overconsolidatie lijkt te zijn, dat het maaiveld op meerdere locaties in het onderzoeksgebied gedurende het Pleistoceen aanzienlijk hoger is geweest dan het huidige. Er lijkt in dit gebied een duidelijke relatie te bestaan tussen de waarde van de grensspanning P’g en de geografische positie. Dit komt tot uiting in het reliëfbeeld dat ontstaat als de P’g -waarden worden omgezet naar een “schijnbaar” paleo-maaiveld. Dit reliëfbeeld lijkt tevens overeen te komen met het drainagesysteem uit het geologische verleden. Mede gezien dit laatste kan de overconsolidatie in dit gebied ook andere oorzaken hebben, zoals de verlaging van de grondwaterspiegel in koudere periodes.

Referenties [1] Rijks Geologische Dienst, 1975, Toelichting bij de geologische overzichtskaarten van Nederland; RGD, Haarlem [2] Schokking, F., 1990, On estimating the thickness of the Saalian ice sheet from a vertical profile of preconsolidation loads of a lacustroglacial clay; Geologie en Mijnbouw, Vol. 69, p. 305 – 312; [3] Schokking, F. & A.H. Nooy van der Kolff, 1995, History and geotechnical properties of the marine Boom Clay; Proc. 11th Eur. Conf. on Soil Mech. and Found. Eng., Copenhagen [4] Dijkstra, J.W., J.K. Haasnoot en L.F. Gareau, 2003, Het effect van vriezen en dooien op de samendrukkingseigenschappen van gereconstitueerde Eemklei; Geotechniek, Jaarg. 7, Nr. 3, juli 2003, p. 44 - 49 [5] Weerts, H.T.J., P. Cleveringa, J.H.J. Ebbing, F.D. de Lange & W.E. Westerhoff, 2003, De lithostratigrafische indeling van Nederland. Formaties uit het Tertiair en Kwartair; Rapport 03-051-A; TNO-NITG, Utrecht

Met het beschreven funderingsprobleem van de NAC-trog in Breda-West wordt aangetoond dat door rekening te houden met hogere P’g waarden, welke worden afgeleid uit de geografische relatie, de berekende zetting van de kleilagen aanzienlijk gereduceerd kan worden. Met het gebruik van deze methode wordt de onzekerheid, welke normaliter in aanmerking genomen wordt op basis van de variatie van de gemeten parameters, teruggebracht tot die van de lokaal gemeten waarden, waarmee het zettingverschil met een factor 3 gereduceerd wordt ten opzichte van de meest conservatieve benadering.

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:31:44 PM


Zijn klei en leem uw probleem ?! Bij civiele werken zijn klei- en leemgrond vaak een probleem. Werkterreinen zijn onbegaanbaar, ontgraven grond is slecht verwerkbaar en afzet van grond is moeilijk en duur. Grondverbetering met kalk is een goedkope en milieuvriendelijke oplossing. Inmenging van kalk resulteert in een directe verkruimeling van de grond tot een droog en goed verwerkbaar materiaal. Na verdichting heeft de grond een aanmerkelijk hoger draagvermogen. De werkwijze is simpel en snel: de kalk wordt uitgestrooid, ingemengd en daarna wordt de grond verdicht. De Lhoist groep heeft speciaal voor de wegenbouw Proviacal® ontwikkeld dat stofemissies met meer dan 90% vermindert. Proviacal® is in Nederland al met succes ingezet voor hergebruik van gronden bij wegenaanleg, aanvulling van rioolsleuven en aanleg van industrieterreinen. Bel ons voor meer informatie.

Proviacal®

De stofarme wegenbouwkalk voor grondverbetering

info@lhoist.com Lhoist Nederland Minervum 7412B - 4817 ZG Breda Tel.: +31 76 587 50 51 - Fax: +31 76 571 28 69 Lhoist Western Europe Parc des Collines 50 - 1300 Wavre België - Tel.: +32 10 23 38 11 - Fax: +32 10 23 38 96

geotechniek_2005#5.indd 35

8/31/05 4:31:54 PM


Het berekenen van horizontaal belaste paalgroepen Ir. J.L. Bijnagte GeoDelft

Ir. H.J. van der Graaf Bouwdienst Rijkswaterstaat Ir. H.J. Luger GeoDelft

inleiding Al heel lang blijkt het berekenen van het gedrag van een paalgroep onder horizontale belastingen in de praktijk goed voor heftige discussies over de gevolgde aanpak en de waarde van de resultaten. Dit was de reden dat bij Rijkswaterstaat de behoefte bestond aan een programma waarmee op eenvoudige wijze de resultaten van diverse modellen kon worden bepaald en vergeleken. Het programma moest daarom een aantal verschillende methoden bevatten, snel kunnen wisselen van analysemethode en een herkenbaar, relatief eenvoudige gebruikersinterface hebben. Op basis van deze eisen is door Rijkswaterstaat en GeoDelft samen het programma MPile ontwikkeld. Doordat hiermee verschillende methoden gemakkelijk vergeleken konden worden, heeft dit ook geleid tot meer begrip van de optredende mechanismen en de toepasbaarheid van de diverse berekeningsmodellen. Dit artikel is bedoeld om die kennis in een compacte vorm bredere bekendheid te geven. Daarnaast wordt aangegeven hoe een en ander in het programma MPile is opgelost en geïmplementeerd. Alle gebruikte modellen gaan uit van paalgroepen die via een starre bovenconstructie (de “cap”) met elkaar verbonden zijn. In dit artikel wordt niet ingegaan op door grond belaste palen, waarvoor in Nederland vaak de methode De Leeuw of de Betuweroute methode wordt gebruikt. Ook methoden voor een enkele paal, of delen daarvan, o.a. de API, Menard en Brinch Hansen, vallen buiten het kader van dit

36

geotechniek_2005#5.indd 36

SA MENVATTI NG

Al lang blijkt het berekenen van het gedrag van een paalgroep onder horizontale belasting goed voor heftige discussies. Rijkswaterstaat en GeoDelft hebben daarom het programma MPile ontwikkeld waarmee de resultaten van diverse modellen kunnen worden bepaald en vergeleken. De achtergronden van vier verschillende methoden om paalgroepgedrag te analyseren, worden besproken. Daarbij wordt ingegaan op voor- en nadelen van de diverse modelleringswijzen en wordt aangegeven hoe een en ander in MPile is geïmplementeerd. De, meestal ten onrechte niet meegenomen, invloed van de grootte van de vervorming op de mate van groepsinteractie wordt toegelicht .

artikel. Hetzelfde geldt voor driedimensionale eindige elementen analyses die, gezien de benodigde inspanning, alleen voor bijzondere gevallen worden toegepast. De volgende methoden worden hier besproken: 1. Palen gemodelleerd als verend ondersteunde liggers. 2. Palen gemodelleerd als verend ondersteunde liggers, mét paal-grond-paal interactie. 3. Palen in een elastisch medium. 4. Palen in een elastisch medium, met plasticiteitseffecten per paal. In alle gevallen kunnen palen uiteraard ook schoor staan, dit aspect wordt hier niet apart behandeld aangezien de belastingen voor een schoorpaal worden gesplitst in een axiaal en een lateraal deel. In de hier besproken methoden worden deze delen vervolgens automatisch correct verwerkt. Tot slot wordt aandacht besteed aan een aantal speciale punten bij het gebruik van de verschillende modellen. In een tweede artikel zullen voorbeelden van het gebruik van de modellen worden behandeld.

Verend ondersteunde ligger modellen met alleen interactie via de bovenconstructie Het eenvoudigste model voor paalgroepen bestaat uit een aantal palen met alleen interactie via een starre bovenconstructie. De palen zijn, afgezien van de koppeling aan de boven-

kant, te behandelen als aparte eenheden (vergelijkbaar met een verend ondersteunde damwand, zie figuur 1a). De veren waarmee de palen worden ondersteund, kunnen lineair elastisch of elasto-plastisch zijn. Hoewel zelfs zo’n relatief eenvoudig model soms verrassende en verhelderende resultaten kan opleveren [1], vormt het ontbreken van de interactie via de grond een belangrijke beperking voor paalgroepen met kleine hart op hart afstanden en/ of kleine verplaatsingen. Door de grote bekendheid van verend ondersteunde ligger analyses in het algemeen (o.a. voor damwandberekeningen), wordt hier niet nader op de statische variant van dit model ingegaan. Een variant van dit model is een model voor botsingen en stootbelastingen (quasi-statisch model). Voor het bepalen van het gedrag van palen onder een kortdurende belasting bestaan veel minder methoden (en programma’s) dan voor permanente belastingen. Hierbij moet ook het verschil tussen kortdurende, wisselende en dynamische belastingen worden beschouwd. Zo ondergaat bijvoorbeeld een windmolen in hoofdzaak een wisselende belasting, maar dynamica speelt daarbij, voor wat betreft de grond, geen significante rol. Zelfs het botsen van een schip op een ducdalf is, bij normale snelheden, maar in beperkte zin dynamisch. Voor het schip is weliswaar de massatraagheid de bepalende factor, maar voor de grond geldt dat de verplaatsingen in de tijd zodanig gering

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:31:56 PM


Het berekenen van horizontaal belaste paalgroepen

zijn, dat de dynamica van de massa van de verplaatste grond er nauwelijks toe doet. Door de betrekkelijk korte belastingsduur geldt echter wél dat de grond ongedraineerd reageert. Dat ongedraineerde gedrag kan, afhankelijk van de dichtheid van de grond, stijver of slapper zijn dan het gedraineerde gedrag. In MPile is hiervoor het zogenaamde Ducbots model beschikbaar dat speciaal voor Rijkswaterstaat is ontwikkeld. Deze module levert op basis van een aanvarende massa met een initiële snelheid, naast de gebruikelijke informatie zoals momenten, dwarskrachten en verplaatsingen van de paal (of palen), ook een kracht-verplaatsingsdiagram voor het botspunt dat gebruikt kan worden als invoer voor een analyse van de scheepsbewegingen met het programma BOTS. Uiteraard kan ook een fenderstijfheid ter plaatse van het aanvaarpunt worden ingevoerd. Hoewel het model is toegesneden op het gebruik bij aanvarende schepen kan het ook voor andere doeleinden worden toegepast. Zo is het door Rijkswaterstaat ingezet voor het analyseren van het gedrag van viaductpijlers onder een aanrijding met een vrachtwagen.

Verend ondersteunde liggermodellen met ook paal-grond-paal interactie Om tegemoet te komen aan het bezwaar dat de interactie via de grond niet is opgenomen in een standaard verenmodel, zijn er methoden ontwikkeld om dat wél te doen. Mindlin heeft formules ontwikkeld waarmee de verplaatsingen in een homogeen elastische halfruimte onder invloed van een in die halfruimte werkende puntlast kunnen worden bepaald [2 en 3]. Door in een verenmodel voor elk punt waar een grondveer aan een paal zit, de verplaatsingen in het medium ten gevolge van de reactiekracht van die grondveer te bepalen, kan de complete interactiematrix voor alle oplegpunten van de veren worden bepaald. Deze matrix kan vervolgens numeriek worden opgelost. Een schematische weergave van zo’n model is weergegeven in figuur 1b, waar de verbindingen van slechts één punt op een paal met de andere punten zijn weergegeven. De figuur maakt meteen duidelijk dat er voor een grotere groep zeer veel verbindingen moeten worden aangebracht. Opmerkingen bij deze methode zijn: • Het is een theoretisch overzichtelijk model. • Het interactiemedium is homogeen lineair elastisch. Een gelaagd systeem moet dus worden vertaald naar een equivalent één laag systeem. Dit kan bijvoorbeeld een probleem

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 37

\ Figuur 1 a Paalgroep met verenmodel, alléén interactie via bovenconstructie

b Paalgroep met verenmodel, interactie via bovenconstructie én grond

\ Figuur 2 a Paalgroep in elastisch medium

b Paalgroep in elastisch medium met lokale plasticiteit

vormen als de grond langs de paalschachten veel slapper is dan die onder de paalpunten. Er kan immers maar één waarde voor de stijfheid worden gekozen, terwijl er eigenlijk twee nodig zijn. In MPile is een zogenaamde “betaversie” van een model beschikbaar waarin ook met een elastisch interactiemedium kan worden gerekend dat bestaat uit gelaagde grond. De interactie termen worden dan niet meer analytisch, zoals bij Mindlin, maar numeriek bepaald. Dit model bevindt zich in de testfase en is niet algemeen verkrijgbaar. • Door de elastische interactie zijn de berekeningsresultaten symmetrisch; palen aan de vóór- en achterkant van de groep worden gelijk belast, tenzij de veersterkten ook worden aangepast (niet standaard). • De rekentijden kunnen fors toenemen doordat alle vrijheidsgraden aan elkaar zijn gekoppeld en zo zorgen voor een volledig gevulde stijfheidsmatrix (en geen bandmatrix zoals bij bijvoorbeeld eindige elementen modellen gebruikelijk is). Specifieke punten van MPile voor het Mindlin model betreffen: • Een equivalente waarde van de elasticiteits-

modulus van het interactiemedium voor horizontale belastingen kan automatisch worden bepaald. • Doordat de interactie door middel van een elastische halfruimte wordt gemodelleerd, kan ook het effect van een andere belasting die in of op de halfruimte werkt rechtstreeks in het model worden meegenomen. In MPile is het mogelijk om in deze berekeningsmodule vlakken met een bovenbelasting te definiëren (zowel in verticale als in twee horizontale richtingen). Dit resulteert in elastische vervormingen van de ondergrond, waarbij de vervormingen iets beperkt zullen worden door de aanwezigheid van de (stijve) palen en de palen op hun beurt extra belastingen zullen ondervinden.

Palen in een elastisch medium Poulos heeft voor palen in een homogene elastische halfruimte [4 en 5] uitgewerkt wat de paal-grond-paal interactie is. Een schematische weergave hiervan staat in figuur 2a. De interactie wordt bepaald op basis van de elasticiteitsmodulus van de grond, de buig- en axiale stijfheid van de palen en natuurlijk hun

37

8/31/05 4:31:59 PM


Het berekenen van horizontaal belaste paalgroepen

posities. Het effect van een paal op een andere paal wordt verwerkt door middel van interactiefactoren. De verplaatsing van een paalkop ontstaat daardoor voor een deel door de kracht op de paal zelf en voor een deel door interactie met palen in de omgeving die zelf belast worden. De uiteindelijke verplaatsing van een paal wordt berekend als de som van de “eigen” verplaatsing en de som van alle interactieeffecten. In formulevorm voor een belasting (horizontale kracht H en moment M) in de richting u is dit:

Hierin is: = de horizontale verplaatsing van ui de paalkop van paal i αuHij, αuMij = interactiefactoren tussen paal i en j voor een horizontale verplaatsing t.g.v. een horizontale kracht resp. moment werkend op de kop van paal j cuHij, cuHij = stijfheidsfactoren tussen paal i en j voor een horizontale kracht resp. moment werkend op de kop van paal j = de horizontale kracht op de kop Hj van paal j = het moment op de kop van paal j Mj Vergelijkbare formules gelden voor de rotatie van de paalkop ten gevolge van H en M en voor de verplaatsing van de paalkop in verticale richting ten gevolge van de verticale belastingen. De toe te passen interactiefactoren hangen onder meer af van de bevestiging aan de bovenconstructie (al dan niet scharnierend). In computerprogramma’s kan vaak voor het axiale gedrag van de palen een andere stijfheid voor de grond onder de paalpunt worden opgegeven. Daardoor wordt de werkelijkheid beter benaderd aangezien de paalpunt zich vrijwel altijd in een vaste bodemlaag bevindt. Opmerkingen bij het model “palen in een elastisch medium”, (de methode Poulos) zijn: • De methode is ontwikkeld voor paalgroepen met een kleine hart op hart afstand. • De methode levert alleen waarden ter plaatse van de paalkop; langs de paalschacht zijn geen waarden gegeven. • Een paal wordt in feite geschematiseerd als een strip met een buigstijfheid waardoor de schuifspanning langs de paal wordt verwaarloosd. Hierdoor zijn afwijkingen tot 20 % in de gronddrukken mogelijk. Dat kan uiteraard

38

geotechniek_2005#5.indd 38

ook leiden tot aanzienlijke verschillen in berekende momenten. • Doordat de methode uitgaat van volledig elastisch gedrag wordt er, bij symmetrische paalgroepen, geen verschil gevonden tussen palenrijen aan de voorkant en de achterkant van de groep. • Gelaagdheid van de bodem kan niet in rekening worden gebracht, anders dan één laag naast de paalschachten en één laag onder de paalpunten. • Bij deze methode wordt alleen interactie in de belastingsrichting meegenomen. Dat is een benadering aangezien door de spreiding van belasting door de ondergrond op de andere palen ook krachten loodrecht op de belastingsrichting zullen ontstaan. Hierdoor zijn afwijkingen tot circa 20 % in het maximale moment mogelijk. • De methode geldt alleen voor flexibele palen, dat wil zeggen dat een grotere lengte van de paal (nagenoeg) geen effect heeft op de horizontale verplaatsingen van de paalkop. In vrijwel alle gevallen wordt aan dit criterium voldaan. • Bij hoge belastingen en grote verplaatsingen leidt het feit dat alles als elastisch wordt beschouwd tot grotere afwijkingen van de werkelijkheid. Door Poulos is later een soort plasticiteit toegevoegd door middel van één enkele vergrotingsfactor op de verplaatsingen (de factor is dus voor de hele groep hetzelfde). • Voor een snelle en eenvoudige werking wordt vaak gebruik gemaakt van de door Randolph [6] opgestelde analytische formules voor het bepalen van de interactiefactoren. Dit is een

breed geaccepteerde methode, maar de formules zijn benaderingen en resultaten kunnen hierdoor wat afwijken van de oorspronkelijke Poulos resultaten.

Palen in een elastisch medium, met plasticiteitseffecten per paal Om de beste eigenschappen van de elastische interactie volgens Poulos en de verend ondersteunde ligger methode met elkaar te combineren, hebben Focht en Koch [7] een elegante benadering gekozen. Achtergrond hiervan is dat voor de interactie tussen de palen alleen het elastische verplaatsingsdeel van belang is. Plastische verplaatsingen treden alleen op in een plastische zone in de directe omgeving van de paal zelf, verlagen daardoor de stijfheid van die individuele paal en dus ook de totale stijfheid van de groep. Voor een schematische weergave, zie figuur 2b. Om voor een enkele paal, voor elk belastingsniveau, het aandeel van de plasticiteit in de totale vervorming te kunnen bepalen, wordt een verend ondersteund ligger model gebruikt, waarbij uit de kracht-verplaatsingslijn per belastingsniveau de elastische en de plastische bijdrage worden bepaald, zie ook figuur 3. Vervolgens wordt in de Poulos methode voor elke paal de elastische verplaatsing van elke paal ten gevolge van de eigen kopbelasting vergroot met een bijdrage PHi .Hi , waarbij de “plasticiteitsfactor” PHi zodanig wordt bepaald dat de paalkopverplaatsing, voor die kopbelasting, overeenkomt met de berekende waarde

\ Figuur 3 Bepaling plasticiteitseffect voor een enkele paal (Focht en Koch).

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:32:19 PM


Het berekenen van horizontaal belaste paalgroepen

uit de liggerberekening. De eerder gegeven formule wordt dan:

Aangezien de grootte van de correctie afhangt van het belastingsniveau en dus in het algemeen per paal zal verschillen, is een iteratief proces nodig. Immers door de veranderende stijfheden zal ook de belastingsverdeling veranderen (en daardoor weer de stijfheden etc.). De uiteindelijk gevonden groepsverplaatsing dient als basis voor het bepalen van de verplaatsings- en momentenlijnen in de palen. Daarbij wordt gebruik gemaakt van de verend ondersteunde ligger methode waarbij de veren worden aangepast, zodanig dat de kopverplaatsing overeenkomt met de volgens het bovenstaande berekende waarde. Aanpassing kan zowel plaatsvinden op sterkte als op stijfheid. Dit hierboven beschreven gedrag heeft als belangrijkste gevolg dat de mate waarin er interactie is binnen een groep, afhankelijk is van het belastingsniveau. In het algemeen wordt dit aspect onder-, of in het geheel niet belicht. Zo wordt er vaak gezegd, o.a. in enkele normen, dat bij een hart op hart afstand van 6 à 8 maal de diameter géén onderlinge beïnvloeding meer plaatsvindt. Dit is echter alleen correct voor verplaatsingen die in de orde van tientallen procenten van de paaldiameter zijn. Voor kleine verplaatsingen is er sprake van veel meer interactie dan algemeen wordt verwacht. Een mooi voorbeeld daarvan is te zien in figuur 4. In deze figuur zijn de resultaten van enkele driedimensionale eindige elementen berekeningen gepresenteerd voor een negen paals paalgroep [9]. Uit de figuur blijkt dat voor een hart op hart afstand van 5 maal de paaldiameter (D) bij een verplaatsing van ongeveer 0,15 D de opgenomen belasting voor een paal in de groep en een enkele paal gelijk zijn.

\ Figuur 4 Effectiviteit van palen bij verschillende verplaatsingen.

Voor kleine verplaatsingen is echter duidelijk zichtbaar dat dit niet het geval is.

bij de Poulos methode zijn ook hier van toepassing. • Het groepseffect is afhankelijk van de hoogte van de belasting. Bij kleine belastingen is het gedrag immers vrijwel geheel elastisch. Pas bij hoge belastingen ontstaat plasticiteit waardoor de paalkoppen een extra vervorming ondergaan. Dat is echter een lokaal effect dat geen directe invloed heeft op de palen in de omgeving en het interactiegedrag: de paal snijdt als het ware door de grond. Alleen het elastische deel van de verplaatsing wordt in de omgeving gevoeld en bij een lage belasting is dat een relatief groter deel dan bij hoge belastingsniveaus.

Opmerkingen bij deze methode zijn: • In het oorspronkelijke artikel van Focht en Koch wordt de methode alleen beschreven voor de horizontale kopbelasting. In de methode Poulos zijn de interactiefactoren voor de diverse belastingscomponenten, zoals dwarskrachten, axiale krachten en momenten, echter niet gelijk. Dat betekent dat voor het bepalen van het plasticiteitsdeel van de belastingen eigenlijk verschillende factoren moeten worden bepaald. • De reducties op sterkte en stijfheid worden over de gehele lengte van de paal (in de grond) met dezelfde factor toegepast. Dat zal in werkelijkheid niet zo zijn. • De overige al eerder gemaakte opmerkingen

Specifieke punten van MPile voor dit model: • Op basis van de gegevens van een verend ondersteunde ligger berekening wordt auto-

Model

Plasticiteit

Gelaagde grond

Interactie via grond

Dynamica

Grondverplaatsing

Maaiveld belasting

Verend ondersteunde ligger

Ja

Ja

Nee

Nee

Ja

Nee

Verend ondersteunde ligger: quasi statisch

Ja

Ja

Nee

Ja

Nee

Nee

Verend ondersteunde ligger met interactie via de grond

Ja

Ja

Ja; 1 laag*

Nee

Nee

Ja

Elastische interactie

Nee

Nee

Ja; 2 lagen

+

Nee

Nee

Nee

Elastische interactie met plasticiteitseffecten

Ja

Ja

Ja; 2 lagen+

Nee

Nee

Nee

*

+

Het grondsysteem voor paal-grond-paal interactie bestaat uit één laag (bètaversie meer lagen) Het grondsysteem voor paal-grond-paal interactie bestaat uit twee lagen: één laag naast de paalschacht en één laag onder de paalpunt.

\ Tabel 1: Overzicht van de eigenschappen van de berekeningsmodellen

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 39

39

8/31/05 4:32:25 PM


Squeezing verstoort leidingtracébelaste paalgroepen Het berekenen van horizontaal

matisch voor àlle belastingscomponenten de bijbehorende correctiefactor voor plasticiteit bepaald. • De herverdeling van belasting over de groep ten gevolge van plasticiteit in de grond en de bijbehorende aanpassing van de correctiefactoren zijn geïntegreerd in het iteratieproces.

Overzicht eigenschappen berekeningsmodellen Samenvattend gelden voor de genoemde modellen (in MPile) de eigenschappen volgens tabel 1.

Referenties [1] Wisselwerking tussen palen, H.J. Luger, J.L. Bijnagte en B. Nieswaag, Geotechniek no. 4, oktober 1998. [2] Mindlin, R.D., Force at a point in the interior of a semi-infinite solid, Jnl. Appl. Physics Vol. 7, No.5: p. 195-202, 1936 [3] Mindlin, R.D., Force at a point in the interior of a semi-infinite solid, Proc. 1st. Midwest. Conf. Solid Mech., Univ. of Illinois, Urbana Illinois, p. 56-59, 1953. [4] Poulos, H.G., Behaviour of laterally loaded piles: I-single piles, Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division ASCE, Vol. 97, No. SM 5, Paper 8092, p. 711-731, 1971. [5] Poulos, H.G., Behaviour of laterally loaded piles: II- pile groups, Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division ASCE,

40

geotechniek_2005#5.indd 40

8/31/05 4:32:33 PM


DP for Civil Engineering � Geotechnical computation ���Field investigation ���Laboratory analysis

GGU-RETAIN Geotechnical design and structural analysis of all types of anchored, strutted and free retaining walls.

Wie zoekt kent Educom niet. Wie Educom kent zoekt niet. The geoengineering software suite developed by GGU engineers comprises 43 programs covering a wide range of applications for geotechnical design, site investigation and laboratory analysis.

GOED UITGEVEN IS ONS VAK GGU-Software distrubution world wide

Am Hafen 22 D-38112 Braunschweig Germany Voor het uitgeven van uw brochures, nieuwsbrieven en bedrijfsmagazine

EDUCOM COMMUNICATIE

Phone +49 - (0)531- 2159849 Fax +49 - (0)531 - 2159851 infos@ggu-software.com

T 010 - 425 65 44 E info@uitgeverijeducom.nl

www.uitgeverijeducom.nl

geotechniek_2005#5.indd 41

8/31/05 4:32:43 PM


Ervaring met een bijzonder heiwerk in Tilburg SA MENVATTI NG

Ir. G.S. Bhageloe Witteveen + Bos

Bij een heiwerk in Tilburg bestonden twijfels omtrent de uitvoerbaarheid daarvan. De palen dienden tot 12 meter geheid te worden in fijn zand met een vastheid van 30-40 MPa. De eerder in Geotechniek (2001) gepubliceerde formule bleek een goed hulpmiddel om aan de hand van het grondprofiel, de conusweerstanden en het type paal de heibaarheid te bepalen. Het gebruik van een oplanger verhoogt het slagcijfer, in dit geval met 50%. Een goede samenwerking tussen ontwerpers, specialisten en uitvoerders is van belang voor een efficiënte uitvoering van dit soort heiwerk.

G. Lieverdink Witteveen + Bos Ir. J.W. Bosschaart Grontmij Nederland b.v. Ing. B.C.A.H. van den Boogaard Waterschap De Dommel

Inleiding Het Waterschap de Dommel heeft besloten de rioolwaterzuiveringsinstallatie RWZI Tilburg – Oost buiten gebruik te stellen en het rioolwater van Tilburg – Oost via een persleiding af te voeren naar de (RWZI) Tilburg – Noord.

Ten behoeve van de directe afvoer van 2.450 m3/h rioolwater naar Tilburg – Noord is een rioolgemaal gebouwd. Voor de afvoer en tijdelijke buffering van nog eens 12.400 m3/h riool- en regenwater is een vijzelgemaal met een regenwaterbuffertank direct naast het rioolgemaal

Lengte

Breedte

Diepte

Rioolgemaal

20 m

10 m

3,7 m – 3,9 m

Vijzelgemaal

20 m

14 m

6,35 m

Regenwaterbezinktank

Diameter = 48 m

\ Tabel 1: Afmetingen van de constructies

2,8 m – 1,0 m

gebouwd. Tevens is een bestaande voorbezinktank van de buiten gebruik gestelde RWZI omgebouwd tot regenwaterbuffertank. Witteveen+Bos heeft, in nauw overleg met de afdeling Bouwzaken van Waterschap de Dommel, het civieltechnisch, werktuigbouwkundig en elektrotechnisch ontwerp gemaakt en de uitvoering van het civieltechnisch werk begeleid. De afmetingen van de constructies zijn weergegeven in tabel 1. Het civieltechnisch werk is in bouwteamverband opgedragen aan Bouwkombinatie Heerkens van Bavel / Galjaard. Met deze aannemer is in goed overleg het heiwerk voorbereid en uitgevoerd.

Beschrijving van de ondergrond Er zijn 10 sonderingen en 2 boringen ter plaatse van de nieuw te bouwen constructies gemaakt, zie figuur 1. Aan de hand van de sonderingen is vastgesteld dat het maaiveld op NAP +12 m ligt en dat de ondergrond ter plaatse uit draagkrachtig zand bestaat, afgewisseld door enkele kleilagen. De grondwaterstand ligt gemiddeld op NAP +10 m. Een hogere grondwaterstand, tot NAP +11 m, is in het verleden enkele keren gemeten.

\ Figuur 1 Locaties van de uitgevoerde sonderingen en boringen

42

geotechniek_2005#5.indd 42

De sonderingen, waarvan er twee zijn opgenomen in figuur 2 en één in figuur 3, geven een representatief beeld van de ondergrond. De conusweerstanden in de zandlaag vanaf NAP +5 m lopen op tot zelfs 55 MPa.

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:32:47 PM


Ervaring met een bijzonder heiwerk in Tilburg

Funderingsadvies Alhoewel de ondergrond in Tilburg voldoende draagkrachtig is, maakt de ligging van de maximale grondwaterstand ver boven de onderkant van het riool- en vijzelgemaal en ook van de buffertank, de toepassing van trekelementen voor de fundering van deze onderdelen noodzakelijk. Voor de fundering is vanuit kostenoverwegingen gekozen voor geprefabriceerde betonpalen gemaakt met een kwaliteit B65, voorzien van voorspanning (FeP1860 met een werkvoorspanning van circa 4 N/mm2). Met inachtneming van de heibaarheid (niet te veel palen per m2), de afmetingen van de constructies en de belasting, is gekozen voor palen vierkant 320 mm met een stramien van 3,3 m * 3,6 m. De constructie van het riool- en vijzelgemaal is beoogd in een gecompartimenteerde bouwkuip (30 m lang en 23 m breed) bestaande uit stalen damwandplanken type AZ26. De onderkant van de kuip wordt begrensd door een onderwaterbetonvloer met een dikte van 0,8 m voor het vijzelgemaal en 1,0 m voor het rioolgemaal. \ Figuur 2 Sonderingen 6 en 7

De palen dienen vanaf een tot NAP +10 m verlaagd maaiveld respectievelijk 12 m, 6 m en 5 m geheid te worden door fijn zand met vastheden van 30 à 40 MPa, zie tabel 2. In eerste instantie lijkt het paalpuntniveau van NAP –4,5 m, uitgaande van een geprefabriceerde betonpaal, in relatie tot de hoge conusweerstand een probleem. Voorafgaand aan de uitvoering werd daarom getwijfeld aan de heibaarheid van geprefabriceerde betonpalen ter plaatse van het riool- en vijzelgemaal door de combinatie van de diepte van de paalkoppen (1 à 2 m onder maaiveld waarbij heien met een oplanger noodzakelijk was) en de zeer hoge conusweerstanden. In goed overleg tussen aannemer, ontwerper en opdrachtgever is daarom een uitgebreid literatuuronderzoek gedaan naar de heibaarheid. Naast het literatuuronderzoek is er overleg geweest met de afdeling Bouw- en Woningtoezicht van de gemeente Tilburg over de hei-er-

\ Figuur 3 Resultaat boring 2 bij sondering 10

Fs;druk,d [kN]

Fs;trek,d [kN]

o.k. paal [m+NAP]

Lengte paal [m]

b.k. paal na heien [m+NAP]

Aantal palen [-]

Rioolgemaal (S 7)

-919

361

-4,5

13

+8,5

54

Vijzelgemaal (S 7)

-1339

187

+2,5

5,5 – 6,0

+8,0 - +9,0

30

Regenwaterbuffertank (S 6)

-1100

160

+3,3

6,7 – 8,7

+10,0 - +12,0

184

\ Tabel 2: Paalbelastingen en niveau onderkant palen

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 43

43

8/31/05 4:32:53 PM


Ervaring met een bijzonder heiwerk in Tilburg

tikelen, `Het voorspellen van heigedrag´ en `De achtergrond van de formule´ in Geotechniek van oktober 2001 en januari 2002, zie het rekenvoorbeeld. Aan de hand van de in tabel 3 aangegeven slagcijfers is geconcludeerd dat de palen heibaar zijn. Het gebruik van vibrocombinatiepalen is als noodmaatregel achter de hand gehouden, indien de heibaarheid van geprefabriceerde betonpalen niet aangetoond zou kunnen worden na de heiproef.

1) In afwijking van de norm geldt dat de schachtwrijving over de hele hoogte van de paal in rekening wordt gebracht en

dat de conusweerstand niet wordt afgesnoten. Ervaring leert dat, vanwege het optreden van wateroverspanning langs

de paalschacht tijdens het heien, voor αs een aangepaste waarde aangehouden dient te worden. Voor gesloten palen in zand geldt αs,dyn = 0,005. Deze waarde is aangehouden in de berekening.

2) Het gewicht van de oplanger geeft een verhoging van het slagcijfer. De verhoging is ingeschat op circa 50%.

\ Rekenvoorbeeld

varing in de omgeving en zijn er aanvullende heianalyses uitgevoerd. Het resultaat van de inspanning wees op de heibaarheid van de gekozen palen. De risico´s tijdens het heien zijn naar aanleiding hiervan in kaart gebracht en besproken met de hoofdaannemer en de aannemer van het heiwerk Voorbij Funderingstechniek. Met hen is de heiprocedure nader beschouwd.

Heiplan Het heiwerk voor het rioolgemaal heeft centraal gestaan bij de beschouwing van de heiprocedure. Besloten is: • De palen niet te voorzien van inwendige ribbels gezien de optredende verzwakking, maar te kiezen voor boucharderen; • De palen minimaal 21 dagen te laten uitharden; • Veel aandacht te geven aan het in één lijn zijn

44

geotechniek_2005#5.indd 44

van hamer en paal gedurende het volledige heiproces; • De oplanger zo kort mogelijk te houden. Om de heibaarheid van de palen te toetsen, is besloten eerst enkele palen van de buffertank te heien bij sondering 6 en dan conclusies te trekken over het heien tot NAP –4,5 m. Met de door de aannemer voorgestelde hamer, Junttan HHk-9a (9 ton valmassa met een maximale valhoogte van 1,2 m), kon geprognosticeerd worden dat het slagcijfer op het paalpuntniveau van NAP –4,5 m, bij een valhoogte van 1,2 m, niet hoger zou zijn dan 25 slagen per 0,25 m, zie tabel 3. Een slagcijfer tussen de 50 en 80 op de laatste meter wordt acceptabel geacht. Het totaal aantal slagen zou 2.000 niet overschrijden, hetgeen in de analyse als bovengrens is gehanteerd voor het aantal slagen in verband met vermoeiing. De prognose is uitgevoerd met de methode die is aangeven in de ar-

Uitvoering Heiwerk Het heiresultaat bij sondering 6, tot het paalpuntniveau van NAP +2,5 m, bevestigde de prognose en besloten is de fundering overeenkomstig het plan uit te voeren met als aandachtspunten: • De kalendering en het totaal aantal slagen. Beide zijn afhankelijk van het toe te passen heiblok, de oplanger en het al dan niet optreden van wateroverspanning tijdens het heien. Dat wateroverspanning optreedt, mag verondersteld worden gezien de fijnheid van de vaste zandlaag; • Heien met een oplanger tot 1,5 m onder maaiveld is lastig, omdat niet gecontroleerd kan worden of de paal en de stelling nog in één lijn met elkaar staan. Dit risico is verkleind door het heiwerk uit te laten voeren door een zeer ervaren heiploeg van Voorbij Funderingstechniek met veel aandacht voor het in één lijn zijn van de hamer en de paal; • Tijdverlies door plaatsing van de oplanger en het gewicht van de oplanger hebben een verhoogd slagcijfer tot gevolg. Bij de berekening van het slagcijfer is dit in rekening gebracht door de slagcijfers met circa 50% te verhogen. In overleg met de aannemer is daarom besloten de palen zonder oplanger te heien totdat de bovenkant van de paal zich op het afgegraven maaiveld (NAP +10 m) bevindt, de oplanger te plaatsen en de paal zo snel mogelijk door te heien. Een te lange onderbreking van het heiproces is ongewenst in verband met een afname van de wateroverspanning en dientengevolge een (forse) toename van de kalendering en mogelijk een niet verder te heien paal; • Zorg te dragen voor droge zachthouten mutsvullingen van goede kwaliteit en deze bij de plaatsing van de oplanger te vervangen; • Trillingshinder door het heien van de palen. Op circa 300 m afstand van de nieuw te bouwen constructies staan op staal gefundeerde panden. De opdrachtgever heeft voor aan-

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:32:54 PM


Ervaring met een bijzonder heiwerk in Tilburg

locatie

Fr [MN]

valhoogte h [m] 0,70

0,80

0,90

0,95

1,00

1,10

1,20

S 06 NAP + 4,0 m

5,0

24

23

21

21

20

19

18

S 06 NAP- 4,5 m

4,0

29

27

26

25

24

23

22

\ Tabel 3: Vooraf berekende slagcijfers

vang van de werkzaamheden de aanwezige bebouwing opgenomen en omwonenden uitvoerig ingelicht over de duur en aard van de werkzaamheden. Het heiwerk is eind 2003 uitgevoerd zoals beschreven. Tijdens het heiproces bleek wateroverspanning daadwerkelijk op te treden. De slagcijfers in de vaste zandlaag varieerden namelijk tussen de 20 en de 30 slagen bij een valhoogte van het heiblok tussen de 0,70 m en 0,95 m. Het slagcijfer liep iets op na het verwisselen van de mutsvulling. Na plaatsing van de oplanger was een duidelijke verhoging van het slagcijfer waarneembaar (tot circa 25 Ă 40 met af en toe uitschieters tot 50). De waargenomen slagcijfers waren conform de verwachting. Voor de ontgraving van de bouwkuip zijn alle geheide palen akoestisch doorgemeten. Het resultaat van deze meting duidde op drie gebroken palen. Na de ontgraving van de bouwkuip bleken deze drie palen, circa 1% van het totaal aantal geheide palen, daadwerkelijk gebroken te zijn. Het onderwaterbeton is plaatselijk voorzien van wapening, omdat het bijheien van palen niet meer mogelijk was.

\ Foto 1 Heien van de eerste paal

\ Foto 2 Bouwkuip van het rioolgemaal na verharden van de onderwaterbetonvloer

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 45

Conclusies Naar aanleiding van dit heiwerk kan worden geconcludeerd dat: 1. de formule die enkele jaren geleden werd gepubliceerd in Geotechniek, onder de gegeven omstandigheden en aannames tot een goede indicatie van de kalenders heeft geleid. De formule is een goed hulpmiddel gebleken om aan de hand van het grondprofiel, de conusweerstanden en het type paal, de heibaarheid te bepalen; 2. het gebruik van de oplanger het slagcijfer verhoogt. De gebruikte oplanger in Tilburg resulteerde in een verhoging van het slagcijfer met circa 50%; 3. een goede samenwerking tussen ontwerpers, specialisten en uitvoering van belang is voor een efficiĂŤntie uitvoering van dit soort heiwerken.

Referenties [1] Bosschaart, J.W., Berkhout, B.M. en Peters, M.G.J.M., Het voorspellen van heigedrag, Geotechniek no. 4, 2001, pag. 46-53 [2] Bosschaart, J.W., Peters, M.G.J.M. en Berkhout, B.M., Het voorspellen van heigedrag; de achtergrond van de formule, Geotechniek no. 1, 2002, pag. 32-39

45

8/31/05 4:33:03 PM


Avenue Edgard Frankignoul 2 - 1480 Saintes BelgiĂŤ Tel. +32 (0)2 / 391 46 46 Atlasstraat 2 - 8680 Koekelare BelgiĂŠ Tel. +32 (0)51 / 58 88 81

geotechniek_2005#5.indd 46

8/31/05 4:33:22 PM


INPIJN-BLOKPOEL ingenieursbureau Op basis van gedegen in-situ en laboratoriumonderzoek geeft de adviesafdeling adviezen ten aanzien van ondermeer: Erkend door de Raad voor Accreditatie BRL SIKB 1000 VKB 1018 BRL 5052 ASBESTINVENTARISATIE

NEN-EN-ISO 9001: 2000 V GM C HECKLIST A ANNEMERS VCA*

GECERTIFICEERD BEDRIJF

bouwputontwerp bemaling / drainage bouwrijp maken funderingen gestuurde boringen schade expertise trillings- en geluidsmetingen akoestisch doormeten palen heibegeleiding bouwkundige expertise milieu-onderzoek en advisering asbest inventarisatie

Son

p o d r e e d n u Gef e kennis g i d n o r g

Ekkersrijt 2058 - 5692 BA Son Telefoon (0499) 47 17 92 Telefax (0499) 47 72 02 E-mail post@inpijn-blokpoel.com

www.inpijn-blokpoel.com Sliedrecht

Kubus 121 - 3364 DG Sliedrecht Telefoon (0184) 61 80 10 Telefax (0184) 61 87 82 E-mail sliedrecht@inpijn-blokpoel.com

De bodem de baas

info@apvdberg.nl

www.apvdberg.nl

Sondeerapparatuur 25 - 300 kN voor on- en offshore Conussen voor geo- en milieutechnisch bodemonderzoek Monstername-apparatuur voor het nemen van ongeroerde bodemmonsters Draadloze gegevensoverdracht Elektrische meetapparatuur Software Boorapparatuur Vanetesters

A.P. van den Berg Machinefabriek B.V. Postbus 68, 8440 AB Heerenveen Tel. 0513 - 63 13 55 Fax 0513 - 63 12 12

geotechniek_2005#5.indd 47

Nieuw!!! X-Y hellingopnemer in de conuspunt nu ook geschikt voor aftrek- en compressieconussen 10cm2 en 15cm2 voor qc , fs en U-meting.

8/31/05 4:33:27 PM


Grondstabilisatie met hoogovencement: verharding en duurzaamheid Stabilisaties voor de boortunnel van RandstadRail Dr. T.G. Nijland TNO Bouw & Ondergrond Ing. W.H. van der Zon GeoDelft Ir. H.M.A. Pachen, ir T. van Hille Projectbureau RandstadRail, Gemeentewerken Rotterdam

Inleiding In 2001 zijn de resultaten beschikbaar gekomen van het No-Recess onderzoek [1, 2], waarin onderzoek is gedaan naar innovatieve technieken voor het bouwen in en op slappe grond, waaronder de stabilisatie van veen en (organische) klei met cement en/of kalk en/of anhydriet [1]. Qua civieltechnische prestatie (sterkteontwikkeling) waren de resultaten van deze laatste techniek veelbelovend, doch ten aanzien van zowel de aard van de gevormde verhardingsproducten als ten aanzien van de duurzaamheid van dergelijke grondstabilisaties bleven vele vragen open. Ook ten aanzien van de keuze van bindmiddel(combinaties) resteren verschillende vragen. Duidelijk werd wel dat, in vergelijking met vooral Scandinavische ervaring, het gebruik van hoogovencement goede resultaten gaf. In Rotterdam wordt momenteel een gedeelte van RandstadRail aangelegd, waarvan een deel als geboorde tunnel. In het ontwerp van Gemeentewerken Rotterdam wordt plaatselijk het grondpakket waar deze tunnel doorheen voert, verbeterd door het aanbrengen van een cementstabilisatie. Om meer inzicht te krijgen in de duurzaamheid hiervan, is door TNO Bouw en GeoDelft een onderzoek uitgevoerd, waarin grondstabilisaat met de beoogde samenstelling, experimenteel verouderd is.

Sint Franciscus Driehoek Een deel van RandstadRail langs het Statenwegtracé zal worden uitgevoerd als geboorde

48

geotechniek_2005#5.indd 48

SA MENVATTI NG Voor de boortunnel in Rotterdam ten behoeve van RandstadRail wordt plaatselijk het grondpakket verbeterd door middel van cementstabilisatie. Om meer inzicht te krijgen in de duurzaamheid hiervan hebben TNO Bouw en GeoDelft onderzoek uitgevoerd waarin grondstabilisaat met de beoogde samenstelling experimenteel verouderd is. Het verouderingsproces is kunstmatig een factor 100 versneld door een groter verhang toe te passen bij het doorstromen dan in de praktijk zal optreden. De proefstukken zijn zowel macroscopisch als microscopisch in de tijd gevolgd.

tunnel. Ter hoogte van de Sint Franciscus Driehoek – Goudse lijn komt de boortunnel omhoog uit het Pleistocene zandpakket van de Formatie van Kreftenheye en snijdt door Holocene Afzettingen van Gorkum en daarop liggende Afzettingen van Duinkerke en Hollandveen, terwijl het Basisveen (vrijwel) afwezig is. De boortunnel wordt gerealiseerd in de Afzettingen van Gorkum, niet in het veen. De Afzettingen van Gorkum bestaan uit organische klei. Voor het onderzoek zijn delen van een boring tussen 10 en 16 m genomen. Deze Gorkum Klei heeft een soortelijke massa van 1620 kg/m3, een watergehalte van 17 % en een gehalte aan organische stof van 3,2 %.

Verharding en veroudering De huidige kennis ten aanzien van bindmiddelkeuze, verhardingsproducten en duurzaamheid van grondstabilisaten is met name ten aanzien van beide laatste aspecten beperkt. De precieze chemische reacties waarbij bijvoorbeeld het mineraal ettringiet in de bodem gevormd wordt (zie hierna) zijn onbekend, evenals de stabiliteit daarvan in een dergelijke matrix. Zo is ook onduidelijk wat, met name in organische klei en veen, de rol is van de verschillende organische stoffen; uit de betontechnologie is bekend dat verschillende daarvan de verharding van cement vertragen of verhinderen, terwijl bij de stabilisatie van dergelijke gronden toch bevredigende resultaten bereikt worden. De huidige kennis en onzeker-

heden daarin kunnen in het kort als volgt worden samengevat [1, 3]: • Verondersteld wordt dat de vroege vorming van ettringiet als deel van de bindmiddelmatrix in waterrijke grondpakketten essentiëel is, omdat het een matrix zou opleveren waaromheen andere fasen kunnen neerslaan of kristalliseren. • Praktische ervaring (in de zin van behaalde sterkte) laat zien dat bij waterrijke grondpakketten rijk aan organisch materiaal cement (± anhydriet en/of extra fijne vaste stof) de voorkeur verdient, bij kleiïge gronden cement ± ongebluste kalk. • Er bestaat onzekerheid ten aanzien van de aard van het uitgeharde bindmiddel. In sommige monsters uit het No Recess project (Abcoude, veengrond) is onduidelijk of ettringiet (of iets anders en zo ja wat) gevormd is. • Qua sterkteontwikkeling zijn de meest positieve resultaten verkregen bij de toepassing van hoogovencement, CEM III. Tegelijk heeft dit cement een laag gehalte aan tricalciumaluminaat (C3A, een bestanddeel van de cementklinker), en wordt het elders in de betontechnologie juist toegepast in werken waarin het beton aan verhoogde sulfaatgehaltes blootgesteld wordt, teneinde de vorming van (secundair) ettringiet juist te voorkomen. • Onzeker is in hoeverre ettringiet stabiel is en blijft onder relevante condities in de ondergrond (bijvoorbeeld in aanwezigheid van organische zuren etc.). Bekend is dat, in reguliere cementgebonden materialen, ettringiet

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:33:30 PM


Grondstabilisatie met hoogovencement: verharding en duurzaamheid

uiteen kan vallen onder invloed van CO2 uit de lucht [4-6]. Onduidelijk is in hoeverre een eventueel hoog gehalte aan kalkoplossend CO2 in het grondwater een destabiliserende rol zou kunnen spelen. • Onduidelijk is wat de relatie is tussen bindmiddel(dosering) - type grond - sterkteontwikkeling – duurzaamheid. De belangrijkste potentiële aantasting van grondstabilisaten geschiedt waarschijnlijk door chemische en/of mechanische erosie onder invloed van doorstromend water [1]. Teneinde inzicht te krijgen in de duurzaamheid van het grondstabilisaat, is daarom een verouderingstest uitgevoerd waarbij als worst case praktijkscenario de situatie is gesimuleerd waarin het grondstabilisaat reeds tijdens verharding onderhevig zal zijn aan dergelijke erosie. Bij wijze van veroudering zijn de verhardende proefstukken daarom doorstroomd met water met een vergelijkbare compositie als ter plaatse [7], onder een verhang van i = 10. Hierdoor is het poriewater continue ververst en is een geforceerde praktijksituatie gesimuleerd. In de praktijk is het verhang orde van grootte i = 0,1, zodat een veroudering van een factor 100 in de tijd gesimuleerd wordt. De voor het onderzoek benodigde proefstukken zijn door GeoDelft vervaardigd conform bijlage B in CUR-rapport 199 [1]. De mengenergie is hierbij aangepast op basis van tijd en aantal omwentelingen per volume-eenheid in de praktijk. In eerste instantie is een proefmengsel gemaakt met een homogene menging. Hiervoor was een mengtijd nodig van 45 minuten. Vervolgens is een mengsel gemaakt waarbij slechts 5 minuten gemengd werd. Hieruit is visueel bepaald wat ongeveer de menging zou moeten zijn om aan te sluiten bij de praktijk, waarbij overleg gevoerd is met mensen uit de praktijk. Uiteindelijk zijn de mengsels gedurende 20 minuten gemengd. Visueel kon worden vastgesteld dat het mengsel niet overal homogeen was. Voor stabilisatie van de Gorkum Klei is gebruik gemaakt van 250 kg hoogovencement, CEM III/B 42,5, per m3 grond. Menging is nat geschied, in een verhouding van 1 massadeel water per 1 massadeel cement. Er is één mengsel aangemaakt waarvan alle proefstukken vervaardigd zijn.

Mechanische eigenschappen De mechanische eigenschappen van onder water uitgeharde, niet-verouderde, grondstabilisaten worden gegeven in tabel 1. De mechani-

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 49

lijktijdige verharding en veroudering gekarakteriseerd door middel van polarisatie- en fluorescentiemicroscopie (PFM), Röntgen diffractie analyse (XRD) en differentiële thermometrische analyse / thermisch gravimetrische analyse (DTA/TGA). Daarnaast is de samenstelling van het poriewater in de grondstabilisaten bepaald. \ Figuur 1 Ontwikkeling van de waterdoorlatendheid van

verouderd grondstabilisaat vs. onbehandelde Gorkum Klei.

sche eigenschappen van verouderde grondstabilisaten worden gegeven in tabel 2. In het No Recess onderzoek [1] zijn ook stabilisaten vervaardigd van organische klei met hoogovencement, CEM III/B 42,5. De huidige sterktes zijn lager dan de toen gemeten sterktes. De toename van de sterkte in de tijd en de verhouding tussen stijfheid en uiteindelijke druksterkte zijn echter goed vergelijkbaar. Behalve mechanische eigenschappen is bij de verouderde proefstukken ook de waterdoorlatendheid bepaald. De resultaten worden gegeven in figuur 1. Er bestaat geen significant verschil tussen de doorlatendheden van de onder water uitgeharde grondstabilisaten, de continu doorstroomde grondstabilisaten en de oorspronkelijke Gorkum Klei (vergelijk tabel 1 en figuur 1).

Karakterisering Teneinde vast te stellen welke reactieproducten gevormd worden, en wat het effect van de veroudering is op de matrix van het grondstabilisaat, is deze matrix na 28 en 60 dagen ge-

Verhardingsproducten en ontwikkeling microstructuur De oorspronkelijke, onbehandelde Gorkum Klei bestaat uit een mengsel van kleimineralen, carbonaten (calciet/dolomiet) en klastische mineralen zoals kwarts, veldspaten en mica’s. Nieuwvormingen ten gevolge van interactie tussen cement en grond en/of hydratatie van het cement zijn microscopisch niet of moeilijk als zodanig herkenbaar. Ondanks het feit dat nadrukkelijk sprake is van sterkteontwikkeling (tabel 2), lijkt de microstructuur van het grondstabilisaat na 28 dagen gelijktijdige verharding en veroudering nog sterk op die van de oorspronkelijke Gorkum Klei ( figuur 2). Hoewel de proefstukken macroscopisch niet homogeen zijn, zijn zij dat microscopisch wel ( figuur 2). Na 60 dagen gelijktijdige verharding en veroudering is daarentegen duidelijk vergroving van de microstructuur opgetreden door flocculatie van de klei ( figuur 2). Uit de bepaling van de waterdoorlatendheid ( figuur 1) blijkt echter dat deze niet is toegenomen, met andere woorden, vergroving van de poriën gaat niet gepaard met toename van de permeabiliteit en is derhalve geen bedreiging voor de duurzaamheid. Ook verder zijn er microscopisch geen aanwijzingen gevonden voor de aantasting van het grondstabilisaat door veroudering. Ouderdom 7 dagen

Volumieke massa

kg m

Druksterkte

kPa

-3

28 dagen

1880

1865

1660

4145

E-modulus

MPa

402

697

Elastische rek

%

0,88

0,74

Waterdoorlatendheid

m s-1

8,5 x 10 -8

5,4 x 10 -8

\ Tabel 1: Mechanische eigenschappen van onder water uitgeharde grondstabilisaten.

Ouderdom proefstuk 7 dagen

28 dagen

60 dagen

Volumieke massa

kg m

1870

1890

1865

Druksterkte

kPa

1280

3465

7854

E-modulus

MPa

216

687

1975

Elastische rek

%

0,86

0,54

0,78

-3

\ Tabel 2: Mechanische eigenschappen van verouderde proefstukken

49

8/31/05 4:33:33 PM


Grondstabilisatie met hoogovencement: verharding en duurzaamheid

giet wordt, ook na 60 dagen gelijktijdige verharding en veroudering, met zekerheid aangetoond.

Poriewatersamenstelling De resultaten van de bepaling van de poriewatersamenstelling in de grondstabilisaten na 28 en 60 dagen veroudering worden gegeven in tabel 4.

\ Figuur 2 Overzicht van de microstructuur van onbehandelde Gorkum Klei (boven), van het grondstabilisaat na 28 dagen

De pH van en SO42- concentratie in het poriewater van grondstabilisaten geven een goede indicatie van de effectiviteit van de behandeling; immers, hydratatie van de Portland klinker in het cement zal een sterk pH verhogend effect hebben, - en daardoor ook de hydratatie van de slak en eventuele puzzolane reacties van de kleimineralen bevorderen -, terwijl een hoge sulfaatconcentratie betekent dat de vorming van ettringiet waarschijnlijk niet of slechts op beperkte schaal heeft plaatsgevonden [8]. De pH van 12,5 na 28 dagen veroudering is in dezelfde orde van grootte als die van beton op basis van hoogovencement, CEM III/B, terwijl de sulfaatgehaltes gering zijn. Met veroudering neemt de pH af en de concentratie SO42in het poriewater toe. Beide effecten zijn in overeenstemming met de weinige beschikbare poriewaterdata voor grondstabilisaten van (organische) klei [9]. Het verschil in afname van pH, respectievelijk toename van sulfaatconcentratie na 60 dagen veroudering, is echter opmerkelijk en mogelijk (mede) gerelateerd aan lokale (natuurlijke) variatie in de hoeveelheid sulfides en oxidatieproducten daarvan in de Gorkum Klei.

(midden) en 60 dagen (onder) gelijktijdige verharding en veroudering. De linker foto’s zijn in parallel gepolariseerd doorvallend licht, de rechter foto’s onder UV-fluorescentie. Beeldveld 1,4 x 0,9 mm.

Na 28 dagen gelijktijdige verharding en veroudering zijn niet gehydrateerde, niet gereageerde slakkorrels nog duidelijk in de matrix van het grondstabilisaat aanwezig. In vergelijking met de onbehandelde Gorkum Klei valt de rekristallisatie van calciet in holtes op. Tevens worden naaldvormige fasen gevormd, die met optische microscopie niet geïdentificeerd kunnen worden ( figuur 3). Op grond van de XRD en DTA/TGA resultaten, alsmede oriënterend electronenmicroscopisch onderzoek (E-SEM), wordt geconcludeerd dat het hier om ettringiet gaat. Uit het oriënterend elektronenmicroscopisch onderzoek blijkt dat ettringiet talrijk is, zoals te zien is in figuur 4.

Na 60 dagen veroudering is gehleniet niet meer traceerbaar; wel zijn mogelijk sporen van haliet en een niet nader te identificeren fase aanwezig. Ook na de veroudering is ettringiet nog steeds aanwezig.

De resultaten van het XRD onderzoek worden gegeven in tabel 3. De aanwezige mineralen

Interpretatie van de DTA/TGA resultaten is complex [7], maar de aanwezigheid van ettrin-

50

geotechniek_2005#5.indd 50

zijn in drie groepen onder te verdelen, te weten: • Mineralen oorspronkelijk aanwezig in de Gorkum Klei (kwarts, calciet, dolomiet, kleimineralen en veldspaten) • Mogelijk ongehydrateerde restanten van het toegepaste cement, namelijk gehleniet, een mineraal aanwezig in hoogovenslak • Hydratatieproducten, in het bijzonder ettringiet.

Conclusie Ten einde inzicht te krijgen in de duurzaamheid van grondstabilisaten van Gorkum Klei met hoogovencement CEM III/B 42,5, zijn proefstukken verouderd. Hierbij is net als in de praktijk een situatie nagebootst waarin een verhardend grondstabilisaat meteen aan eventuele veroudering door bijvoorbeeld erosie zal zijn blootgesteld. Er is van uitgegaan dat de duurzaamheid in de praktijk met name bepaald zal worden door contact met (stromend) grondwater. Aangezien de samenstelling van het grondwater ter plaatse op relevante parameters slechts in zwakke mate agressiever is dan leidingwater, is de veroudering gesimuleerd door de proefstukken daarmee te doorstromen. Om een langere tijdsduur te simuleren, is de doorstroming geschied bij een verhang i = 10, hetgeen een factor 100 groter is dan realistisch in

Geotechniek | oktober 2005

8/31/05 4:33:40 PM


Grondstabilisatie met hoogovencement: verharding en duurzaamheid

\ Figuur 4 Elektronenmicrofoto van talrijk, onaangetast

ettringiet in het grondstabilisaat na 60 dagen gelijktijdige verharding en veroudering.

de praktijk. De beproevingsperiode van 60 dagen simuleert derhalve een veroudering van 6.000 dagen, d.w.z. ruim 16 jaar. Op grond van de veroudering aangaande de duurzaamheid van de grondstabilisaten in de Sint Franciscus Driehoek kan het volgende worden geconcludeerd:

\ Figuur 3 Microfoto met nieuwvorming van naaldvormige fasen in het grondstabilisaat na 28 dagen gelijktijdige verhar-

ding en veroudering. Parallel gepolariseerd doorvallend licht; beeldveld 0,35 x 0,22 mm.

Na 28 dagen veroudering

Na 60 dagen veroudering

Monster 1

Monster 2

Monster 3

Monster 4

Ettringiet

X

X

X

X

Gehleniet

?

?

Dolomiet

X

X

X

X

Calciet

X

X

X

X

Kleimineralen

?

?

?

?

Veldspaten

?

?

?

?

Kwarts

X

X

X

X

??

??

Haliet Niet geïdentificeerd

x

\ Tabel 3: Mineralogische samenstelling zoals bepaald met Röntgen diffractie analyse (XRD). Bepaling zijn in duplo uitge-

voerd. X – met zekerheid aanwezig, ? – waarschijnlijk aanwezig, ?? – misschien aanwezig.

pH

Na 28 dagen veroudering

Na 60 dagen veroudering

Monster 1A

Monster 2A

Monster A3

Monster C3

12,5

12,5

11,5

12,3

Na

mg l-1

817

822

1000

970

K

mg l

-1

258

246

241

317

Ca

mg l-1

105

68

420

82

Mg

mg l

0,02

0,02

0,67

0,01

SO4

mg l-1

62

58

1491

233

-1

\ Tabel 4: Samenstelling poriewater.

Geotechniek | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 51

• Bij een op de praktijk afgestemde mengenergie is menging macroscopisch niet homogeen, maar microscopisch wel. • Ettringiet wordt in de literatuur wenselijk geacht als vroeg hydratatieproduct in met name veenrijke gronden, omdat het een bindmiddelmatrix op zou leveren waaromheen zich andere hydratatieproducten kunnen vormen [3]. Ettringiet is zowel met XRD als DTA/TGA en E-SEM aantoonbaar aanwezig in de grondstabilisaten. Uit de thermoanalytische gegevens blijkt dat, met voorschrijdende hydratatie (28 vs. 60 dagen), de hoeveelheid gevormde ettringiet aanzienlijk toeneemt [7]. De gesimuleerde veroudering beïnvloedt de stabiliteit van ettringiet (en overige reactieproducten) niet negatief, en is daarmee geen bedreiging voor de duurzaamheid van het stabilisaat. • Microscopisch zijn geen waarnemingen gedaan die kunnen wijzen op oplossing of destabilisatie van fasen in het grondstabilisaat ten gevolge van veroudering. • De ontwikkeling van de volumieke massa en waterdoorlatendheid van de continu doorstroomde proefstukken en de onder water uitgeharde grondstabilisaten is vergelijkbaar, de druksterkte van de laatste lijkt in geringe mate achter te blijven. Microscopisch onderzoek laat zien dat de poriën met toenemende hydratatie grover worden, en het grondstabilisaat qua microstructuur minder op de oorspronkelijke Gorkum Klei gaat lijken. Het niet toenemen van de waterdoorlatendheid met veroudering duidt er echter op dat dit niet ge-

51

8/31/05 4:33:47 PM


Grondstabilisatie met hoogovencement: verharding en duurzaamheid

paard gaat met toenemende permeabiliteit en (waarschijnlijk) evenmin met oplossing van hydratatieproducten of andere fasen. Een (zichzelf versterkend) proces van chemische en/of mechanische erosie zal derhalve niet optreden. Dit is gunstig voor de duurzaamheid. • De sterkteontwikkeling in dit onderzoek blijft weliswaar achter bij gewoon onder water uitgeharde grondstabilisaten, maar is ruim voldoende voor de beoogde toepassingen. • Veroudering remt de sterkteontwikkeling niet; sterkte en stijfheid nemen toe met de tijd. Resultaten zijn vergelijkbaar met eerdere experimenten met menging van organische klei en hoogovencement, CEM III/B. Over de gesimuleerde verouderingsperiode treedt geen aantasting van de grondstabilisaten op. Er is evenmin aanleiding om te veronderstellen dat dit, onder dezelfde condities, over een langere tijdspanne wel zal gebeuren.

� � � � � � � � �

� �

Referenties [1] CUR, 2001. CUR-rapport 199. Handreiking toepassing No-Recess technieken. CUR, Gouda, 2001, 264 pp. [2] DWW, 2001. Evaluatie No-Recess testbanen Hoeksche Waard. Cd-rom, DWW, Delft. [3] Nijland, T.G., 2000. Literatuuronderzoek Deep Mixing Methods. TNO Bouw rapport 2000-BT-MK-R0306, 21 pp. [4] Nishikawa, T., Suzuki, K., Ito, S., Sato, K. & Takebe, T., 1992. Decomposition of synthesized ettringite by carbonation. Cement & Concrete Research 22:6-14. [5] Zhou, Q. & Glasser, F.P., 2000. Kinetics and mechanism of the carbonation of ettringite. Advances in Cement Research 12:131-136. [6] Kuzel, H.J. & Pöllmann, H., 1991. Hydration of C3A in the presence of Ca(OH) 2, CaSO4·2H2O and CaCO3. Cement & Concrete Research 21:885-895. [7] Nijland, T.G. & Zon, W.H. van der, 2004. Duurzaamheid van stabilisaties van Gor-

FUNDEX ® palen FUNDEX ® palen met groutinjectie FUNDEXCOMBI palen TUBEX ® palen met groutinjectie VIBREX ® palen SUPERVIBREX ® palen FUNDEX ® trekankers MV palen TWIN – buispalenwand Stalen Buispalen Grindkernen

����������������������������������� �������������� ����������� ����������������� ���������� ��������������������������� ��������������������������� ����������������������������������� �������������������������

kum Klei met hoogovencement t.b.v. de Sint Franciscus Driehoek, Rotterdam. TNO Bouw rapport 2004-CI-R0005, 15 pp. [8] Tremblay, H., Duchesne, J., Locat, J. & Leroueil, S., 2002. Influence of the nature of organic compounds on fine soil stabilization with cement. Canadian Geotechnical Journal 39:535-546. [9] Åhnberg, H., Johansson, S.E., Retelius, A., Ljungkrantz, C., Holmqvist, L. & Holm, G., 1995. Cement och kalk för djupstabilisering av jord. En kemisk – fysikalisk studie av stabiliseringseffekter. Swedish Geotechnical Insititute, rapport 48, 213 pp.

Informatie op aanvraag

���������� ������������� ��������������� ������ �������������������������� �������������������������� ���������������������������������� �������������������������

THE ART OF PILING TECHNOLOGIES

geotechniek_2005#5.indd 52

8/31/05 4:34:17 PM

arbe


imedia.lu

���������������������� �����������

�������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������� �������� ������������� ���������� ���� ��� ���� ���������� ���� ���� ������������� ������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������ ���� ������������ ���� ������ �������� ������� ����� ����������� ��������� ����������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������

������������������

���������������

���������� ���������������� ��������� ����� ������������ ���������������� ������������������������ �������������������

��������������� ��������������� ������ ����� ����������� ��������������� ����������������������� �������������������

�������������������������������� �������������������������������������������������� geotechniek_2005#5.indd 53 arbed_nov04.indd 1

8/31/05 4:34:25 PM 03-03-2005 15:34:24


Geolon® worldwide expertise

Meer dan 60 jaar betrouwbare producent en adviseur van polypropyleen(PP), polyethyleen (PE) en polyester(PET) bouwmateriaal voor:

GROND-, WEG- EN WATERBOUW

GEOLON®

NICOTARP® & NICOFLEX®

GEOTUBE®

MIRAGRID®

geotextiel ten behoeve van scheiding, filtratie en grondwapening hydraulisch met zand vulbaar buissysteem voor kernconstructies van dammen en kaden

GEOCONTAINER®

voor kernconstructies van dammen en opvulling van erosiegaten

gewapende polyethyleen folie voor vloeistofdichte bodembescherming en bovenafdichtingen

geosynthetics grondwapening · steile wandbouw · landaanwinning oeververdediging · golfbrekers · dijken en dammen · drainage

grid voor grondwapening en steile wandbouw

GREENFORCE®

sterk doorgroei bevorderend openmazig PP/jute weefsel voor wapening van taluds

ROBULON®

erosiemat voor bescherming van taluds

Geolon, Geotube, Geocontainer, Robulon, Nicotarp, Greenforce, Miragrid en Nicoflex zijn geregistreerde handelsmerken van Ten Cate Nicolon

0 01:200 ISO 9e0r tified c

Geolon van Ten Cate Nicolon wordt al bijna 60 jaar gebruikt als integraal bestanddeel in vele waterbouwkundige werken, zoals bodem- en oeververdedigingen, golfbrekers, dijken, dammen en kaden.

Ten Cate Nicolon bv Postbus 236, 7600 AE Almelo, Tel.: 0546 544 811 / Fax: 0546 544 490 www.tencate-nicolon.com / info@tencate-nicolon.com

Enkagrid®

Steil talud, Noorder Dierenpark Emmen,

Enkagrid PRO, Enkagrid MAX en Enkagrid TRC

Colbond biedt met de geogrids Enkagrid PRO, MAX en TRC een compleet pakket aan effectieve oplossingen voor grondwapening en stabilisatie voor o.a. steile taluds, (on-)verharde wegen, blokkenwanden, parkeerhavens, platforms, dijklichamen en funderingen.

Untitled-3 1

geotechniek_2005#5.indd 54

Big Spotters’ Hill op de Floriade, gewapend met Enkagrid PRO

gewapend met Enkagrid PRO

Enkagrid PRO is als gecertificeerd polyester geogrid gebruikt in vele gewapende hellingen. Enkagrid TRC heeft zich bewezen als grondstabilisatie op zeer slappe ondergrond. Hierin hebben het aramide geogrid en het vlies zowel een wapenings- als een scheidingsfunctie. Enkagrid MAX biedt door de stijve knooppunten een goede haakweerstand en een hogere verdichtingsgraad voor het granulaat in een wegfundering.

Ruim 30 jaar ervaring in onderzoek, ontwikkeling, productie en levering van producten voor grondwapening en stabilisatie maakt Colbond uw juiste partner voor ontwerp, levering en begeleiding. Colbond bv Postbus 9600 6800 TC Arnhem Tel.: 026 366 4600 Fax: 026 366 5812 geosynthetics@colbond.com www.colbond.com 30-11-2004 17:19:59

8/31/05 4:34:43 PM


GEOKUNST Onafhankelijk vaktijdschrift voor gebruikers van geokunststoffen

7e jaargang - nummer 4 oktober 2005

Artikelen Ecoduct met wanden van gewapende grond te Bierbeek in de N25 LeuvenNijvel Eigenschappen bentonietmat op AVI-bodemas na 5 jaar stabiel Werkzaamheden werkgroep 3 van de TC (Technical Committee) 189.

geotechniek_2005#5.indd 55

8/31/05 4:34:54 PM


Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

Subsponsors:

De collectieve leden van de NGO zijn:

Colbond BV

Postbus 9600

6800 TC Arnhem

Telefoon: 026 - 366 46 00 Telefax: 026 - 366 58 12

E-mail: geosynthetics@colbond.com

Internet: www.colbond-geosynthetics.com

1. Bonar Technical Fabrics NV, Zele 2. Bouwdienst Rijkswaterstaat, Utrecht

40. T&F Handelsonderneming BV, Oosteind

4. Citeko BV , Zwolle

41. Unidek BV, Gemert

5. CUR, Stichting, Gouda

42. Van Oord ACZ BV, Rotterdam

6. Enviro Advice BV, Nieuwegein

43. Van Oord NV, Rotterdam

7. Fugro Ingenieursbureau

44. Van Oord Nederland BV, Gorinchem

BV, Leischendam

Postbus 236

7600 AE Almelo

Telefoon: 0546 – 54 48 11 Telefax: 0546 – 54 44 90

Onderzoek, Eindhoven

3. Colbond BV, Arnhem

8. Genap BV, ‘s-Heerenberg

Ten Cate Nicolon BV

39. TNO Ind. Div. Prod

45. Vereniging tot Bevordering van Werken in Asfalt, Breukelen

9. Geodelft, Delft

46. Voorbij Funderingstechniek, Amsterdam

10. Geotechnics Holland BV, Amsterdam

47. Zinkcon Boskalis Baggermij.,

11. GeoTipptex Kft, Koudekerk a/d Rijn

Papendrecht

12. Geopex Product (Europe) BV, Gouderak 13. GID Milieutechniek BV, Kerkdriel 14. Holcim Grondstoffen BV, Krimpen a/d IJssel 15. Holland Railconsult, Utrecht 16. Horman Drainagefilter BV, ’s-Gravendeel 17. Intercodam Bouwstoffen BV, Amsterdam

Geotechnics Holland BV / Cofra Postbus 94900

1090 GX Amsterdam

Telefoon: 020 - 693 45 96 Telefax: 020 - 694 14 57

18. Infra Engineering Delft BV, Delft 19. Joosten Kunststoffen, Gendt 20. Kem Products NV, Heist op den Berg (B) 21. Kiwa NV, Rijswijk

E-mail: mail@cofra.com

22. Naue Benelux BV, Dongen

Internet: www.cofra.com

23. N.P.I., Franeker 24. Ooms Avenhorn Holding BV, Avenhorn 25. Pelt & Hooykaas BV, Rotterdam 26. Propex Fabrics, Gronau

en mede ondersteund door:

27. Prosé Kunststoffen BV, Britsum 28. 3P Quality Services BV, Bavel 29. Quality Services BV, Bennekom 30. Robusta BV, Genemuiden 31. Rijkswaterstaat DWW, Delft

Pelt &Hooykaas BV Postbus 59011

3008 PA Rotterdam

Telefoon: 010 – 428 51 28 Telefax: 010 – 428 51 39

E-mail: info@pelt-hooykaas.nl

Internet: http://www.pelt-hooykaas.nl

32. Schmitz Foam Products BV, Roermond 33. Stybenex, Zaltbommel 34. Ten Cate Nicolon BV, Almelo 35. Tensar International BV, Oostvoorne 36. Terre Armee BV, Breda 37. Tipspit Investors BV, Rotterdam 38. TMS Kunststoffolie-Techniek BV, Silvolde

56

geotechniek_2005#5.indd 56

Geokunst | oktober 2005

8/31/05 4:35:00 PM


In de civiele techniek worden geokunststoffen, zoals vliezen, weefsels, grids, membranen, drainagematten en composieten in allerlei constructies gebruikt. Ze zijn alleen zichtbaar tijdens de installatie en verdwijnen daarna voorgoed onder een laag grond of achter een blokkenmuur. Ze zijn er overal, maar je ziet ze niet. Ze dienen uiteenlopende doelen in constructies en maken de meest onmogelijke bouwwerken toch mogelijk. Jammer eigenlijk, dat je ze vrijwel nooit ziet, want het is wel Geokunst en zonder deze materialen zouden vele moderne constructies, bijvoorbeeld zeer steile hellingen niet kunnen worden gebouwd met grond. Waterdichte membranen in combinatie met impermeabele minerale lagen zorgen ervoor dat verontreinigingen geïsoleerd worden van de omliggende grond en het grondwater, bijvoorbeeld bij afdichtingen van vuilstorten. Enorme blokken polystyreenschuim maken zettingsvrije wegverbredingen en ophogingen mogelijk op zeer slappe grondlagen en kilometers verticale drainage helpen om de consolidatietijd van samendrukbare grondlagen aanzienlijk te verkorten en dus de bouwtijd van infrastructuurwerken te verminderen. De redactie van Geokunst ziet het als haar taak om deze veelal onzichtbare en uiterst nuttige materialen onder uw aandacht te brengen en probeert daarbij zo veel mogelijk verschillende producten en toepassingen de revue te laten passeren. In deze uitgave treft u een artikel aan over het gebruik van geokunststoffen in een verdiept ecoduct in Bierbeek, België, waarbij taluds van 85º met behulp van geogrids zijn gerealiseerd. In het tweede artikel wordt een onderzoek gepresenteerd over de langere termijn prestaties van bentonietmatten, die gebruikt zijn in een afdichtingsconstructie van een geluidswal langs de A12. Ten slotte zetten wij onze serie voort over de Nederlandse afvaardiging in Europese werkgroepen inzake de normering van geokunststoffen. Deze keer beschrijft Edwin Zengerink de werkzaamheden van werkgroep 3 van CEN TC 189.

Shaun O’Hagan Eindredacteur Geokunst

Colofon Geokunst wordt uitgegeven door de Nederlandse Geotextielorganisatie. 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: C. Sloots Eindredactie: S. O'Hagan Redactieraad: C. Brok, M. Broens, A. Bezuijen, N. Cortlever, M. Duskov, W. Kragten, B. Nijenhuis, A. Peters Productie:

Uitgeverij Educom BV, Rotterdam

Een abonnement kan worden aangevraagd bij: Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO) Postbus 7053 3430 JB Nieuwegein telefoon: 030 - 605 63 99 fax: 030 - 605 52 49 Website: www.ngo.nl

Geokunst | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 57

57

8/31/05 4:35:02 PM


Ecoduct met wanden van gewapende grond te Bierbeek in de N25 Leuven-Nijvel Ing Frans de Schepper Emotrade NV / Emergo-groep Ing Constant Brok Huesker Synthetic GmbH

Bouwprincipe en berekening Het bestaande wegniveau is over een traject van circa 600 m verlaagd en halverwege de verdiepte ligging is het ecoduct gebouwd (zie foto 4). Figuur 1 geeft een maatgevende dwarsdoorsnede weer waarin duidelijk de ontgraving en locatie van de gewapende grond is aangegeven. De zijwanden van het tunnelelement maken een hoek van 5 graden met de verticaal. Uiteraard moesten de groene wanden die aansluiten op de kopvlakken van dit betonnen element gebouwd worden met dezelfde hellingsgraad. Daarbij kwam dat de beschikbare bouwruimte beperkt was tot minder dan 5 m door de te handhaven boomgrens, wat zeker ook de nodige aandacht vergde. De groene wand bestaat uit een kerende constructie van met geogrid gewapende grond,

SA MENVATTI NG Door de afdeling wegen Vlaams-Brabant van de administratie Wegen en Verkeer is in de N25 Leuven-Nijvel een oversteekplaats voor wild (ecoduct) gebouwd. De bosrijke gebieden onder Leuven zijn in het verleden door de aanleg van autowegen opgedeeld in diverse percelen. Door een natuurlijk ogende oversteekplaats te creĂŤren wilde men het contact tussen de percelen enigszins herstellen. Het bestaande wegniveau is over een traject van circa 600m verlaagd tot maximaal circa 6m onder het bestaande wegniveau. Ter plaatse van de oversteek werden betonnen tunnelelementen gebouwd, zodat de oversteek op het natuurlijke niveau van het terrein gemaakt kon worden. De in- en uitrijhellingen werden voorzien van grondkerende constructies die het wegniveau volgen. Door groene wanden met beplanting te maken krijgt het geheel meer het aanzicht van een natuurlijke kruising.

conform de beschrijving in CUR publicatie 198 (Kerende constructies in gewapende grond, Stichting CUR, 2000), kreeg een natuurlijke begroeiing en een vandalisme bestendige bekleding. De groene wand is opgebouwd uit horizontale FortracÂŽ geogrid wapeningslagen tussen verdichte lagen aanvulgrond. De aanvulgrond is de grond welke bij ontgraving vrij kwam. De uiteindelijke bekleding zal bestaan uit mogelijk verschillende typen vegetatie, waardoor de wand een natuurlijk en vriendelijk groen uiterlijk krijgt. De groene wand is gebouwd conform de ontwerpberekeningen (zowel inwendige als uitwendige stabiliteitsanalyse volgens BS 8006 welke vergelijkbaar zijn met de CUR publicatie 198), die goedgekeurd is door het verantwoordelijke ingenieursbureau. In figuur 2 is een grafische presentatie weergegeven van de overall

\ Figuur 1 Principe doorsnede van de verlaging met de gewapende grond

58

geotechniek_2005#5.indd 58

stabiliteit van twee van de vier doorgerekende dwarsdoorsneden. Door diverse dwarsdoorsneden met verschillende kerende hoogtes door te rekenen kon geoptimaliseerd worden in de treksterktes van de geogrids. Er werd tevens geoptimaliseerd in diverse treksterktes per doorsnede. Toegepast zijn sterktes van 110, 55 en 35 kN/m.

Stabiliteit van de bekleding De stabiliteit van de bekleding is indirect van belang voor de stabiliteit van de constructie. De bekleding heeft in eerste instantie een functie tijdens de bouw. Gedurende het verdichten van de grond moet de bekleding als een bekisting werken, waardoor de geometrie van de wal gewaarborgd wordt (zie foto 1 en figuur 3). Na de bouw moest de bekleding voorkomen dat

\ Foto 1 opbouw gewapende wand

Geokunst | oktober 2005

8/31/05 4:35:10 PM


Ecoduct met wanden van gewapende grond te Bierbeek in de N25 Leuven-Nijvel:

\ Foto 2 opbouw halverwege voltooid

\ Figuur 2 Grafische presentatie berekeningsresultaten van een maatgevende dwarsdoorsnede

lokale erosie optreedt, waarbij fijne bodemdeeltjes uitspoelen. Indien dit proces niet gestopt wordt, kan het zich naar binnen toe voortzetten, waardoor op den duur het gevaar bestaat dat er lokaal intern stabiliteitsproblemen ontstaan door uitspoeling van grond. De statische stabiliteit van de bekleding is permanent, ook na een eventuele brand, ge-

\ Figuur 3 Principe van het systeem

Geokunst | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 59

waarborgd door een stalen wapeningsnet of roosterpaneel. Ter voorkoming van het uitspoelen van de fijne deeltjes is een anti-erosie systeem toegepast. In dit geval een biodegradeerbaar weefsel (50% kokos en 50% stro). Het systeem laat vegetatiegroei toe, zodat de wortels van de vegetatie geleidelijk de functie van een gronddicht filter

\ Foto 3 oplossing behoud van bomen

kunnen overnemen. De functie van het antierosie systeem ligt dus voornamelijk in de periode van ontwikkeling van de vegetatie.

Uitvoering Tijdens de uitvoering mocht de weg niet afgesloten worden. Er is daarom gekozen voor het openhouden aan een zijde langs de boomgrens van 1 baanbreedte op het oorspronkelijke maaiveld, waarbij verkeerslichten het verkeer regelden. Het verkeer kon op deze wijze, met de nodige vertraging, toch doorgang vinden. Dit betekende dat de wanden eerst aan 1 zijde werden opgebouwd (zie foto 2), de definitieve asfaltverharding onder het ecoduct werd aangelegd waarna het verkeer werd omgeleid naar de toekomstige weg zodat daarna de andere

\ Foto 4 eindresultaat opbouw wanden zonder

beplanting

59

8/31/05 4:36:04 PM


Ecoduct met wanden van gewapende grond te Bierbeek in de N25 Leuven-Nijvel:

zijde met gewapende grond gebouwd kon worden. Gedurende een zeer natte periode zijn de werkzaamheden stil gelegd omdat het vrijkomende zand waarmee gebouwd werd en de bouwput zo verzadigd waren dat verdere opbouw onmogelijk was. Zoals al gemeld dienden diverse bomen gespaard te worden. Door inkassingen (zie foto 3) zijn een vijftal bomen gespaard gebleven. De wanden zijn eind juni 2005 gereed gekomen (zie foto 4) en de afwerking aan de bovenzijde en het inplanten van de wandbegroeiing (zie foto 5) zou medio augustus 2005 klaar zijn.

\ Foto 5 bezig met beplanting

Cofra

���������������������������������������

Grondverbetering met

AuGeo

Het Augeo grondverbeteringsysteem eliminieert elke vorm van zetting op lange termijn. Ophogingen kunnen in een zeer korte periode aangebracht worden, omdat instabiliteit door hoge grondwaterspanning uitblijft. Met de door Cofra ontwikkelde machines zijn grote producties mogelijk. -

Verticale drainage Kwelschermen Afdichtingsfolie Vinyl Damwand

www.cofra.com

Building world wide on our strength

geotechniek_2005#5.indd 60

8/31/05 4:36:15 PM


Eigenschappen bentonietmat op AVI-bodemas na 5 jaar stabiel Dr-Ing.Thomas Egloffstein ICP Ingenieurgesellschaft Prof. Czurda und Parnter mbH, Karlsruhe Ing. Andries Steerenberg Enviro Quality Control bv, Maarssen

Constructie De geluidswal werd in twee bouwfasen aangelegd. De wal is 10 m hoog, aan de basis 34,5 m en aan de bovenkant 5 m breed. De verwerking van de AVI-bodemas vond plaats volgens de IBC-criteria (Isoleren, Beheren en Controleren) in overeenstemming met het bouwstoffenbesluit. De afstand tussen de gemiddelde hoogste grondwaterstand en de onderkant van de AVI-bodemas is conform dat besluit minstens 50 cm en het materiaal is aan de boven- en zijkanten afgedekt met een combinatieafdichting. In de geluidswal van Veldhuizen is een combi-

\ Figuur 1 Geografische ligging van de geluidswal A12

Geokunst | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 61

SA MENVATTI NG In een 1500 m lange geluidswal om de nieuwbouwwijk Veldhuizen tussen De Meern en Vleuten, gelegen aan de A12, is in de periode 1999 â&#x20AC;&#x201C; 2000, 650.000 ton AVI-bodemas verwerkt. Om de omgeving te beschermen tegen het uitlogen van zware metalen moet de AVI-bodemas van een bovenafdichting worden voorzien, bestaande uit een minerale laag en een geomembraan. In dit geval een bentonietmat in combinatie met HDPE folie. De bentonietmat ligt direct op de AVI-bodemas. Om mogelijke veranderingen in de eigenschappen van de bentonietmat door het langdurige contact met de AVI-bodemas te onderzoeken, werden er opgravingen gedaan twee jaar en vijf jaar na de bouw. Daarbij werden monsters van de bentonietmat genomen en in het ICP laboratorium in Karlsruhe, Duitsland onderzocht. Uit de resultaten van het onderzoek blijkt, dat er in deze 5 jaar geen significante verandering van eigenschappen is waargenomen en dat nog steeds aan de eisen, zoals gesteld in de contractdocumenten werd voldaan.

natieafdichting gebruikt, bestaande uit een bentonietmat (Bentofix BFG 7000) en een tweezijdig geprofileerde 2,0 mm dik HDPE geomembraan (Carbofol). Omdat de bentonietmat direct op de AVI-bodemas werd gelegd, is gekozen voor een draagweefsel en een dekvlies van chemicaliĂŤnbestendig polypropyleen. Als beschermlaag voor het geomembraan en voor het afvoeren van het regenwater, dat door de opgebrachte teelaardelaag heen sijpelt, werd een mechanisch versterkt vlies (Secutex R 404/ PP) gebruikt. Om de stabiliteit van de 1,5 m dikke teelaardelaag te waarborgen en de hellingafwaarts gerichte krachten te compenseren

(helling = 1:2 aan de wegkant, helling = 1:1,5 aan de woonkant) werd een polyester geogrid van het type Secugrid 120/40 R6 ingebouwd. Het geogrid is in de bovenkant van de wal verankerd.

Eisen aan de combinatieafdichting De toe te passen bentonietmat moest voldoen aan CUR-aanbeveling 49 en het geomembraan aan de Beoordelingsrichtlijn (BRL) 538. Voor de bentonietmat houdt dit in, dat bij een belasting van 25kPa op het proefstuk, bij een waterkolom van 1 m de flux niet groter mag zijn dan 20 mm

\ Foto 1 Aanleg geluidswal 1999

61

8/31/05 4:36:19 PM


Eigenschappen bentonietmat op AVI-bodemas na 5 jaar stabiel

\ Foto 2 1e ontgraving 2001

in 200 dagen. Voor een bentonietmat met een nominale dikte van 10 mm komt dit overeen met een doorlatendheidscoëfficiënt van circa 1 E-11 m/s. In het kader van het vooronderzoek zijn waardes van 9 E-12 m/s en 1 E-11 m/s gemeten. Dit komt overeen met een flux van 15 tot 17 mm per 200 dagen. Om te controleren of de ingebouwde bentonietmat na verloop van tijd blijft voldoen aan deze eis werd 2 jaar en 5 jaar na aanleg de bentonietmat blootgelegd, bemonsterd en onderzocht.

Uitgevoerde opgravingen De bentonietmat werd in oktober 2001 en in juni 2004 vrij gegraven en bemonsterd. Bij de opgraving in 2001 werden drie monsters bentonietmat en één monster AVI-bodemas genomen en in het laboratorium onderzocht. Het nemen van monsters bij de opgraving in 2004 verliep zeer moeizaam, omdat er inmiddels op de achterkant van de geluidswal meer grond was opgebracht (tot 4 m) waardoor het gevaarlijk was om in de diepe sleuf op de steile helling van 1:1,5 monsters te nemen. Om die reden is er slechts één monster bentonietmat genomen aan de achterkant terwijl monstername aan de kant van de snelweg niet was toegestaan.

Onderzoek De monsters zijn direct na opgraving luchtdicht verpakt en naar het ICP-laboratorium gebracht, waar ze werden onderzocht op de volgende parameters: • watergehalte volgens DIN 18121 • wateropnamecapaciteit volgens CUR/DIN 18132 • zwelvolume volgens ATM 5890 • methyleenblauwwaarde (VDG P69) • kationen uitwisselingscapaciteit en uitwisselbare kationen volgens DIN ISO 11260 • chemische samenstelling van de AVIbodemas, vanwege mogelijke invloed

62

geotechniek_2005#5.indd 62

\ Foto 3 1e ontgraving 2001

\ Foto 4 Monstername bentonietmat

daarvan op de ionenuitwisseling van de minerale laag • bepaling van de waterdoorlatendheid als flux volgens CUR-aanbeveling 49. De resultaten zijn samengevat in tabel 1 en 2. Vergeleken bij vroegere opgravingen van bentonietmatten leverden al deze bentonietmatmonsters gemiddelde tot hoge watergehaltes op. Het bentoniet was goed verzadigd en zacht van substantie. De wateropnamecapaciteit van de bentoniet uit de vier bentonietmatmonsters voldoet nog aan de eisen voor natriumbentoniet (≥ 700 %) Het zwelvermogen als criterium voor het gehalte aan opzwelbare kleimineralen en de ionenverdeling levert voor alle vier de monsters hoge waarden op, die boven de eisen voor Monster / parameter

A1-2 (2001)

Watergehalte

90,0

Wateropnamecapaciteit volgens Enslin/Neff

707,1

Zwelvermogen (vrije zwelling) na 24 uur

33,5

Methyleenblauwwaarde

natriumbentoniet liggen (≥ 25 ml). De methyleenblauwopname van alle onderzochte bentonietmonsters ligt boven 360 mgMB/g bentoniet. De minimumeis tijdens de aanleg was ≥ 300 mg MB /g. Eén van de belangrijkste vragen bij opgegraven bentonietmatten is de vraag naar de kationenverhouding en de ionenverdeling in de bentoniet. Deze parameters geven aan of er ionenuitwisseling heeft plaatsgevonden en in hoeverre die gevorderd is. Deze parameters zijn in 2001 volgens de methode Müller-Vonmoos & Kahr (1982) bepaald en in 2004 volgens DIN ISO 11260. De som van de uitwisselbare kationen ligt bij de vier onderzochte monsters tussen 63,0 mmol(eq)/100 g en 77,0 mmol(eq)/100 g en derhalve in een range die te verwachten is voor een hoogwaardig bentoniet. Natrium is met een aandeel van circa 66 tot 79% in de totale A2-2 (2001)

A3-2 (2001)

A1-2 (2004)

eenheid

98,0

99,4

95,1

% m/m

724,7

701,8

701,9

% m/m

32,0

30,0

29,0

ml/2g

385

360

365

363

mg MB/g

Ca

8,7

6,7

4,4

7,5

Mg

12,8

14,8

11,5

12,1

mmol(eq) /100g

K

0,0

0,0

0,5

1,4

Na

45,2

41,5

60,6

55,3

Totaal

66,7

63,0

77,0

76,3

flux instroom

8,9

10,6

7,6

8,9

flux uitstroom

8,9

10,7

7,8

8,4

Kationenverhouding in de bentoniet

Waterdoorlatendheid mm/200 dagen

\ Tabel 1 Resultaten bentoniet / bentonietmatten

Geokunst | oktober 2005

8/31/05 4:36:26 PM


Eigenschappen bentonietmat op AVI-bodemas na 5 jaar stabiel

Parameter

Eenheid

AVI-bodemas

Zuurgraad, pH

-

9,01 (24,3°)

Geleidingsvermogen

µS/cm

1265

Vochtgehalte

% (m/m)

10,5

Ca

mg/l / mmol(eq)/100 g

218,0 / 10,88

Mg

mg/l / mmol(eq)/100 g

0,62 / 0,05

Na

mg/l / mmol(eq)/100 g

42,2 / 1,84

K

mg/l / mmol(eq)/100 g

19,5 / 0,49

\ Tabel 2 Resultaten AVI-bodemas

ionenverdeling het overwegende kation en tegelijkertijd het kation dat de eigenschappen van de bentoniet bepaalt. Deze resultaten verschillen niet significant van eerdere onderzoeken op bentonietmatmonsters op het werk. Normaal gesproken komt de som van de uitwisselbare kationen: Ca, Mg, K en Na, vrijwel overeen met de kationen uitwisselingscapaciteit. Deze ligt bij de hoogwaardige bentonieten die worden gebruikt voor minerale afdichtingslagen in de regel bij circa 60 -80 mmol(eq)/ 100 g. Een significant boven de natuurlijke variatie in ionensamenstelling uitkomende verandering heeft sinds de inbouw van de bentonietmatten kennelijk niet plaatsgevonden. De gemeten doorlatendheidswaarden zijn gering en beantwoorden allemaal probleemloos aan de CUR-vereisten van 20 mm in 200 dagen. De resultaten liggen op een iets lager niveau dan de resultaten van de kwaliteitscontrole op het werk, uitgevoerd op de nieuwe bentonietmatten. Om een waarde te kunnen hanteren als houvast voor het aantal onderzochte uitwisselbare kationen in de bentoniet, die uit de AVI-bodemas zouden kunnen migreren, werd het monster AVI-bodemas volgens DIN 38414 geëlueerd. In het eluaat werden de ionen Ca, Mg, K en Na onderzocht. De gemeten concentraties van de vier kationen zijn in tabel 2 weergegeven, naast de pH-waarde, het geleidingsvermogen en het vochtgehalte. Van de vier uitwisselbare kationen die bij bentoniet een belangrijke rol spelen, komt Ca in de AVI-bodemas in dit geval het meest voor, op grote afstand gevolgd door Na, K en Mg. De ionenverdeling in de bentoniet geeft bij vergelijking met het resultaat van de AVIbodemas ruimte voor de conclusie dat die niet door de onderliggende AVI-bodemas beïnvloed is. Dat wil zeggen dat er geen aantoonbare ionenuitwisselingsprocessen op gang gekomen zijn. [Red.: Hierbij wordt opgemerkt, dat zowel het

Geokunst | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 63

geleidingsvermogen als de concentraties van de kationen in het eluaat van deze AVI-bodemas laag zijn, waardoor dit ook niet te verwachten is.]

Samenvatting en conclusies De eisen die Nederland aan de bovenafdichting stelt voor toepassing van AVI-bodemas zijn hoog. Behalve een volgens de BRL toegestane 2 mm dikke geomembraan uit HDPE is ook een mineraal afdichtingslaag voorgeschreven (combinatieafdichting) waarin volgens het Bouwstoffenbesluit ook een bentonietmat toepast mag worden. Om te voldoen aan de eis aan de waterdoorlatendheid (flux < 20 mm/ 200 d) was het nodig om een zware natriumbentonietmat met een hoog bentonietgehalte te gebruiken. Voor het hier beschreven project werd een Bentofix BFG 7000 met 7.300 g poedervormig Wyoming natriumbentoniet gebruikt. De bentonietmat werd direct op de AVI-bodemas gelegd. Om aan te tonen dat de eigenschappen van de minerale afdichtingslaag niet veranderd waren, werden in 2001 en in 2004, oftewel twee en vijf jaar na aanleg, opgravingen uitgevoerd. Er werden monsters genomen en de bentonietmatten werden in het laboratorium onderzocht. Bij de monstername was het bentoniet goed verzadigd en plastisch. Het watergehalte lag tussen circa 90 en 100 gewichtsprocent (% m/m). Aangezien de bentonietmat door een geomembraan beschermd wordt tegen van boven toestromend hemelwater, kan het relatief hoge watergehalte van het bentoniet alleen maar verklaard worden als wateropname uit de ondergelegen AVIbodemas. Die opname kan capillair of in de vorm van waterdamp plaatsvinden. Bij waterdamptransport is de condensvorming door seizoensbepaalde temperatuurschommelingen een belangrijke factor. Er is geen invloed van de AVI-bodemas op de ionenverhouding in de bentoniet aangetoond, wat wil zeggen dat er

ook geen noemenswaardige ionenuitwisseling heeft plaatsgevonden. Op grond van het onveranderde watergehalte tussen de eerste en de tweede opgraving kan aangenomen worden dat er zich wat betreft het watergehalte in de bentoniet een evenwichtstoestand heeft ontwikkeld. De bentonietmat wordt door het bovenliggende geomembraan beschermd tegen invloeden van het doorsijpelende hemelwater. Een ionenuitwisseling kon derhalve alleen van onderen komen, dit wil zeggen: uit de AVI-bodemas, Convectieve waterbewegingen, bijvoorbeeld door capillaire opstijging van water, zijn op grond van de veronderstelde evenwichtstoestand tussen het watergehalte van de bentoniet en de omgevingsvochtigheid niet te verwachten. Aangezien er direct contact is tussen AVI-bodemas en bentoniet kunnen io nenuitwisselingsprocessen ook zonder waterstromingen plaatsvinden. Vanwege hun lading, de ionenconcentratie en de Brownse molecuulbewegingen zijn de aanwezige ionen hiertoe ook zonder stromingsgradiënten in staat. Gezien de voorliggende testresultaten lijkt dat echter niet het geval. Het resultaat van de proef na 5 jaar komt overeen met de resultaten van de proeven na 2 jaar. Daarom wordt aangenomen dat de poriënruimte van de AVI-bodemas niet zodanig door water verzadigd is dat ionen die loskomen uit de AVI-bodemas en zich in het poriënwater bevinden, vervolgens in de bentoniet kunnen komen. Voor een tijdelijk waarneembare ionenuitwisseling, zoals men dat bij de toepassing van bentonietmatten zonder daaroverheen liggende geomembraan kent, van enkele maanden tot maximaal 2 jaar (Egloffstein 2000) zou de aanwezigheid van zo’n capillair waterzoom een voorwaarde zijn. Daarom wordt aangenomen dat de onveranderde toestand van de bentoniet die in de uitgevoerde proeven is vastgesteld, onder deze randvoorwaarden, nog lang stabiel blijft.

63

8/31/05 4:36:29 PM


Werkzaamheden werkgroep 3 van de TC (Technical Committee) 189. Edwin Zengerink Ten Cate Nicolon BV.

SA MENVATTI NG Organisatie van Europese normalisatie In een korte serie wordt u voorgelicht over de specifieke werkzaamheden van de werkgroepen van CEN/TC 189. Deze keer werkgroep 3. Deze werkgroep is ingesteld om normen te behandelen waarmee mechanische eigenschappen van Geokunststoffen bepaald kunnen worden. Voorbeelden van normen en de werkwijze van de werkgroep worden in onderstaand artikel behandeld door ing. Edwin Zengerink.

Nederlandse afgevaardigden in CEN/TC 189 Functie

Naam

Organisatie

CEN/TC 189 Plenaire vergadering

ir. W.A. Gevers Deynoot, ir. H.A. Jas

Colbond b.v., Tensar International b.v.

CEN/TC 189/WG 1

ir. W.A. Gevers Deynoot, ir. H.A. Jas

Colbond B.V., Tensar International b.v.

CEN/TC 189 /WG 1 ad hoc Group Asphalt reinforcement

dr. ir. A. H. de Bondt

Ooms Avenhorn Holding b.v.

CEN/TC 189/WG 2

Vacature

CEN/TC 189/WG 3

ing. E.L.F. Zengerink

Ten Cate Nicolon b.v.

CEN/TC 189/WG 4

ir. E. Berendsen

Rijkswaterstaat DWW

CEN/TC 189/WG 5

dr. J. Breen

TNO Industrie

CEN/TC 189/WG 6

Vacature

Werkzaamheden werkgroep 3 van de TC (Technical Committee) 189. In de werkgroep 3 worden de normen behandeld waarmee de mechanische eigenschappen van geokunststoffen bepaald kunnen gaan worden. Als voorbeeld van de te behandelen normen die in ontwikkeling zijn, kan ik noemen de EN 13433 (Cone drop/CBR test) en de EN 13738 (Pull out test). Bekende normen die door deze werkgroep zijn ontwikkeld zijn de EN 918 (Cone drop test voor dynamische perforatie van geotextielen en de EN ISO 10319 (Wide width tensile test). De laatste test heet EN ISO, omdat dit niet alleen een Europese, maar ook een internationale norm is. Sinds vorig jaar ben ik vertegenwoordiger in werkgroep 3, nadat mijn collega G. Hofmans na 17 jaar heeft besloten zijn lidmaatschap te beëindigen. De werkgroep wordt voorgezeten door de heer Cazuffi, bedrijfsleider van het CESI testinsti-

64

geotechniek_2005#5.indd 64

tuut in Milaan. Tevens heeft hij als nevenfunctie voorzitter van de International Geosynthetics Society (IGS). In de groep zitten ongeveer 20 deskundigen uit diverse vakgebieden, medewerkers van producenten van geotextielen, overheden, ingenieursbureaus en testinstituten. In de vergadering wordt ook de voortgang in de ISO werkgroep besproken. Werkgroep 3 van ISO TC 221 doet hetzelfde werk als Werkgroep 3 van TC 189, maar dan internationaal. De ISO werkgroep 3, heeft dezelfde voorzitter als de CEN werkgroep 3, zodat een snelle uitwisseling van kennis is gewaarborgd. Dit is belangrijk, want in de toekomst zal ISO een steeds grotere rol krijgen bij Europese normen. Onder wat men noemt het “Vienna agreement”, is besloten om te streven naar Europese normen (EN) die gelijk zijn aan de internationale (ISO) normen. Dit resulteert dan in een EN ISO norm zoals de bovengenoemde “Wide width tensile test”. Na 5 jaren kunnen normen worden herzien.

De afspraak is gemaakt is, dat het herzien van EN ISO normen in eerste instantie door ISO gebeurt en zo krijgt ISO dus invloed op de Europese normen. Voor het opstellen van normen en om deze als EN norm erkend te krijgen, is door CEN een procedure vastgelegd. Als een werkgroep een norm heeft opgesteld, komt deze op de agenda van de technische commissie. In dit geval dus TC189. Als die akkoord gaat, wordt de norm uitgestuurd als een tervisielegging (“enquiry”). Alle Europese landen mogen commentaar leveren op de tervisielegging. Dit commentaar wordt verzameld en weer in de werkgroep besproken. Daar wordt beslist of men aanpassingen van de norm nodig vindt of niet. Dan wordt weer door de technische commissie vastgesteld of de norm door mag voor een “formal vote”. Bij een “formal vote” mogen de landen (en dus de normalisatie-instituten van die landen) alleen zeggen of ze voor of tegen zijn. Als de meerderheid (gewogen naar aantal in-

Geokunst | oktober 2005

8/31/05 4:36:31 PM


Werkzaamheden werkgroep 3 van de TC (Technical Committee) 189.

woners van het land) voor is, wordt het een Europese norm. Tot zo ver de theorie en vaak gaat het ook zo. Zo is in de laatste vergadering het commentaar op de herziening van “Cone drop test” behandeld. Dit wordt nu ook een EN ISO test, de herziening van de “Static puncture test” of “CBR test” en de “Damage during installation test”. Soms gaat het echter ook heel anders en blijken werkgroepleden zich niet veel van de procedure aan te trekken. Een voorbeeld daarvan is de “Pull out test”. Nadat deze test via een “formal vote” was goedgekeurd, had een lid van Werkgroep 3 toch nog bezwaren. Na een gloedvol betoog van hem werd vorig jaar in Londen besloten om nog een soort uitleg op te stellen hoe met de resultaten van de test om te gaan. In de vergadering in Gent die afgelopen juni is gehouden, zou deze uitleg, formeel een

amendement, worden behandeld. Echter in Gent bleek dat genoemd werkgroeplid toch weer iets anders wilde. De “Pull out test” was toch vooral ook duur en er moest eigenlijk een kleinere, eenvoudiger en goedkopere test komen. Door dit soort acties worden de vergaderingen wel interessanter, maar het zal duidelijk zijn; het komt de voortgang niet ten goede. Nu is die voortgang in Werkgroep 3 over het algemeen, dus los van bovengenoemde uitzondering, best goed. In het verleden was de organisatie binnen de werkgroep wel eens wat minder doordat de voorzitter ook veel andere taken heeft en niet toe kwam aan de noodzakelijke secretariële taken. Sinds enige jaren heeft hij echter ondersteuning voor de secretariële taken in de werkgroep in de persoon van Anna Catarina Rossi (ook uit Italië). Hierdoor is de efficiency binnen de groep sterk toegenomen.

Het economische tij is al zwaar genoeg Uw doel is weinig geld uitgeven

GOED UITGEVEN IS ONS VAK Voor het uitgeven van uw brochures, nieuwsbrieven en bedrijfsmagazine EDUCOM COMMUNICATIE

T 010 - 425 65 44 E info@uitgeverijeducom.nl

www.uitgeverijeducom.nl

geotechniek_2005#5.indd 65

8/31/05 4:36:32 PM


Westo maakt deel uit van het Volker Wessels concern. Die alliantie levert ontegenzeglijk synergievoordelen op. Zo kan de hand gelegd worden op de nieuwste kennis en inzichten op het gebied van bouwen.

Schuitema (Amersfoort)

Witte Keizer (Rotterdam)

Reed Elsevier (Amsterdam)

Westo Prefab Beton Systemen produceert haar elementen onder de KOMO/KIWA-certificaten voor elementen en heipalen en is in het bezit van het ISO-9001 systeem en milieuzorgsysteem certificaat. Westo is lid van de BFBN-branchevereniging alsmede de Belton en Prepal: brancheverenigingen voor producenten van bouwelementen resp. heipalen. Westo is actief in de utiliteits- en woningbouw en GWW-sector. Het sleutelwoord daarbij is prefab bouwen.

Einsteinweg 10, 7741 KP Coevorden

Postbus 182, 7740 AD Coevorden

Tel: +31 (0) 524 59 34 99 Fax: +31 (0) 524 52 43 00

Email info@westo.nl Internet www.westo.nl

• heipalen / funderingsbalken • balkons / galerijelementen • trappen / bordessen • prefab draagstructuren • voorgespannen liggers • architectonisch (gepolijst) beton • montage

���������������� ������������������������������������������ ������������������������������ �������������������������� ��������������������� ������������������������ ��������������������������

PITBeton_mrt05.indd 1 geotechniek_2005#5.indd 66

�������������������� ���������� ���������������������

��������������������������� �������������������� ������������������������������ �������������������������������

03-03-2005 16:56:54 8/31/05 4:36:59 PM


PREPAL BULLETIN Geprefabriceerde betonnen heipalen in theorie en praktijk

4e jaargang - nummer 4 oktober 2005

Omslagartikel Z “Wapening van ongesnelde paalkoppen doorverbinden kan dat ook?” “Jazeker!”

geotechniek_2005#5.indd 67

8/31/05 4:37:10 PM


“Wapening van ongesnelde paalkoppen doorverbinden kan dat ook?” “ Jazeker!” Prof. ir. W.R. de Sitter

SA MENVATTI NG De toepassing van ongesnelde paalkoppen is mogelijk en biedt veel voordelen. Voor het overbrengen van buigende momenten van de ongesnelde paalkop op de fundering zijn twee oplossingen bedacht. De oplossing waarbij de paalkop doorsteekt in de betonconstructie van de fundering en de oplossing waarbij na het heien stekwapening wordt aangebracht. Met deze laatste, in dit artikel beschreven, oplossing worden trekkrachten via overlappingslassen van de wapening van de palen doorgeleid naar de wapening van de fundering. Ten opzichte van de eerste oplossing levert deze oplossing een besparing van rond 0,75 m à 1 m paallengte. In vergelijking met de oplossing waarbij de paalkop in betonconstructie wordt opgenomen een besparing op raveelwapening opleverd zowel als een veel eenvoudiger wapeningsbeeld, omdat het wapeningspatroon niet wordt verstoord door de doorgestoken paalkoppen. Beide manieren combineren voordelen op het gebied van arbeidsomstandigheden, geen overdracht van zwerfstromen, minder arbeid op de bouwplaats en daarmee tijdwinst, geen afvoer van puin met besparingen op direkte materiaalkosten. Bij proeven op cyclische trekbelasting bleken de beschreven verbindingen met aangegoten stekeinden zeer goede vermoeïngseigenschappen te hebben.

Inleiding In verband met het huidige kwaliteitsnivo van geprefabriceerd voorgespannen beton komt schade aan paalkoppen als gevolg van het heien niet meer voor. Zeker niet wanneer modern materieel zoals hydraulisch aangedreven blokken wordt toegepast waarbij de trefsnelheid van het blok kan worden aangepast aan de parameters die in het heiproces van belang zijn:

[1] de massa van de paal [2] de lengte van de paal [3] de mutsvulling [4] het verloop van de puntweerstand, zoals afgeleid uit het grondonderzoek [5] idem voor het verloop van de schachtwrijving In verscheidene publicaties in dit blad is aandacht besteed aan de voordelen die ontstaan wanneer het snellen van paalkoppen achterwege kan worden gelaten omdat geen rekening

\ Foto 1 Historisch beeld van gesnelde paalkoppen dat nu tot het verleden behoort.

68

geotechniek_2005#5.indd 68

met kopschade hoeft te worden gehouden, zie [1], [2], [3] en foto 1. De paalkoppen kunnen zonder schade vlak op hoogte worden geheid, zie foto 2. De ontwerper van de betonconstructie moet bij toepassing van ongesnelde paalkoppen de vraag beantwoorden óf en zo ja, op welke wijze, momenten van de paalkoppen op de betonconstructie worden overgebracht. Dat kan

\ Foto 2 De geribbelde koppen van trekpalen zijn exact op hoogte geheid.

Prepal | oktober 2005

8/31/05 4:37:21 PM


“Wapening van ongesnelde paalkoppen doorverbinden kan dat ook?” “ Jazeker!”

\ Foto 4 De voorspanstrengen en de eventuele bijlegwa-

pening worden verlengd met aangegoten stekeinden.

\ Figuur 1 ongesnelde paalkop opgenomen in de beton-

zie foto 3. Bij handmatig slopen kan ook veel kwartsstof ontstaan dat schadelijk is voor de luchtwegen. Ontwikkeling van een paaltype waarbij het slopen achterwege kan blijven levert daarom een bijdrage aan de verbetering van arbeidsomstandigheden.

constructie

\ Figuur 2 De wapening van de Arbo-schokpaal® wordt

met stekken verlengd en in de bovenliggende constructie opgenomen.

in beginsel op twee manieren: 1. Door de ongesnelde paalkop op te nemen in de betonconstructie en door normaal- en schuifspanningen in de contactvlakken van de paalkop met het omringende ter plaatse gestorte beton. 2. Door in de paalkoppen aangegoten stekeinden op te nemen en trekkrachten via overlappingslassen van de wapening in de palen over te brengen op de wapening van de constructie. In beginsel is het bovendien mogelijk de constructie zó te ontwerpen dat geen momenten worden overgebracht in de contactvlakken, maar dit legt wel beperkingen op aan de mogelijkheden van de ontwerper en vaak leidt dit tot een minder praktische oplossing. Met als titel de retorische vraag “Ongesnelde paalkoppen, kan dat ook?” gaf Ir. R. S. Beurze, adjunct-directeur Delta Marine Consultants, een presentatie op de funderingsdag. Een presentatie waarin hij ook het antwoord gaf: “Zeker wel.” . In zijn presentatie en in het naar aanleiding daarvan opgestelde artikel gaf Beurze ook een antwoord op de vraag op welke manier momenten op de ongesnelde paalkoppen kunnen worden overgebracht, zie [2] . Daarbij werd de kop van de paal over een bepaalde lengte opgenomen in de betonconstructie, zie figuur 1. Volgens deze oplossing wordt de wapening van de paal niet doorverbonden met de betonconstructie en wordt het moment dat kan worden

Prepal | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 69

\ Foto 3 de stalen damwanden weerkaatsen het lawaai

van een Kango hamer.

overgebracht beperkt door de rekenwaarde van de gecombineerde trek- en drukspanning die langs de schacht van de paal kan worden overgebracht. Er is een alternatieve oplossing voor de overdracht van momenten waarbij de wapening van de paal wél wordt doorverbonden; deze is o.a. op de markt als de Arbo-Schokpaal®, zie figuur 2. In dit geval heeft men een besparing van 0,75 m. paallengte. Namelijk de paallengte die noch wordt gesneld noch in de betonconstructie wordt opgenomen. Een besparing in de orde van grootte van 5% van de kosten voor de palen. Bovendien hoeft men geen raveelwapening aan te brengen rond de in de fundering opgenomen paalkop. Bovendien heeft deze oplossing een arbeidstechnisch voordeel omdat het wapeningspatroon van de fundering ter plaatse niet wordt onderbroken.Dit beginsel is o.a. toegepast in de door Schokindustrie ontwikkelde Arbo-schokpaal®. De naam verwijst naar de voordelen op het gebied van de arbeidsomstandigheden. De harde beton (B65) en de hoeveelheid wapening maakt machinaal slopen nagenoeg onmogelijk. Veelvuldig en langdurig gebruik van een door perslucht aangedreven sloophamer, Kangohamer, kan echter leiden tot schade aan het menselijk skelet, schade aan het gehoor en significante geluidshinder voor de omgeving. Dit laatste temeer wanneer het geluid wordt weerkaatst door de wanden van een bouwkuip,

Ontwerp van de verbinding Bij de Arboschokpaal worden in de kop van de paal langs de wapening sparingbuizen in het prefab beton opgenomen. De paal wordt zodanig geheid dat het kopvlak zo precies mogelijk op het gewenste nivo is geheid. In de sparingbuizen worden stekeinden, recht staven of gebogen zogenoemde “wandelstokken”verankerd door aangieten met een krimparm cementgroutmengsel, zie foto 4. Dit is een in de techniek van het bouwen met elementen van voorgespannen beton heel gangbare methode om prefab elementen onderling te verbinden. Uit de prefab techniek zijn verscheidene oplossingen bekend voor de constructieve verankering van geprefabriceerde kolommen aan ter plaatse gestorte funderingen of balken. Meestal wordt een variant toegepast waarbij men aan de onderkant van de kolom stalen omhullingsbuizen opneemt.

\ Figuur 3 De omgekeerde constructie: Prefab kolom ver-

ankerd aan de fundering

69

8/31/05 4:37:30 PM


“Wapening van ongesnelde paalkoppen doorverbinden kan dat ook?” “ Jazeker!”

σ0 = F/( πφ2 ) , τx = 0,25 b φ σx ; b2 =4c/(φE). Omdat de rekstijfheid [ “EA”] van het omhullende beton een orde groter is dan die van de omhulde staaf is is de vormverandering van de omhullende betonconstructie verwaarloosd ten opzichte van de rek van het staal

\ Figuur 4 trek- en drukkrachten worden via stekeinden en

normaalspanningen op het beton overgebracht

De kolom wordt dan over uit de fundering stekende stekeinden geplaatst. Deze stekeinden worden vervolgens aangegoten, zie figuur 3. In wezen is het ontwerp van de Arboschokpaal het spiegelbeeld van deze gangbare constructie. Bij de Arboschokpaal worden trekkrachten door momenten en-of normaaltrekkrachten door de aangegoten stekeinden via de sparingbuizen van de palen op de constructie van de fundering overgebracht, zie figuur 4.

Verloop van aanhechtspanningen Wanneer men de draagkracht beoordeelt van een op trek belaste verbinding met stekeinden die via aanhechtspanningen, τx, zijn verankerd is inzicht in het verloop van τx langs een wapeningsstaaf van belang. Een uit het betonoppervlak stekende wapeningsstaaf wordt via aanhechtspanningen, τx, verankerd in het achterliggende beton. Aangenomen wordt dat de aanhechtspanning, τx, evenredig is met de relatieve verschuiving, δx, tussen de uit te trekken staaf en het omhullende beton: ,τx = cδx. Tevens geldt dat de afname dσx ( πφ2) van de kracht in een staaf met diameter φ en staalspanning σx, over een stukje dx evenredig is met de aanhechtkracht πφ τx dx over de omtrek πφ : dσx /dx ( πφ2) = πφ τx. Of wel: dσx /dx = 4τx /φ . Voor de relatieve verschuiving geldt : ,δx = x ∫ ∞εxdx = ∫ ∞σξ /E dx , dσx /dx = 4c/(φE) x ∫ ∞σξ dx. x Aan deze differentiaal vergelijking voldoet: σx = σ0 e-bx ; τx = cδx Voor x =0, aan de rand, is de staalspanning gelijk σ0. De trekkracht F in de staaf volgt uit F= πφ2 σ0 of wel

70

geotechniek_2005#5.indd 70

Over een lengte x wordt een schuifkracht Tx overgebracht. Tx = πφ 0 ∫ x τx dx = πφ2 σ0 (1- e-bx ). Voor grote waarden van x, x benadert ∞ , wordt Tx gelijk = πφ2 σ0 , m. a. w. langs de totale omhulde lengte wordt de trekkracht F overgedragen. De overdrachtslengte kan men stellen op de lengte waarlangs 90% van F wordt overgedragen. Dan moet (1- e-bx ) = 0,9. De overdrachtslengte l volgt dan uit: e-bx = 0,1 Hieraan voldoet l = 2,3/ b . In de praktijk hanteert men voor de overdrachtslengte waarden in de orde van l = 25φ, hetgeen leidt tot b = 0,092/φ . Wanneer men als criterium voor de overdrachtslengte uit zou gaan van de lengte waarover 95 % van de trekkracht wordt overgedragen vindt men b = 0,12 /φ . Als praktische waarde kan men b 0,1/φ aanhouden, hetgeen leidt tot c = 0,01 E /(4φ). De elasticiteitsmodulus van wapeningsstaal E = 200.000 Mpa. De maximum aanhechtspanning treedt op aan de rand voor x =0, τ0 = 0,25 b φ σ0 = 0,025 σ0, zie figuur 9. Voor σ0 = 200 Mpa bijvoorbeeld τ0 = 5 Mpa . Onder het kopje gedachtenexperiment is aangegeven dat men de aanhechtspanning meer moet zien als een fictieve rekengrootheid dan als een “echte” schuifspanning. Zelfs indien de aangiet specie na verharding nauwelijks enige treksterkte ontwikkeld zou hebben kan een geprofileerde staaf nog verankerd zijn door wig werking van toeslagmaterialen die in de omhullingsbuis zijn opgesloten. De aanname [ τx = cδx] is gebruikelijk, maar ook indien men een wat andere aanname doet over het verband tussen aanhechtspanning en vervorming van de staaf gelden de volgende conclusies: [1] De aanhechtspanningen verlopen gelijkvormig met de afnemende normaalspan-

\ Figuur 5 Verloop van de aanhechtspanningen langs een

staaf ingebed in betonspecie

ningen in de omhulde staaf. [2] De maximum aanhechtspanning treedt op aan de rand van het betonoppervlak en neemt naar binnen toe exponentieel af. De maximale schuifspanningen aan de rand belasten het prefab beton van de paal niet maar worden geheel opgenomen door de stalen omhullingsbuis. Deze omhullingsbuis heeft daarom verschillende functies: [1] Overdracht van schuifkrachten van het stekeind op het prefab beton van de paal [2] Vorming van een geprofileerd oppervlak waartegen het korrelskelet in de aangietspecie zich kan afzetten. Zie hierna gedachtenexperiment. [3] Opnemen van trekkrachten die ontstaan door ringvormig ‘opsluiten’ van het korrelskelet in de aangietspecie. Zie hierna gedachtenexperiment.

Gedachtenexperiment Men kan zich voorstellen een wapeningsstaaf, bijvoorbeeld Φ18, te plaatsen in een in met beton omhulde, geribbelde omhullingsbuis, bijvoorbeeld bij voorbeeld Φ22. Terwijl de staaf in trilling wordt gebracht wordt de ruimte rond de staaf aangegoten met droog zand. Bijvoorbeeld precies de zandfractie van de bij de Arbo schokpalen toegepaste aangiet specie. Door de trilling van de staaf stapelen de korrels zich onder invloed van de zwaartekracht in een stapeling met dichte pakking. Wanneer in een korrelstapeling met dichte pakking een verstoring optreedt, bijvoorbeeld omdat aan de staaf getrokken wordt, heeft de stapeling de neiging om, in overeenstemming met de tweede hoofdwet van de thermodynamica, over te gaan in een toestand van minder dichte pakking waarbij een groter volume wordt ingenomen. Als de stapeling zijdelings is opgesloten kan geen groter volume worden ingenomen en leidt de verstoring van de dichte pakking tot drukspanningen in de contactvlakken tussen de korrels en tussen de korrels en de staaf. Hierdoor wordt de schuifweerstand in de contactvlakken verhoogd. Er blijkt grote kracht nodig te zijn om de staaf uit de omhullingsbuis te trekken. Bij een kleine relatieve verplaatsing zetten de zandkorrels zich vast door zijdelingse verplaatsingen in de korrelstapeling die van de meest dichte stapeling een groter volume tracht in te nemen. Het korrelskelet wordt echter omsloten door de omhullingsbuis en kan zijdelings geen ruimte vinden voor dergelijke zijdelingse verplaatsingen. De minder dicht opeen gepakte stapeling gaat daarom gepaard met hogere spanningen in de contactvlakken tussen de

Prepal | oktober 2005

8/31/05 4:37:38 PM


“Wapening van ongesnelde paalkoppen doorverbinden kan dat ook?” “ Jazeker!”

\ Figuur 6 Gedachtenexperiment, Op trek belaste staaf

aangevuld met grofkorrelig materiaal in geprofileerde ductube wigt zich vast.

korrels onderling en tegen de binnenwand van de omhullingsbuis. Daardoor neemt ook de weerstand tegen afschuiving toe. Het lukt nog beter wanneer men de staaf tijdens het trekken in trilling brengt. Te vergelijken met het trekken van damwanden met behulp van een trilapparaat. Tijdens het trillen wordt cyclisch de inwendige wrijving verlaagd en is relatieve verschuiving mogelijk. Hieruit blijkt dat de cementlijm in de aangietspecie twee functies heeft. Ten eerste “smering” van het mengsel in de vloeibare fase tijdens het gieten en ten tweede verankering en verkitting van de toeslagkorrels om te voorkomen dat deze door trilling ten opzichte van elkaar verschuiven kunnen. “Aanhechting” in de betekenis van “vastlijmen” van de staaf speelt in de

\ Figuur 7 spreiding van reactiekracht bij uittrekproef

Prepal | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 71

\ Foto 5 Beproeving op sterkte in de trekbank.

krachtswerking een ondergeschikte rol. Het gaat om de korrelstapeling als zodanig die door werking als een stapeling van “wiggen” de staaf verankert. Daarentegen kan men een staaf vrij gemakkelijk uit met cementlijm aangemaakte verse specie trekken. De cementlijm fungeert dan als “smeermiddel” tussen de toeslagkorrels zodat deze zonder veel toevoer van energie gemakkelijk een andere stapeling aan kunnen nemen. Dit gedachten experiment dat men overigens eenvoudig concreet kan uitvoeren, speelt zich af op het grensvlak tussen Geotechniek en Betontechniek. Specialismen die zich beide bezig houden met het gedrag van korrelstapelingen onder invloed van belastingen.

Cyclische uittrekproeven De verbindingen zijn in het laboratorium van AEA Technology Rail bv, het voormalige NS lab, beproefd, zie foto 5. Er zijn vier proefstukken beproefd lengte 1.100 mm en 420 mm in het vierkant. Hierin zijn aan het ene einde vier buizen ingestort, waarin betonstaven (met Cuglaton Schokmortel) zijn ingelijmd, in 1 buis 1x1 staaf, in 2 buizen 2x2 staven, in 1 buis 1x3 staven. Aan één proefstuk zijn alleen trekproeven (totaal vier) uitgevoerd en aan het andere zijn vermoeiingsproeven uitgevoerd. Bij de vermoeiingsproeven bleek dat de staven in de inklemming van de trekbank braken. De vermoeiingsproeven zijn uitgevoerd met een basisspanning van 250 Mpa en een spanningsrimpel van 200 Mpa. Bij de vermoeiingsproeven bleek dat zowel bij 1 als bij 2 als bij 3 in één buis ingelijmde staven breuk van de staven op-

trad in de klem na ca. 200.000 wisselingen. Bij gebruik van koperen tussenlegplaatjes kon het aantal wisselingen worden verhoogd tot ca. 350.000. Volgens de norm BRL 0504, 15-2 1994 “Mechanische verbindingen van betonstaal”, geldt de krachtsprong 150-350 Mpa voor de beproeving van betonstaal op zich, terwijl voor constructies 250-350 Mpa wordt aangehouden. Na aanpassing van de klemconstructie konden 1,2 miljoen tot 3,6 miljoen lastwisselingen worden doorstaan. De conclusie luidde: “De verankering van de staven in mortel is voldoende. Er vindt in geen van de gevallen (1, 2 of 3 staven) uittrekken uit de heipaal plaats. Ook in geval van vermoeiing worden de wapeningsstaven niet uit de cementmortel in de buizen getrokken Zie [4]. De verbinding voldoet kortom aan het beproefde ontwerpers adagium “De las moet sterker zijn dan het materiaal.” “Vermoeiing welke wordt uitgevoerd bij hoge spanningswisseling (150-350 Mpa) leidt in alle gevallen tot breuk van de staaf in de bekken. Bij een lagere rimpel (250-350 Mpa) bleek het mogelijk meer dan 2 miljoen wisselingen te halen.” Deze gunstige vermoeiingseigenschappen van de verbinding kunnen verklaard worden door te overwegen dat materiaalbreuk door vermoeiing in het algemeen wordt veroorzaakt door scheurgroei vanuit een lokale scheurinitiatie. Bij een mechanisme van een op druk belaste korrelstapeling, zoals beschreven onder gedachtenexperiment is dit aspect niet aan de orde. Tegen deze achtergrond mag een hoge vermoeiingssterkte worden verwacht. De trekkracht op het in de ductube verankerde stekeinde vindt een reactiekracht door zich af te zetten tegen het proefstuk, zie figuur 7. Men stelt wel eens dat deze reactiekracht in het proefstuk een zodanige drukspanningstoe-

\ Figuur 8 Bij trekbelasting op een stekeinde breekt een

kegeltje uit

71

8/31/05 4:37:48 PM


“Wapening van ongesnelde paalkoppen doorverbinden kan dat ook?” “ Jazeker!”

\ Foto 6 Sparingbuizen met rood deksel deksel.

\ Foto 7 Verse specie met de typische kleur van Hoogoven-

\ Figuur 9 tekening van een paal met sparingbuizen, ductubes

cement in de mal.

stand genereert dat daardoor de uitkomst van de uittrekproef te gunstig zou worden beïnvloed. Echter, uit het verloop van de afschuifspanningen blijkt dat de maximale afschuifspanning optreedt langs de rand, zie figuur 5. Bij een spreiding van de reactiekracht onder 60˚ komt de gunstige invloed van de reactiekracht eerst op een veel grotere diepte tot uiting, zie figuur 7. Er kan wordt daarom wel een gunstige drukspanningstoestand gegenereerd door de reactiekracht maar die beïnvloedt nauwelijks de afschuifspanningen bij uittrekken.

wand, zie figuur 8. Bij belasting op trek zal het bovenste kegeltje daarom uitbreken. Bij de proeven in het AEA-lab is dit fenomeen ook waargenomen. In het geval van een in het beton opgenomen stekeinde, links in de figuur, doet, doet hetzelfde fenomeen zich voor. Een kegeltje met een basis gelijk 2xstafdiameter en een hoogte gelijk de staafdiameter breekt uit het betonoppervlak. Dit uitbreken is een normaal verschijnsel en is geen aankondiging van bezwijken.

In het krachtoverdrachtsmechanisme zoals aangegeven onder gedachtenexperiment zet het aangegoten stekeinde zich bij belasting op een trekkracht af tegen de binnenwand van de geprofileerde ductube via kegels onder ca. 45˚ Aan het buitenoppervlak van het beton mist het bovenste kegeltje de reactie van de binnen-

Sparingbuizen De vier sparingen per paalkop zijn standaard minimaal 1 m. lang, waardoor trek- en momentbelastingen van de voorgespannen overgenomen kunnen worden door de ingegoten stekken (max. vier stekken ø 20 mm per sparingbuis), zie figuur 9.

72

geotechniek_2005#5.indd 72

Wanneer volgens het ontwerp door de palen momenten op de constructie van de fundering moeten worden overgebracht biedt deze constructie daarvoor de oplossing. In beginsel zou het mogelijk zijn na het heien achteraf sparingen in te boren maar dat heeft verschillende nadelen ten opzichte van vooraf ingestorte sparingbuizen [1] Verplaatsing van arbeid onder gecontroleerde fabrieksomstandigheden, naar de bouwplaats. [2] kwartsstof en afvoer van puin [3] kans op raken en beschadigen van voorspanstrengen en-of bijlegwapening Aanbrengen van de stekeinden Voor het aangieten van de stekeinden in de sparingbuizen is een krimparme grout op basis van Hoogovencement ontwikkeld. In de sparingbuizen wordt Cuglaton Schokmor-

Prepal | oktober 2005

8/31/05 4:37:58 PM


“Wapening van ongesnelde paalkoppen doorverbinden kan dat ook?” “ Jazeker!”

Praktische toepassingen Heiwerk zonder koppen snellen begint een normaal geaccepteerd uitgangspunt te worden. Zowel bij ontwerpers en opdrachtgevers van overheidszijde voor werken voor de grote infrastructuur, als bij opdrachtgevers en ontwerpers voor private projecten, zoals bij een groot project bij Gorinchem waar in opdracht van Heembouw, 2900 palen binnen vijf weken nauwkeurig op hoogte werden geheid, zie foto 11. Bij diverse grote projecten zoals de HSL en de Betuweroute is gebleken dat het op hoogte en op maat heien met modern materieel, zoals hydraulisch aangedreven heiblokken,zeer goed mogelijk is.

\ Foto 8 Palen met afgedichte omhullingsbuizen gereed

voor transport en heien.

\ Foto 9 In de gedeeltelijk gevulde sparingen worden ste-

keinden geplaatst.

tel gegoten en in de gedeeltelijk met mortel gevulde sparingen worden de stekeinden geplaatst, hierdoor is men verzekerd van een volledige omhulling met gietmortel van de staven, zie foto 9. De sparingen worden tot de bovenzijde afgevuld.

Prepal | oktober 2005

geotechniek_2005#5.indd 73

Palen met de mogelijkheid om na het heien in de ongesnelde kop ankerstaven en-of stekeinden te verankeren kunnen ook goed toegepast worden in fundaties voor lichtmasten, portalen, geluidsschermen, en dergelijke. De in het werk te maken opstortingen voor de verbinding van de fundering met de voetplaat van de bovenconstructie kunnen achterwege blijven. De ankerbouten worden rechtstreeks opgenomen in de sparingsbuizen en aangegoten. Met modern heimaterieel kunnen de palen niet alleen in vertikale richting nauwkeurig op hoogte worden geheid maar bij toepassing van een heiraam kunnen ook de afwijkingen in de horizontale richtingen binnen nauwe grenzen worden beperkt. De tolerantie voor de plaatsing van de ankerbouten kan dan worden gevonden in de ruimte van de ductubes en sleufgaten in de voetplaat. Omdat trekpalen veelal bij tunnelbakken en ondergrondse parkeergarages worden toegepast, werden vaak na het storten en het droogmaken van de onderwaterbetonvloer de paalkoppen gesloopt. In de afgesloten kuip is het slopen met het oog op de arbeidsomstandigheden een ongewenste situatie.

Ten slotte Bij toepassing bij op moment- en op trek belaste betonpalen zijn besparingen tot 10% op de integrale kosten van het funderingswerk te bereiken. Puntsgewijs zijn de voordelen: [1] Verbetering van de arbeidsomstandigheden hetgeen ook het kwaliteitsnivo bevordert [2] Tijdwinst en besparing op kosten omdat koppen niet worden gesneld. [3] Besparing omdat geen puin hoeft te worden verzameld en afgevoerd. [4] Besparing van ca. 0,75 m op de benodigde paallengte met resulterende besparingen op

\ Foto 10 Paalfundering met ongesnelde koppen voor de

Betuwe route.

direkte materiaalkosten en op handling, transport, opslag en heien. [5] Overlaplengte van de lassen naar wens aante passen door toepassing van gebogen ‘wandelstok’ stekeinden [6] Elektrische isolatie met het oog op zwerfstromen mogelijk [7] Ingieten van (verzinkte) draadeinden mogelijk, directe bevestiging van een voetplaat (bijv. mastfundaties en stijlen van geluidsschermen). Het storten van poeren is dan niet meer nodig.

Referenties [1] Hordijk, Prof. Dr. Ir. D. A. “Koppensnellen verleden tijd?!” GEOTECHNIEK jrg. 8 nr.3 juli 2004 [2] Beurze, Ir. R. S. “Ongesnelde paalkoppen, kan dat ook?” “Jazeker!” GEOTECHNIEK jrg. 9 nr.1 januari 2005 [3] Prepalbulletin “Funderingen in comakership” GEOTECHNIEK jrg 6 nr.4 oktober 2002 [4] “Beproeving Arbo-Schokpaal” AEA Technology Rail bv, rapport 2600129, maart 2003

\ Foto 11 Onder maatvoering met een laser werden 2900

palen in 5 weken op hoogte geheid.

73

8/31/05 4:38:07 PM


ledenlijst prepal Beton Son B.V.

B.V. De Ringvaart

Haitsma Beton B.V.

Schokindustrie B.V.

Postbus 7 - 9288 ZG Kootstertille Pinksterbloemstraat 2 - 9288 AG Kootstertille Telefoon : 0512 - 335678 Fax : 0512 - 335666

Voorbij Prefab Beton B.V.

Postbus 5 - 5690 AA Son Ekkersrijt 3301 - 5692 CJ Son Telefoon : 0499 - 486486 Fax : 0499 - 486666 E-mail : info@betonson.com Internet : www.betonson.com

Postbus 376 - 3760 AJ Soest Beckeringhstraat 85 - 3762 EV Soest Telefoon : 0512 - 335678 Fax : 035 - 5288909 E-mail : info@haitsma.nl Internet : www.haitsma.nl

B.V. Lodewikus

Voorgespannen Beton Postbus 154 - 4900 AD Oosterhout Havenweg 43 - 4905 AA Oosterhout Telefoon : 0162 - 484848 Fax : 0162 - 423443 E-mail : info@lodewikus.nl

Niemans Beton B.V.

Postbus 15 - 4130 EA Vianen Stuartweg 31 - 4131 NH Vianen Telefoon : 0347 - 371834 Fax : 0347 - 370060 E-mail : info@niemans.nl

Pit Beton Heipalenfabriek Kamperland B.V.

Postbus 4 - 4493 ZG Kamperland St. Felixweg 2 - 4493 PR Kamperland Telefoon : 0113 - 371553 Fax : 0113 - 372363 E-mail : info@pitbeton.nl Internet : www.pitbeton.nl

Postbus 38 - 2180 AA Hillegom Meerlaan 222-224 - 2181 BX Hillegom Telefoon : 0252 - 576700 Fax : 0252 - 576752 E-mail : info@ringvaart.nl : www.ringvaart.nl Internet

Postbus 26 - 3330 AA Zwijndrecht Lindtsedijk 18 - 3336 LE Zwijndrecht Telefoon : 078 - 6199070 Fax : 078 - 6199080 E-mail : info@schokindustrie.nl Internet : www.schokindustrie.nl

Postbus 20562 - 1001 NN Amsterdam Siciliëweg 61 - 1045 AX Amsterdam Telefoon : 020 - 4077077 Fax : 020 - 4077099 E-mail : prefabbeton@ voorbij-groep.nl Internet : www.voorbij-groep.nl

Westo Prefab Beton Systemen B.V.

Postbus 182 - 7740 AD Coevorden Einsteinweg 10 - 7741 KP Coevorden Telefoon : 0524 - 593499 Telefax : 0524 - 524300 E-mail : info@westo.nl Internet : www.westo.nl

IJB Groep IJB Heipalen B.V.

(voorheen IJsselmeerbeton) Postbus 210 - 8530 AE Lemmer Flevostraat 14 - 8531 KS Lemmer Telefoon : 0514 - 568800 Fax : 0514 – 568807 E-mail : info@ijbgroep.nl : www.ijbgroep.nl Internet

Colofon Het Prepal Bulletin publiceert viermaal per jaar “vrij en onverveerd” over onderwerpen die direct of indirect in verband kunnen worden gebracht met het funderen van gebouwen, kunstwerken of anderszins. Daarbij staat de geprefabriceerde betonnen heipaal centraal. Aldus tracht het Prepal Bulletin een bijdrage te leveren aan verbreding en verdieping van kennis van: - grondonderzoek - bodemonderzoek - grondmechanische aspecten - constructieve berekeningen - materiaalkunde - productietechnologie - uitvoeringstechnologie - economische vraagstukken - historische aspecten aangevuld met reportages van belangrijke en/of interessante funderingswerken, beschouwingen, signalering van ontwikkelingen, publicatie van onderzoeksresultaten, trends, et cetera. Prepal Bulletin, jaargang 4, nummer 4, oktober 2005 Uitgave Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347-b, 3023 GB Rotterdam Tel.: 010 - 425 65 44 Fax: 010 - 425 72 25 E-mail: info@uitgeverijeducom.nl i.s.m.

Vereniging van fabrikanten van geprefabriceerde betonnen heipalen PREPAL, Woerden. Tel. 0348 - 484 484 E-mail beton@bfbn.nl Internet www.bfbn.nl Uitgever/bladmanager Robert Diederiks Redactie Prof. ir W.R. de Sitter R.P.H. Diederiks Dhr. P. van der Zwan Productie Uitgeverij Educom BV © Copyrights Uitgeverij Educom BV oktober 2005 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

74

geotechniek_2005#5.indd 74

Prepal | oktober 2005

8/31/05 4:38:11 PM


����������

�������� ������������

���������� ������������

���������

��������

� � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � ���������������

�������������

�����������������

����������� �����������

����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

educom_allesondereendak_nov04.indd 1

01-12-2004 17:38:51

Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam (IGWR) realiseert grote en kleine infrastructurele projecten en verzorgt daarbij het complete geotechnisch onderzoek en advies. De Rotterdamse aanpak!

geotechniek_2005#5.indd 75

8/31/05 4:39:30 PM


�������������� ����������������

����������������� ������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������� ������������������� �������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������� �������������

���������������������

�������� �������������� �������������� ���������� �������������� ���� ��������������� ���� ��������������� ���������������� ���������������

������������������ �������������������������������������������� �������������������������������������������������������� �����������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������ �������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������

�������������������� ���������������������

geotechniek_2005#5.indd 76

8/31/05 4:57:10 PM

Profile for Uitgeverij Educom

Geotechniek oktober 2005  

Negende jaargang nummer 4 oktober 2005 Onafhankelijk vakblad voor het Geotechnische werkveld

Geotechniek oktober 2005  

Negende jaargang nummer 4 oktober 2005 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