Page 1

JAARGANG 20 NUMMER 3 JULI 2016 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

WRIJVING IN STERKTEBEREKENINGEN RISICOANALYSE EN BEHEERSMAATREGELEN BETREFFENDE PAALINSTALLATIE NABIJ DE EBS BIOHUB STEIGER

GEOTECHNISCHE KARAKTERISATIE VAN ZEER ZACHTE DIEPZEE-SEDIMENTEN DOOR MIDDEL VAN IN-SITU PENETROMETER TESTEN


54 JAAR UW ADVISEUR Risicogestuurd onderzoek, deskundige advisering en monitoring zijn onmisbaar bij bouwen op of onder de grond! ■■ ■■

■■

■■

Grondonderzoek Geo-adviezen: fundering / bouwput / hydrologie / trillingen Monitoring: trillingen / grondwater / (grond)deformaties Funderingsonderzoek

Fugro GeoServices B.V. 070 3111333 info@fugro.nl www.fugro.nl

Ad_210x148.indd 1

19-01-16 08:44

BESIX bouwt aan //Nederland

Tweede Coentunnel

Civiele bouw

Industriële bouw

Utiliteitsbouw

Maritieme bouw

Een wereldwijd opererend bouwbedrijf met ruim 100 jaar ervaring in de civiele betonbouw, industriële bouw, utiliteitsbouw en maritieme bouw. Sinds 1992 is BESIX actief in Nederland. Meebouwend aan de toekomst, met prestigieuze projecten als de Tweede Coentunnel, Parkeergarage Kruisplein, Landtunnel A2 Leidsche Rijn, OV Terminal Utrecht CS, Maastoren, keersluis in Heumen en de sluisverlengingen in Born, Maasbracht en Heel. Trondheim 22 – 24 Barendrecht +31 (0)180 64 19 90 nederland@besix.com

WWW.BESIXNEDERLAND.COM


Van de redactie Beste lezers, U heeft het jongste nummer van Geotechniek van dit jubileumjaar in handen. Wij zijn trots dat we u weer 3 interessante artikelen kunnen aanbieden. Het artikel "Wrijving in sterkteberekeningen" wil ons theoretisch inzicht in het fenomeen grond verder verdiepen. Verder krijgen we met het artikel "Risicoanalyse en beheersmaatregelen betreffende paalinstallatie nabij de EBS Biohub steiger" de meer praktische kant te zien van de grondmechanica: een voorbeeld van de "observational method" bij het heien van palen onder moeilijke omstandigheden. In het laatste artikel " Geotechnische karakterisatie van zeer zachte diepzee-sedimenten door middel van in-situ penetrometer testen" krijgen we een meer exotisch deel van de grondmechanica te zien: grondonderzoek op grote diepte in de zee.

sante theorieën, speciale werfcases en innovatieve toepassingen met ons allemaal te willen delen. Wij kijken bij de redactie dan ook graag uit naar nieuwe artikelen die ons allemaal iets bijbrengen in de grondmechanica. Namens redactie en uitgever, Paul Meireman

De drie artikelen passen wonderwel in de filosofie van het vakblad Geotechniek dat nu al gedurende 20 jaar verspreid wordt: theorie uit het vakgebied grondmechanica populariseren; voorbeelden van goede praktijk verspreiden en innovatieve concepten en ideeën kenbaar maken onder een publiek dat geïnteresseerd is in de grondmechanica. Maar laten we niet op onze lauweren rusten. Willen we het vakblad Geotechniek door de volgende 20 jaar heen loodsen, moeten we een beroep Op u blijven doen om interes-

Geef vorm aan uw innovatieprojecten IWT-VIS traject

“Smart Geotherm”

http://www.smartgeotherm.be partners :

Ondiepe geothermie voor slimme koeling en verwarming Vanaf 2020 is men verplicht om “nearly zero-energy buildings” te bouwen. We zijn ervan overtuigd dat een groot deel van de resterende energie kan ingevuld worden door geothermie. Actueel wordt in België slechts 2% van de nieuwbouw voorzien van een geothermische installatie. Dit is in vergelijking met onze buurlanden bedroevend laag. Door gericht onderzoek en kennistransfer wil Smart Geotherm dit aandeel tot minimum 12.5% verhogen. Het project startte in 2011. Intussen werd samen met de leden van de werkgroep een code van goede praktijk voor de installatie van verticale bodemwarmtewisselaars opgesteld. Er werden verschillende types geothermische gebouwen nauwkeurig gemonitord. Hieruit worden belangrijke lessen getrokken om het energetisch rendement verder te verhogen.

met steun van : Instituut voor de aanmoediging van Innovatie voor Wetenschap en Technologie in Vlaanderen

contact : WTCB, ir. Luc François Lombardstraat 42 B-1000 BRUSSEL Telefoon : +32 2 655 77 11 E-mail : lfr@bbri.be

Een webtool werd ontwikkeld zodat op een eenvoudige wijze de geologische relevante, de juridische en de praktische haalbaarheid geothermie kan worden gescreend van ondiepe (tool.smartgeotherm.be). Slimme besturingssystemen die de optimale match zullen maken tussen vraag en aanbod naar koeling en verwarming, zijn in ontwikkeling. Bijzondere aandacht gaat uit naar het thermische en mechanische gedrag van energiepalen (een combinatie van funderingspalen en warmtewisselaars). In Oostende is een proefveld waar deze constructie-elementen thermo-mechanisch worden belast. Ook reële gebouwen op energiepalen wordt bemeten en geanalyseerd. Bouwbedrijven kunnen tevens een beroep doen op concrete hulp bij het definiëren en vormgeven van hun innovatieprojecten. Geïnteresseerden vinden op de website een aanmeldingsformulier.


Sub-sponsors Executive Gold Member Sub-sponsors

Members

Gold Members

blad Geotechniek komt tot stand m.m.v. KIVI Afdeling Geot Geotechniek echniek

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

Sub-sponsors

IJzerwegV4eurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam 8445 PK Heerenveen Tel.630031 Tel. 0031 (0)513 13 55(0)70 - 311 13 33 www.fugro.nl www.apvandenberg.com

Wilhelminakade 179 Wilhelminakade 179 3072 AP Rotterdam 3072 AP Rotterdam Tel. 0031 (0)10 489 45 30 Tel. 0031 (0)10 489 45 30 www.rotterdam.nl www..rrotterdam.nl

Vierling 4251 LC Te el. 0031 (0 www.t

ng Geotechniek

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

CRUX Engineering BV H.J. Nederhorststraat 1 Pedro de Medinalaan 2801 SC G3-c ouda 1086 XK Amster dam (0) Wilhelminakade 179 Te el. 0031 (0 182 59 05 10 Te el. 0031 (0)20 494 3070 wow w.cruxbv.nl 3072 AP Rott erdam ww-w.baminfrac nsult.nl Tel. 0031 (0)10 489 45 30 www..rrotterdam.nl

Veurse URETEK NedeAchterweg rland BV 10 2264 SG Leidschendam Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad Tel. 0031 (0)70 311 13 33 - 256 218 Te el. 0031 (0)320 www.fugro.nl www.urre etek.nl

RH.J. endementsweg 15 Nederhorststraat 1 Veilingweg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommel 3641 echt 2801 SK SC Mijdr Gouda Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 Tel. el 0031 297 23 11 Korenmolenlaan 2 ed0031 er(0) lan29 d (0)BV 182 595005 10 el. (0 Philipssite 5, bus 15 / Ubicent erNederhorststraat 1URETEK TNe H.J. w.bauernl.nl 3447 GGB W oerden Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad ww ww w.baminfrac onsult.nl -3001 Leuven 2801 SC Gouda ade 179 Tel. 0031 (0)348 5260 54 Vier Te el. 0031 (0)320 - 256 218 linghstraat 17 Tel. 0032 16-43 60 77 Tel. 0031 (0)182 59 05 10 erdamwww.volkerinfradesign.nl etek.nl 4251 LC Werkendam www.urre www..dy .d widag-syyst s ems.com www.baminfraconsult.nl 0 489 45 30 Te el. 0031 (0) 183 40 13 11 m.nl www.terracon.nl

Veilingweg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 Kleidijk 35 site 5, bus 15 / Ubicenter Philips 3161 EK Rhoon B -3001 Leuven Huesker Synthetic BV- 503 02 00 Tel. 0031 T (0)10 el. 0032 16 60 77 60 Het Schild 39 V4 www.mosgeo.c om PC www14, ..dy .d widag-sy yst s Maastric ems.com ht Klipper weg 6222 5275 EB Den Dungen Tel. 0031 (0)43 - 352 76 09 Tel. 0031 (0)88 594 00 50 www.huesk ke er.com www.huesker.nl

IJzerweg 4 8445 PK Heerenveen Tel. 0031 (0)513 - 63 13 55 ww w.apvandenber Vierlinghstraat 17g.com 4251 LC Werkendam Tel. 0031 (0)183 40 13 11 www.terracon.nl

Ballast Nedam Engineering Gemeenschappenlaan 100 Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein B-1200 Brussel Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Tel. 0032 2 402 62 11 Tel. 0031 (0)30 - 285 40 00 www.besix.be www..ballast-nedam.nl

Silver Members 4

Ballast Nedam Engineering Ballast Nedam Engineering Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Postbus 1555, Nieuwegein Tel. 00313430 (0)30BN - 285 40 00 Tel. 0031 (0)30 285 40 00 www..ballast-nedam.nl www.ballast-nedam.nl

nveen 3 - 63 13 55 nberg.com

4

G EOT ECHN I EK – Januari 2016

URETEK Nederland BV Zuiveringweg 93 8243 PE Lelystad Tel. 0031 (0)320 25 62 18 www.uretek.nl

4

Klipperweg 14, Tel. 0031 ( www.h

Te el. 0031 (0) 183 40 13 11 www.terracon.nl

Silver Plus Members

Philipssite 5 Veilingweg 2 - NLVeilingweg - 5301 KM 2Zaltbommel Boussinesqweg 1, 2629 HV Delft 5301 KM Zaltbommel bus 15 / Ubicenter Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 4 8273 Tel.Leuven 0031IJzer (0)88weg - 335 Kleidijk 35 Nederland B-3001 Philipssite 5, bus 15 / Ubicenter 8445 PK Heerenveen w .deltar . r es.nl e w w 3161 EK Rhoon Tel. Leuv 0031en (0)418 57 84 03 Tel. 0032 16 60 770031 60 (0)513 - 63 13 55 B -3001 Tel. BV Tel. 0031 T (0)10 - 503 el. 0032 1602 6000 77 60 www.apvandenberg.com 43 PE Lel y stad www.dywidag-systems.com weg 14, 6222 PC Maastricht www.mosgeo.c om yst www..dy .d widag-sy s Klipper ems.com 218 Tel. 0031 (0)43 - 352 76 09 www.huesk ke er.com

Veilingweg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 Korenmolenlaan 2 Boussinesqweg Philipssit1e 5, bus 15 / Ubicenter 2629 3447 HV Delft GGB W oerden -3001 Leuven Tel. 0031 (0)88 82 73 16-43 Tel. 335 0031 (0)348 5260 54 T el. 0032 6017 77 Vier linghstraat www.deltares.nl sems.c ign.nlom wwwww.w v..dy olkwidag-sy erinfradyest .d s 4251 LC Werkendam

GEOTECHNIEK - Juli 2016

GEOT ECH NIE K – Januari 2016

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

Ballast Ne Ringwade 51, Postbus 1555, Tel. 0031 www..ba


Members Mede-ondersteuners Mede-ondersteuners

Silver Members 11 Cofra BV SBRCURnet

PostbusKwad 516 rantweg 9 AG Amsterdam 1042 2600 AM CoDelft fra BV tbus 20694 P o s Tel. 0031 (0)15 303 05 900 Kwad rant weg 1001 NR Amsterdam www.sbrcurnet.nl 1042 AG Amsterdam Tel. 0031 (0)20 - 693 4596 Postbus 20694 www.Members cofra.nl Associate 1001 NR Amsterdam Tel. 0031 Geobe be est (0)20 BV - 693 4596 Geobest ww .cofr427 a.nl PoBV swtbus Marconiweg 2 Mijdrecht 3640 AK Geobe be est BV 4131 PDTel. Vianen 0031 (0)85 - 489 0140 Postbus 427 Tel. 0031 ww(0)85 w.geobest.nl ..g 489 01 40 3640 AK Mijdrecht www.geobest.nl Tel. 0031 (0)85 - 489 0140 www.geobest.nl ..g

Lameire FunderingsAssociate Members Members techniek NV Industrielaan 4 B-9900 Eeklo Associate Members Members Tel. 0032 (0) 9 379 72 77 www.lameire.be

Lankelma Geotechniek PAOTM Zuid B5048 V Postbus

PoGA stbus 38 2600 Delft Lankelma Geotechniek 5688 ZG Oi rschot Tel.Zuid 0031B(0)15 278 46 18 V Tel. 0031 (0)499 - 57 85 20 www.paotm.nl Postbus 38 www..lankelma-zuid.nl 5688 ZG Oirschot Tel. 0031 (0)499 - 57 85 20 ww kelma-zuid.nl Poswt..lan Aca ademisch

NVAF Onderwijs (PAO)

Postbus 4405048 Postbus PoAK stAcHarderwijk ademisch a 3840 2600 GA Delft Onde r wijs (PAO)191 Tel.Tel. 0031 (0)341 0031 (0)15456 - 278 46 18 Postbus 5048 www.funderingsbedrijf.nl www..pao.tudel 2600 GA Delft ft.nl Tel. 0031 (0)15 - 278 46 18

Lankelma Geotechniek ww w..pao.tudel ft.nl BV, Moordrecht ™Geomil Equipment Zuid BV ™JLD 38 ™ Contracting BV, Edam Postbus ™  ™ Tjaden BV, Heerjansdam 5688 ZG Oirschot ™Geomil Equipment BV, Moordrecht Tel.™ 0031 (0)499 57 85BV, 20 Edam ™JLD Contracting www.lankelma-zuid.nl ™Tjaden BV, Heerjansdam ™

Lameire Geomil Equipment BV Funderingstechniek NV Westbaan 240 Industrielaan 4 2841 MC Moordrecht Lameire 9900 Tel.Funderingstechniek 0031Eeklo (0)172 427 800 NV Tel. 0032 (0) 9 379 72 77 www.geomil.com Industrielaan 4 www.lameire.be 9900 Eeklo Tel. 0032 (0) 9 379 72 77 www.lameire.be SBRCURnet VanPo’tsHek tbus Groep 516 Postbus 88 Delft 2600 AM SBRCURnet 1462 ZH0031 Middenbeemster Tel. (0)15 - 303 0500 Postbus 516 Tel.ww 0031 (0)299 rcurne31 t.nl30 20 w..sb 2600 AM Delft www.vanthek.nl Tel. 0031 (0)15 - 303 0500 www..sbrcurnet.nl

Postbus 88 Rendementsweg 15 1462 Middenbeemster 3641 SK‘tZH Mijdrecht Va an Hek Gro oep el. 0031 (0)299 31 30 20 Tel.T (0)297 P0031 ostbus 88 231 150 ww w . v a n thek.nl www.bauernl.nl 1462 ZH Middenbeemster Tel. 0031 (0)299 31 30 20 www.vanthek.nl

NVAF Cofra BV 440 Postbus

Postbus 3840 20694 AK Harderwijk NVAF 1001 NR0031 Amsterdam Tel. (0)341 456 191 440693 45 96 Tel.Postbus 0031 (0)20 www.nvaf.nl 3840 AK Harderwijk www.cofra.nl Tel. 0031 (0)341 456 191 www.nvaf.nl

™ ™Leiderdorp Instruments BV, Leiderdorp ™ ™Votquenne Foundations NV, Dadizele (B) ™ ™Leiderdorp Instruments BV, Leiderdorp ™ ™Votquenne Foundations NV, Dadizele (B)

GEOTECHNIEK GE OTECHNIEK JAARGANG NUMMER J AARGANG 20 – N UMMER 1 Januari 2016 GEOTECHNIEK GE OTECHNIEK JAARGANG J AARGANG 20 – N NUMMER UMMER 13 Geotechniek is een informatief/promotioneel Juli 2016 Januari 2016 onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogtkennis en ervaring uit te wisselen, inzichtte bevorderen en belangstelling Geotechniek is een eeninformatief/promotioneel informatief/promotioneel onafhankelijk voor het gehele geotechnische te uit kweken. onafhankelijk vaktijdschrift datvakgebied beoogtkennis enteervaring vaktijdschrift dat beoogtkennis en ervaring wisselen, inzicht uit te wisselen, inzichtte bevorderen en belangstelling teobevorderen en Carolinabrug belangstelling het gehele geotechnische foto Paul Bakker © C ver: Fundering invoor Suriname, voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken. vakgebied te kweken. Cover: Fundering Carolinabrug in Suriname, foto Paul Bakker © Uitg Uitgever/bladmanager ever/bladmanager Redactieraad Redactie raad Heeres, dr. ir. O.M. Redactieraad Uitgever/bladmanager Coverfoto: Alboom, ir. G. van Uitgeverij Educom BV Hergarden, mw. Ir. I. Risicoanalyse en beheersHergarden, mw. Ir. I. Alboom, ir. ir. G. V. vanvan Uitgeverij Educom BV Beek, mw. R. P .H. Diederiks Jonker, ing. A. Uitg Uitgever/bladmanager ever/bladmanager Redactieraad Redactie raad Heeres, dr. ir.A.O.M. maatregelen betreffende Jonker, ing. Beek, mw. ir. V. van R.P.H. Diederiks Bouwmeester, Ir. D. Lengkeek, ir. A. Alboom, ir. G. van Uitgeverij Educom BV Hergarden, mw. paalinstallatie nabij de EBS Lengkeek, ir. A. Ir. I. Bouwmeester, D. Redactie Brassinga, ing.Ir. H.E. Rooduijn, ing. M.P. Beek, mw. ir. van V. van R. P.H. Diederiks Jonker, ing.ing. A. M.P. Redactie Biohub steiger Rooduijn, Broeck, ir. M. den Beek, mw. ir. V. van Broeck, ir. M. van den Schippers, ing. R.J. Bouwmeester, Ir. D. Lengkeek, ir. A. R.J. Schippers, Dalen, ir. J.H. van Beek, mw. ing. ir. V.H.E. van Brassinga, Brouwer, ir. J.W.R. Smienk, ing.ing. E. Redactie Brassinga, ing. H.E. Rooduijn, ing. E. M.P. Smienk, ing. Deen, dr. J.K. van Broeck, ir. M. van den Broeck, ir. M. van den Dalen, ir. J.H. van Spierenburg, dr. ir. S. Beek, mw. ir. V. van Broeck, ir. R.P.H. M. van den Schippers, ing.dr. R.J. Spierenburg, Diederiks, Diederiks, R.P.H. Diederiks, R.P.H. Deen, dr. J.K. van Storteboom, O. ir. S. Brassinga, ing. H.E. Brouwer,ing. ir. J.W.R. Smienk, ing. E.O. Storteboom, Duijnen, P. van Heeres, dr. ir. O.M. Heeres, dr. ir. O.M. Diederiks, R.P.H. Vos, mw. ir. M. de Broeck, ir. M. van den Dalen, ing. ir. J.H. van Spierenburg, dr.de ir. S. Vos, mw. Graaf, H.C. van de Hergarden, mw. mw. Ir. Ir. I. Hergarden, I. Duijnen, ing. P. van Velde, ing.ir. E.M. van der Diederiks, R.P.H. Deen, dr. Drs. J.K. van Storteboom, O.van der Velde, ing. E. Gunnink, J. Lengkeek, ir. A. Lengkeek, ir. A. Graaf, ing. H.C. van de Heeres, dr. ir. O.M. Diederiks, R.P.H. Vos, mw. ir. M.ing. de D. Zandbergen, Heeres, ir. O.M. Meireman, ir. ir. P. P. Meireman, Gunnink,dr. Drs. J. Hergarden, mw. Ir. I. Duijnen, ing. P. van Velde, ing. E. van der Zandbergen, ing. D. Lengkeek, ir. A. Graaf, ing. H.C. van de Meireman, ir. P. D Distributie istriibutie van van a G Geotechniek eotechniek iin n België wo wordt rd dt m mede ede m mogelijk ogelijk ge gemaakt maaGunnink, kt doo door: r: Drs. J. ABEF A ABEFvzw vzw SMARTGEOTHERM Belgische Vereniging Info : WTCB, ir. Luc François Belgische Vereniging Vereniging Aannemers Lombardstraat 42, 1000 Brussel werken A annemersFunderingswerken Funderings u Aannemers Funderingswerken ABEF A ABEFvzw vzw SMARTGEOTHERM Cuypersstraat Tel. +32 11 22 50 65 LPriester ombardst raat 34-42 3 Lombardstraat Belgische Vereniging Info : WTCB, ir. Luc François Belgische Vereniging Vereniging 1040Bru Brussel info@bbri.be 1000 ssel Brussel Aannemers Lombardstraat 42, 1000 Brussel werken A annemersFunderingswerken Funderings u Aannemers Funderingswerken Secretariaat: www.smartgeotherm.be ww w.ab . eCuypersstraat f..be www.abef.be 3 Tel. +32 11 22 50 65 LPriester omba r dst r a a t 34-42 Lombardstraat erwin.dupont@telenet.be 1040Bru Brussel info@bbri.be 1000 ssel Brussel Secretariaat: www.smartgeotherm.be 5 w.ab . ef..be www.abef.be GEOTECHNIEK - Juli 2016ww GEOT ECH NIE K – Januari 2016 5 erwin.dupont@telenet.be

D Distributie istriibutie van van a G Geotechniek eotechniek iin n België wo wordt rd dt m mede ede m mogelijk ogelijk ge gemaakt maakt doo door: r:

Va an ‘tFunderingstechniek Hek Gro oep BAUER

Colofon Colofon

Geotechniek G eo e techniek k iiss n een ui uitgave itgave va van U i t geve g r ij i E d u c om BV BV Uitgeverij Educom Geotechniek G eo e techniek k iiss o va een ui ine tgsse averlaa uitgave van nn347 Mathe m BV 3023 GB R U itg geve rij iotte E druda co om BV Uitgeverij Educom

Tel. 0031 (0)10 - 425 6544 Mathenesserlaan 347 Fax 0031 (0)10 - 425 7225 3023 GB Rotterdam info@uitgeverijeducom.nl Tel. 0031 (0)10 - 425 6544 www.uiitgeveriijeducom.nl Fax 0031 (0)10 - 425 7225 info@uitgeverijeducom.nl www.uiitgeveriijeducom.nl

Leze rsservice Lezersservice Lezersservice Adresmutaties doorgeven via Adresmutaties doorgeven info@uitgeverijedu com.nl via Leze rsservice Lezersservice info@uitgeverijeducom.nl Adresmutaties doorgeven via © Copyright infoev uitg ecvom erijedu @ Uitg erij Edu BV com.nl © Copyrights Januari 2016 Uitgeverij Educom BV © Copyright Niets uit deze uitgave mag Juli 2016 Uitg ev erij omcBV worden geEdu reprcodu eerd met Niets deze uitgave mag Januari 2016 welkeuit methode dan ook, zonder Niets deze uitga ve mag schriftuit elij ke toe stemming van de worden gereproduceerd met w orden rodu cee r-d2758 met uitg evemethode r.ge ©rep ISSN 1386 welke dan ook, zonder welke methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de schriftelijke toestemming van de uitgever. uitgever. © © ISSN ISSN 1386 1386 -- 2758 2758

BGGG Belgische Groepering voor Grondmechanica BGGG en Geotechniek Belgische Groepering c/o BBRI, Lozenberg 7 voor Grondmechanica 1932 Sint-Stevens-Woluwe en Geotechniek bggg@skynet.be c/o BBRI, Lozenberg 7 1932 Sint-Stevens-Woluwe bggg@skynet.be


KENNIS DIRECT TOEPASBAAR MAKEN PAO Techniek en Management wil met postacademische opleidingen en cursussen bijdragen aan de ontwikkeling van de deelnemers tot voorlopers in techniek en management. Dit kunnen wij ook incompany verzorgen. Kijk voor onze actuele cursussen op onze website! Startdata: 27 en 29 september

Grondmechanica en funderingstechniek 1 en 2 Vervolgopleiding CGF-1 en basisopleiding CGF-2 4 en 5 oktober

Zettingsvloeiingen 4, 5 en 12 oktober

Nieuwe technieken dijkversterkingen 13 oktober

Op welk gebied wilt Ăş voorloper zijn? ZOEK UW CURSUS OP WWW.PAOTM.NL!

advertentie_geotechniek_3_2016.indd 1

Folieconstructies in verdiepte infrastructuur Ondergronds bouwen met waterdichte folieafsluiting

1, 8, 15 en 22 november

Masterclass Grondgedrag CGF-M Handen aan de grond

INSCHRIJVEN? Schrijf u in voor een cursus op www.paotm.nl Heeft u vragen dan staan we u graag te woord op tel 015 278 46 18

11-5-2016 16:25:58


Inhoud 3 Van de redactie - 16 The Magic of Geotechnics - 19 Column - 25 Afstudeerders - 26 SBRCURnet - 34 Advertorial

GEOTECHNIEK Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

8

20

Wrijving in sterkteberekeningen

Risicoanalyse en beheersmaatregelen betreffende paalinstallatie nabij de EBS Biohub steiger

H.Teunissen

ir. drs. R.E.P. De Nijs / ir. A.C.A. Nap ing. W.H.J. Korte / ing. W.J. Nederlof

28 Geotechnische karakterisatie van zeer zachte diepzee-sedimenten door middel van in-situ penetrometer testen. B. Lietaert / F. Charlet / P. Staelens

GEOKUNST Onafhankelijk vakblad voor gebruikers van Geokunststoffen

40

46

Spelen met geokunststof 5; “De derde jeugd van de waterbouw�

Afgezonken folieconstructies in beperkt ruimtebeslag Ondergronds bouwen met geokunststoffen

dr. ir. S. van Eekelen / ing. P. van Duijnen / ing. E. Kwast / ir. W. Voskamp

Ing. R.H. Gerritsen / drs. D.H. van Regteren / R.H. Knulst

dr. ir. V. van Beek / prof.dr.ira. A. Bezuijen / ir. B. Effing

7

GEOTECHNIEK - Juli 2016


Wrijving in sterkteberekeningen

Inleiding In de grondmechanica is de schuifsterkte van de grondconstructies, zoals dijken en damwanden e.d. , één van de belangrijke onderwerpen. Hier wordt in vogelvlucht ingegaan op de onderliggende theorie die gebruikt wordt om deze sterkteberekeningen uit te voeren. Hierbij wordt gewezen op tekortkomingen in het gebruik van de gangbare sterkteanalyses. Niet alle aspecten zullen daarbij worden beschreven omdat dit nogal theoretisch is, maar getracht zal worden het raamwerk te schetsen om de problemen te kunnen duiden. Deze problemen komen voort uit het gegeven dat in de grondmechanica wrijving het grondgedrag bepaalt. Bij wrijvingsmaterialen is de sterkte afhankelijk van de spanning en dit is of de normaalspanning op het schuifvlak of de isotrope spanning. Allereerst zal worden beschreven hoe de constitutieve relaties eruit zien voor reversibel en irreversibel gedrag, de elasticiteitstheorie en de plasticiteitstheorie. Beide beschrijvingen zijn nodig om tot een complete beschrijving van het sterkte gedrag van grond te komen. Verder zal het Mohr-Coulomb model voor een continuüm worden beschreven, waarbij onderscheid tussen associatief en niet-associatief gedrag zal worden gemaakt. Vervolgens zal worden ingegaan op het onderscheid in beschrijvingen van de sterkte voor een continuüm en voor een schuifvlak. Deze beschrijvingen passen zondermeer op elkaar als het materiaal als associatief wordt beschouwd, echter als het materiaal als niet-associatief wordt beschouwd is dit een ander verhaal. Het is daarbij van belang te onderkennen dat een schuifvlak ontstaat vanuit een continuüm en dat het ontstaan en de ontwikkeling ervan is gekoppeld aan het elastische en plastische gedrag van de grond. Vervolgens zal worden nagegaan wat dit concept betekent voor experimenten om de materiaal-

parameters te bepalen, zoals triaxiaal- en biaxiaalproeven, en de invloed hiervan op de waarden van de invoer parameters van de rekenmethoden. Theorie Als grond wordt belast zal een deel van de vervorming reversibel zijn en een deel irreversibel. Mogelijk zal ook een deel tijdsafhankelijk zijn. Dit tijdsafhankelijke gedrag zal hier niet worden beschouwd. In ieder geval is het spanningsrek-gedrag niet-lineair voor grond. Aangenomen wordt dat de reversibele en irreversibele deformaties gescheiden kunnen worden en dat beide met mechanische modellen kunnen worden beschreven. Een integrale beschrijving van beide componenten is essentieel. Hier wordt ervan uitgegaan dat de normaalspanningen en normaalrekken positief zijn voor compressie. Verder wordt uitgegaan van gedraineerd grondgedrag. Elasticiteit De reversibele deformaties van de grond, de elastische rekken, worden met lineaire spanning-rek relaties beschreven. Het elastische model is nodig om het niet plastisch vervormende deel van de rekken te beschrijven. De plastische rekken zijn bij bezwijken veel groter dan de elastische rekken. De in het elastische model gebruikte relaties modelleren dat het isotrope spanningsincrement door de compressiemodulus is gekoppeld met het volumerek increment en dat de schuifspannings incrementen door de glijdingsmodulus zijn gekoppeld met de incrementen in de schuifrekken. Plasticiteit De irreversibele of plastische deformaties worden met de plasticiteitstheorie beschreven. Hierbij zijn drie aspecten van belang voor het model, te weten: 1) Wanneer gaat het materiaal plastisch vervormen?  Het model geeft de beschrijving van het

8

GEOTECHNIEK - Juli 2016

Hans Teunissen Deltares

sterkte criterium: Bij welke spanningstoestand gaat het materiaal vloeien ofwel irreversibele deformaties geven, de plastische rekken. Het sterktecriterium wordt voor een continuüm gegeven door een vloeifunctie gedefineerd in hoofdspanningen of spanningsinvarianten. 2) Hoe gaat materiaal plastisch vervormen? Het model beschrijft de optredende plastische rekken. Als de spanningen in een materiaal op het vloeioppervlak zijn gaan er irreversibele deformaties optreden en deze moeten worden beschreven. Deze plastische rekken kunnen op een gelijkaardige manier worden beschreven als de vloeifunctie voor de sterkte en wel met de plastische potentiaal. De waarde van de plastische potentiaal zelf is hierbij niet van belang maar het gaat om de afgeleiden van de plastische potentiaal naar de spanningscomponenten. Als de beschrijving van de plastische potentiaal identiek is aan de vloeifunctie, dan wordt gesproken van een associatief materiaal model. Is de plastische potentiaal verschillend van de vloeifunctie dan is het een niet-associatief materiaal model. Doordat de plastische potentiaal is uit te drukken in hoofdspanningen noemt men het materiaal coaxiaal en liggen de plastische hoofdrek incrementen langs de assen van de hoofdspanningen. 3) Hoe verloopt het proces van plastisch vervormen? Het model geeft de beschrijving van de vloeifunctie en de plastische potentaal gedurende het belasten van het materiaal. Hiermee kan hardening en softening van het materiaal worden beschouwd. In dit artikel zullen hardening en softening buiten beschouwing worden gelaten en zullen de vloeifunctie en de plastische potentiaal niet veranderen alleen ter vereenvoudiging van de theorie. Al deze componenten spelen een rol in de beschrijving van de plasticiteit van de grond. Dit zal


Samenvatting

Er zijn modellen voor het bezwijkgedrag van grond bij mechanische belasting die ervan uitgaan dat de dilatantiehoek gelijk is aan de wrijvingshoek, de associatieve modellen, en modellen waarbij er een verschil is tussen die hoeken, de niet-associatieve modellen. Het verschil tussen beide modelleringen heeft consequenties voor veel geotechnische analyses. Aan de hand van algemene benaderingen en een voorbeeld wordt hier op de verschillen en de consequenties ervan ingegaan. In deze bijdrage wordt de sterkte benaderd vanuit het vervormingsgedrag van grond met omkeerbare (elastische) en niet omkeerbare (plastische) vervormingen. Het Mohr-Coulomb model wordt hier beschreven en gebruikt als plastisch model voor een continuüm. Vanuit deze beschrijving worden de vergelijkingen voor een glijvlak afgeleid. Het is bekend dat de dilatantiehoek meestal veel kleiner is dan de wrijvingshoek voor grondmaterialen. Dit “niet-associatief” zijn van grond heeft tot gevolg dat bijvoorbeeld de sterkte op het glijvlak lager zal zijn dan wordt aangenomen in klassieke glijcirkel berekeningen. In eindige elementen berekeningen kan niet-associativiteit resulteren in softening gedrag en mesh afhankelijke oplossingen. Dit wordt gedemonstreerd aan de hand van een simulatie van een biaxiaalproef die een in de praktijk vaak aanwezige vlakke

vervormingstoestand, zoals een glijvlak voor een grondconstructie, representeert. De in de praktijk meest gebruikte sterkteparameters zijn gebaseerd op triaxiale compressie. Echter, de waarden die daarmee worden afgeleid zijn te laag voor de vlakke vervormingstoestanden waar veel geotechnische analyses mee te maken hebben. Voor meer realistische benaderingen is het daarom nodig uit te gaan van sterkteparameters voor vlakke vervormingstoestanden. Anderzijds moet er voor glijcirkelberekeningen worden uitgegaan van een lager sterktecriterium. In de huidige praktijk compenseren de te lage waarden voor de sterkteparameters de gevolgen van de te hoge waarden van sterktecriterium die voor een glijvlak volgen bij de gebruikte berekeningen. Deze compensatie laat echter niet toe om de gevolgen van de aannamen voor alle toepassingen buiten beschouwing te laten. Ook voor het verbeteren van geotechnische analyses is het nodig de consequenties van de gebruikte modellering onder ogen te zien. Opgemerkt wordt dat eindige elementen methoden geen eenduidige oplossing geven voor bezwijk-analyses met niet-associatieve modellen. De oplossing is afhankelijk van de mesh en gehanteerd rekenschema.

Figuur 1- Mohr-cirkel voor spanningen met βσ = 45o + φ / 2 en Mohr-cirkel voor rekken met βε = 45o + ψ / 2

worden uitgewerkt voor een associatief en een niet-associatief Mohr-Coulomb model waarbij de vloeifunctie en de plastische potentiaal gefixeerd zijn. Verder zullen alleen de vlakke vervormingstoestanden worden beschouwd voor de eenvoud. Het Mohr-Coulomb model Het Mohr-Coulomb model is gebaseerd op de aanname dat een materiaal plastisch vervormd als de cirkel van Mohr die de spanningstoestand beschrijft de omhullende van Coulomb raakt. De cirkel van Mohr wordt beschreven met het centrum van de cirkel σ’m = (σ’1 + σ’3) / 2 en de straal van de cirkel met τ’m = (σ’1 - σ’3) / 2. Hierin is σ’1 de grootste hoofdspanning en σ’3 de kleinste hoofdspanning (zie Figuur 1). De cirkel raakt de omhullende als geldt: sinφ = τm / (ccotφ + σ’m). Hierin zijn φ de wrijvingshoek en c de cohesie van het materiaal. Daaruit volgt τm ccosφ + sinφ σ’m. Dit is te schrijven als een vloeifunctie: ƒ = τm - ccosφ - sinφ σ’m. Als ƒ < 0 dan is er elastisch gedrag. Er is plastisch gedrag als ƒ = 0 , dan voldoen de spanningen aan het vloeicriterium. Spanningstoestanden waarvoor ƒ > 0 geldt (dit zijn spanningen boven de vloeigrens) worden niet toegestaan (zie Figuur1). De plastische rekken voor het Mohr-Coulomb model worden bepaald door de plastische potentiaal g = τm - ccosy - siny σ’m. Hierin is y de dilatantiehoek en is een maat voor plastische volumerek. De plastische rekken die worden ge-

9

GEOTECHNIEK - Juli 2016


Figuur 2 - Schuifspanningsratio voor een niet dilaterend materiaal met φ = 30o voor verschillende oriëntaties van het vlak ten opzichte van de hoofdspanningen

genereerd als het materiaal plastisch is, worden beschreven door de afgeleiden van de plastische potentiaal naar de spanningen. Dit geeft voor de plastische rekken langs de hoofdrichtingen dε1p = dλ (1 - siny) / 2 en dε3p = dλ (-1 - siny) / 2. Hierin is dλ de plastische intensiteit. De plastische intensiteit is een maat voor de grootte van de plasticiteit (zie Figuur1). De plastische intensiteit volgt uit de consistentie relatie. Deze relatie zegt dat bij een verandering van spanningen deze bij plastisch gedrag op de vloeicontour ƒ = 0 blijven liggen. Voor de ontwikkeling van de spanningen bij vervormen moet gelden dƒ = 0. Als de materiaalparameters niet veranderen beschrijven de bovenstaande relaties het plastische Mohr-Coulomb model. Als aangenomen wordt dat ψ = φ is het model associatief. Continuüm en glijvlak benaderingen De sterkteberekeningen in de grondmechanica zijn of gebaseerd op continuüm berekeningen of op glijvlak berekeningen. In de tekstbox “van continuüm naar glijvlak” wordt vanuit de continuümbeschrijving van het Mohr-Coulomb model de sterkte op het glijvlak gegeven.

Van continuüm naar glijvlak De spanningscomponenten langs de n en t assen in het continuüm kunnen worden beschreven door (zie Figuur 1):

σ'tt = σ'm + τm cos2β σ'nn = σ'm - τm cos2β σ'nt = τm sin2β Hierbij geldt voor de richtingen cos2β = (σ'tt - σ'nn) / 2 τm en sin2β = σ'nt / τm. Met deze uitdrukkingen volgt voor de straal van de cirkel van Mohr τm = σ'nt / sin2β en voor het centrum van de cirkel van Mohr σ'm = σ'nn + (σ'nt / sin2β) cos2β. Deze spanningen op de Mohr cirkel voldoen aan het bezwijkcriterium: τm = ccosφ + σ'msinφ. Als nu wordt gesteld τ = σ'nt en σ' = σ'nn dan volgt voor de schuifspanningsratio: τ / (ccotφ + σ') = sin2βsinφ / (1 + cos2βsinφ) Deze uitdrukking geeft de schuifspanningsratio voor een vlak met oriëntatie β ten opzichte van de laagste hoofdspanning.

De maximale schuifspanningsratio τ = c + σ'tanφ volgt voor βσ = 45o + φ / 2 ten opzichte van de kleinste hoofdspanning. Echter de richting van het glijvlak ligt langs de vervormingskarakteristiek ofwel de richting waarbij de ratio van de plastische normaalvervorming en plastische schuifvervorming maximaal is, te weten βε = 45o + ψ / 2 ten opzichte van de kleinste hoofdspanning. Alleen in deze richting zijn doorgaande plastische vervormingen mogelijk. Uit deze oriëntatie volgt de sterkte

10

GEOTECHNIEK - Juli 2016

τ = (ccosφ + σ'sinφ) cosψ / (1 - sinφsinψ) en de plastische vervormingen dγsp = dλ en dεnp= dλtanψ (Davis, 1968). Voor een associatief materiaal resulteert dit voor de sterkte op het glijvlak in τ = c + σ'tanφ en voor de plastische vervormingen dγsp= dλ en dεnp= dλtanφ (zie “van continuüm naar glijvlak” voor notatie). Als men grond met een associatief Mohr-Coulomb model gaat beschrijven dan zal dat aangeven dat grond sterk gaat dilateren bij bezwijken. Dit is niet conform experimenten en waarnemingen. In proeven op de meeste typen klei en veen wordt geen dilatantie gezien en voor zand is de dilatantie afhankelijk van de relatieve dichtheid. In werkelijkheid is de dilatantiehoek dus kleiner dan de wrijvingshoek en vaak is de dilatantiehoek gelijk aan nul. Dit betekent dat het niet-associatieve model beter bij de metingen past. Daarom wordt in eindige elementen toepassingen meestal met een niet-associatief model gerekend. Soms worden de sterkteparameters voor het Mohr-Coulomb model ook wel gebaseerd op de critical state parameters. In dat geval is de dilatantiehoek nul. In Figuur 2 is de schuifspanningsratio weergegeven voor materiaal met φ = 30o en ψ = 0o voor verschillende mogelijke oriëntaties van het glijvlak. De maximale schuifspanningsratio volgt voor βσ = 45o + φ / 2 en voor alle andere oriëntaties wordt een lagere waarde gevonden. Als geldt dat ψ < φ volgt direct dat de sterkte op het glijvlak kleiner is dan τ = c + σ'tanφ. Nu is het echter goed mogelijk om te stellen dat voor deze sterkte geldt τ = c* + σ'tanφ* alleen zijn deze cohesie en wrijvingshoek op het glijvlak anders dan in het onderliggende continuüm, dit betreft aangepaste sterkte parameters. Van belang is dat plasticiteit en elasticiteit beide in de beschrijving van het mechanische gedrag worden meegenomen. Tijdens het belasten zal de respons van grond gaan van meer elastisch naar meer plastisch, waarbij het optreden van een doorgaand bezwijkmechanisme de allerlaatste fase is. Dit betekent dat de grond eerst de pieksterkte bereikt en afhankelijk van de belasting daarna de residuele sterkte. De pieksterkte wordt gekarakteriseerd door τ = c + σ'tanφ en de residuele sterkte door τ = (ccosφ + σ'sinφ) cosψ / (1 - sinφsinψ). Het is van belang dat bij de overgang van elasticiteit naar plasticiteit voor niet-associatieve MohrCoulomb model gekenmerkt wordt door instabiliteit. Er kunnen voor dit model schuifvlakken ontstaan tussen richtingen βε = 45o + ψ / 2 en βσ = 45o + φ / 2 ten opzichte van de kleinste hoofd-


WRIJVING IN STERKTEBEREKENINGEN

Figuur 3 - Bovengrens en ondergrens van de schuifspanningsratio van een niet dilaterend materiaal voor verschillende wrijvingshoeken.

spanning (Teunissen, 2008). Voor een associatief model is er wel een geleidelijke overgang naar bezwijken. Dit maakt eindige elementen simulaties met niet-associatieve modellen complexer. De elasticiteit in het systeem maakt het mogelijk om de overgang te kunnen beschrijven van de pieksterkte naar doorgaande plastische vervorming. Dit kan alleen in een eindige elementen omgeving. Rekenmethoden voor een glijvlak In de plasticiteitstheorie zijn er basisstellingen die gebruikt kunnen worden om de bovengrens of ondergrens van de bezwijkbelasting te kunnen bepalen (Verruijt, 2010). Het ondergrenstheorema wordt gebruikt voor een evenwichtssysteem dat voldoet aan de randvoorwaarden voor de spanningen en waarbij nergens de vloeigrens wordt overschreden. Het bovengrenstheorema gaat uit van een kinematisch toelaatbaar verplaatsingsveld dat voldoet aan de randvoorwaarden voor de verplaatsingen en waar de spanningen voldoen aan de vloeivoorwaarde. Rekenmodellen gebaseerd op deze theorema’s zijn echter alleen toepasbaar voor materialen waarvoor geldt φ = ψ, voor associatieve modellen dus. Voor alle andere gevallen is niet duide-

lijk of een ondergrens of bovengrens wordt beschreven of iets daartussen. De glijcirkel analyse is een ‘limit equilibrium method’ en geen ‘limit analysis’ en is dus in formele zin geen bovengrens methode, echter deze methode is zoals bovengrensmethodes gebaseerd op het optreden van een doorgaand plastisch deformatiemechanisme. Dit bepaalt dan ook de sterkte op het glijvlakken. Als de sterkte op het glijvlak wordt bepaald op basis van τ = c + σ'tanφ overschat dit de mogelijke schuifsterkte op het glijvlak. Een betere benadering wordt verkregen door de sterkte op het glijvlak te beschrijven door τ = (ccosφ + σ'sinφ) cosψ / (1 - sinφsinψ). Het onderscheid in beide uitdrukkingen voor de sterkte is vooral bij hogere wrijvingshoeken van belang (zie Figuur 3). Als de glijcirkel methode gebruikt wordt om het werkelijk bezwijken van een dijk na te rekenen of om een eindige elementen simulatie te toetsen is het zaak om van dit laatste type sterktemodel uit te gaan. Rekenmethoden voor een continuüm De gangbare eindige elementen methode is gebaseerd op de verplaatsingsmethode. Daarbij wordt elastisch en plastisch gedrag van de grond meegenomen. De grond wordt als een continuüm gemodelleerd. Deze techniek is specifiek gemaakt voor het beschrijven van vervormingen. Het bezwijken van materialen beschrij-

11

GEOTECHNIEK - Juli 2016

ven is lastiger door instabiel gedrag en door het mogelijke ontstaan van glijvlakken tijdens de simulatie. De glijvlakdikte zal bij voorkeur naar de kleinste lengteschaal in het model gaan en dat is de grootte van één enkel element (Teunissen, 2008). Dit maakt dat de oplossing afhangt van de gebruikte mesh. Het numerieke rekenproces en de discretisatie zijn bepalend voor het gedrag. Het accuraat beschrijven van dit instabiele materiaalgedrag leidt tot kleine rekenstappen en veel rekentijd. Dit wordt niet altijd in simulaties gezien door de toegepaste tolerantie en rekenschema, waardoor de sterkte mogelijk wordt overschat. Eindige elementen methoden voor als continuüm gemodelleerde grond zijn complex en dat geldt vooral voor de niet associatieve modellen. De complexiteit van niet-associatieve modellen die genoemd is bij de sectie over het Mohr Coulomb model kan worden gedemonstreerd aan de hand van een biaxiaalproef. Dit is een proef onder vlakke vervormingscondities waar het monster onder een steundruk wordt gebracht en verticaal wordt belast door een stempel. In Figuur 4 en 5 zijn de resultaten weergegeven van een homogeen gewichtloos monster dat eerst op een isotrope spanning wordt gebracht en daarna verticaal op compressie of op extensie wordt belast. In beide gevallen ontstaan schuifvlakken en daardoor wordt de sterkte van het monster anders dan de maximale sterkte. De oriëntatie van het schuifvlak is noch βε = 45o + ψ / 2 noch βσ = 45o + φ / 2 maar ligt er tussenin. In het schuifvlak zelf zijn de spanningen geroteerd en is de oriëntatie lokaal bepaald door βε = 45o + ψ / 2 ten opzichte deze spanningen. Het ontstaan van een schuifvlak in de simulatie is niet één op één terug te leiden naar hoe het constitutief model is geformuleerd. Dit is een direct gevolg van het gegeven dat het model niet-associatief is. De vlakken waarin de maximale schuifspanningsratio en de maximale plastische rek optreden zijn verschillend. Dit leidt ertoe dat de oriëntatie van het schuifvlak ergens tussen beide richtingen in ligt. Maar als er een doorgaand bezwijkvlak optreedt, dan wordt de sterkte daarop bepaald door τ = (ccosφ + σ'sinφ) cosψ / (1 - sinφsinψ) zoals hierboven voor een glijvlakberekening is gesteld. Voor de precieze oriëntatie van het schuifvlak ten opzichte van de hoofdspanningen bestaat geen uitdrukking, omdat deze namelijk ook afhankelijk is van het rekenproces. Dit betekent dat zelfs als men de materiaalparameters kent er onzekerheid bestaat over de sterkte. De schuifvlakken in de simulaties zijn ondermeer afhankelijk van de gebruikte elementen, elementenmesh, grootte van elementen, orientatie


Figuur 4 - Belastingkromme voor biaxiale compressie en extensie, waarbij het monster belasten (elastisch K = 11 MN/m2 en G = 12 MN/m2; plastisch φ = 30o ,ψ = 0o en c =0 kN/m2) eerst isotroop wordt belast. In a) algemeen beeld, b) detail extensie and c) detail compressie.

van elementen en rekenproces. De plaats van het schuifvlak is bepaald door toeval. Parameterbepaling In de behandeling van de theorie hierboven is uitgegaan van één wrijvingshoek φ. Meer precies is dit de wrijvingshoek φps voor ‘plane strain’ condities. Deze wrijvingshoek verschilt van de wrijvingshoek voor triaxiale compressie condities. De wrijvingshoek voor triaxiale compressie is gekoppeld aan de ‘plane strain’ wrijvingshoek en wel volgens Wroth(1984) als 8φps ≈ 9φtc. Dit volgt uit het gegeven dat het Mohr-Coulomb model voor andere dan triaxiale compressie en triaxiale extensie de sterkte in het deviatorvlak onderschat. De vorm van het vloeioppervlak in het deviatorvlak wijkt voor grond in experimenten af van het Mohr-Coulomb model. Dit betekent dat de wrijvingshoek voor vlakke vervorming groter is dan voor triaxiale compressie. Hier ligt mogelijk de verklaring waarom berekeningen met glijcirkelmethodes toch een voldoende beschrijving van het optreden van bezwijken kunnen geven. De overschatting van het sterktecriterium in ‘plane strain’ wordt teniet gedaan door sterkteparameters te gebruiken die zijn gebaseerd op triaxiale compressie. Dit is geïllustreerd in Figuur 6 waar de schuifspanningsratio’s van een laag sterktecriterium en een hoge wrijvingshoek worden vergeleken met die van een hoog sterktecriterium en een lage wrijvingshoek. Voor wrijvingshoeken boven de 30o treden er verschillen op. Voor een beter begrip en de consistentie van de onderliggende theorie en methodes is het van belang om een correcte afhandeling van zowel sterktecriteria als sterkteparameters te hebben. Dit is van belang om helder te krijgen wat de grondmechanische toestand is en om glijvlakberekeningen te kunnen vergelijken met bijvoorbeeld eindige elementen simulaties.

a)

b)

Conclusies Voor grond wijkt de wrijvingshoek af van de dilatantiehoek bij bezwijken. Als de wrijvingshoek van de dilatantiehoek afwijkt, is het model niet-associatief. De methoden ontwikkeld in de traditionele plasticiteitstheorie zijn dan niet meer van toepassing.

c)

Om te begrijpen hoe grondmaterialen zich gedragen, is daarom een mechanische benadering nodig waarin vanuit een continuüm beschouwing naar een glijvlak beschrijving kan worden gegaan met in achtneming van elasticiteit en plasticiteit.

12

GEOTECHNIEK - Juli 2016


WRIJVING IN STERKTEBEREKENINGEN

Figuur 5 - Monsters na biaxiale compressie en extensie belasten (elastisch K = 11 MN/m2 en G = 12 MN/m2; plastisch φ = 30o ,ψ = 0o en c =0 kN/m2).

De sterkte op een glijvlak wordt bepaald door τ = (ccosφ + σ'sinφ) cosψ / (1 - sinφsinψ). De sterkteparameters worden bepaald door sterkteparameters voor vlakke vervormingstoestanden. De oriëntatie van het glijvlak ligt tussen richtingen βε = 45o + ψ / 2 en βσ = 45o + φ / 2 ten opzichte van de kleinste hoofdspanning. De sterkteparameter voor vlakke vervorming, φps, is ongeveer 11 % hoger dan die voor triaxiale compressie, φtc , en wel: 8φps ≈ 9φtc . Eindige elementen berekeningen voor vlakke vervormingstoestanden moeten ook gebaseerd zijn op sterkteparameters voor vlakke vervormingstoestanden. In eindige elementen berekeningen leidt het beschrijven van bezwijken met niet-associatieve modellen vaak tot instabiele berekeningen en tot mesh afhankelijke resultaten. De afwijkingen en complicaties van niet-associatief gedrag spelen een rol bij materialen met een wrijvingshoek voor triaxiale compressie van 20o of meer. Hoe hoger de wrijvingshoek is des te groter is de afwijking.

10201 max 0.306E-03

H

STEP 5002

Scale 1:5 Compressie

Scale 1:5 Extensie node 10201 max 0.799E-03

Figuur 6 - De schuifspanningsratio van een niet dilaterend materiaal op basis van het sterktecriexperiment teriumBiaxial op het glijvlak en de wrijvingshoek voor vlakke vervormingen vergeleken met traditionele b=0.25m; h=1.0m sterktecriterium en de wrijvingshoek voor triaxiale compressie. DEFORMED MESH 1

1

STEP 5002

13

GEOTECHNIEK - Juli 2016

Referenties - Davis, E.H. (1968). Theory of plasticity and the failure of soil masses. In Soil Mechanics Selected Topics, Lee I.K. (ed.). Butterworth & Co.: London, 1968; pp. 341–380. - Teunissen, J.A.M. (2007). On double shearing in frictional materials. Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., Vol 31: pp 23–51. - Teunissen, J.A.M. (2008). Shear Band Analysis in the Biaxial Test. International Journal of Geomechanics, Vol. 8, pp 311-321. - Verruijt, A. (2010). Grondmechanica. Beschikbaar via <http://geo.verruijt.net>. - Wroth, C.P. (1984). The interpretation of in situ soil tests. Géotechnique, Vol 34, pp. 449-489.


creating tools that move your business

a.p. van den berg The CPT factory

worden. De druksterkte van een monster dat - Tomlinson, M.J., Pile Design and Construction grond in de buispaal aan de binnenzijde vóór het beproefd wordt in het laboratorium wordt immers Practice, London, 1995 uitboren van de buispaal een aanzienlijke bijdrage bepaald door het zwakste glijvlak terwijl lokale - Reese, L.C., Cox, W.R., Koop, F.D., Field Testing levert om plooi naar binnen te voorkomen. plooi tijdens het heien wordt bepaald door het and Analysis of Laterally Loaded Piles in Stiff Op basis van het grondonderzoek was de installalaagje met de hoogste sterkte. Hiermee was in het Clay, Texas, 1975 tiemethode (Drive-Drill-Drive) praktisch haalbaar. paalontwerp rekening gehouden middels een - Reese, L.C., Van Impe, W.F., Single Piles and Echter, de grondslag week af van wat verwacht extra marge op de staalspanning en een driving Pile Groups Under Lateral Loading, Rotterdam, had mogen worden. Met name bij palen die op shoe. Toch was het bijstellen van de installatie2001 een vooraf ontworpen diepte moesten komen methode nodig om alle palen succesvol te kunnen - Nixon, J.B., Verification of the weathered rock (horizontaal belaste palen), is de installatiemeinstalleren. model for PY curves, Rayleigh, 2002 thode Drive-Drill-Drive bij de werkelijke grondslag Sondeerbuizenschroever: Daarnaast kan geconcludeerd worden dat een - Vakblad Geotechniek, artikel: “Funderingen ongeschikt gebleken. gemakkelijk, snel Golf, en thema Al ruim 42 jaar is A.P. van den Berg de innovatieve en betrouwbare partner als het gaat om bodemonderzoekbeproefde en efficiënte paalinstallatiemethode in voor waterwerken in de Arabische De lichtste voor en meest compacte Sondeerrups met een indrukkracht van 10 ton. Met een apparatuur een slappe bodem. A.P. van den Berg loopt voorop in het ontwikkelen en wereldwijd ergonomisch verantwoord Referenties verweerde rots middels het “Drive-Drill-Drive” uitgave Geotechniekdag 2009, Rotterdam, 2009 gewicht netvan onder de 1600 kg en eensondeerbreedteenvan 780 mm past de Mini vermarkten nieuwe geavanceerde monstersteeksystemen dieSondeerrups uitblinken in betrouwbaarheid - Thuro, K., et al., Scale effects in rock strength principe niet altijd werkt in combinatie met de - American Petroleum Institute, API RP-2A WSD: door een deurpostVan en kan deze vervoerd worden in een bestelwagen. Ideaalapparatuur dus voor voor het gebruik en gebruiksgemak. verscheidene landsondeersystemen tot multifunctioneel properties, Unconfined tot compressive test paaldimensies conform standaard Recommended Practice for Planning, Designing op zee tot waterdieptes van welinternationale 4000 meterHet en van uitgebreidePart servicepakketten digitale locaties met beperkte toegang of ruimte. indruksysteem is1: demonteerbaar en kan meetsystemen and Brazilian test, ISRM Regional Symopsium richtlijnen en een driving shoe gebaseerd op and Constructing Fixed Offshore Platforms – waarmee de bodemgegevens via een kabel of optische lichtsignalen worden getransporteerd, ze behoren als stand-alone unit naast de rups gebruikt worden, indien er nog compacter gewerkt EUROCK 2001 – Rock Mechanics: A challenge for heibaarheidsanalyses. Bij het bepalen van de Working Stress Design, Washington, 2007 allemaal tot het leveringspakket van A.P. van den Berg. moet worden. Een aanvullend elektrisch aggregaat of zelfs een hybride uitvoering voor Society, Helsinki, 2001 spanningen tijdens het heien op basis van dede golf- Pile Driving Inc., GRL WEAP 2010 – Background emissievrij sonderen behoort ook tot mogelijkheden. Veel aandacht wordt geschonken aan de arbeidsomstandigheden van de sondeermeester. Zo heeft A.P. van Vakblad Betoniek, artikel: “Druksterkte van vergelijkingstheorie (Smith, 1962) wordt er den Berg de sondeerbuizenschroever ontwikkeld, die in ieder sondeerapparaat kan worden geïntegreerd. Report, Ohio, 2010 proefstukken, 1995 immers vanuit gegaan dat wordt de een Op hebben we ondergrond een Sondeerrups op voorraad, maar uiteraard kunnen Metdit de moment buizenschroever hetMini op- en afschroeven van de sondeerstreng efficiënter uitgevoerd. De - Smith, E.A.L., Pile-Driving Analysis by the Wave Empfehlungen des Arbeitskreises “Pfahle”, volledig symmetrische reactiekracht uitoefent en Equation, American Society of Civil Engineers, we ook een exemplaar voor u samenstellen dat precies aan uw wensen voldoet. buizenschroever komt het meest tot zijn recht in combinatie met een draadloos meetsysteem. Het doorrijvan de conuskabel behoort dan totover het de verleden. Voor de sondeermeester betekent dit een aanzienlijke EA-Pfähle, Berlin, 2012 dat gen er geen lokale verschillen in sterkte 1962 vermindering de fysieke inspanning een versnelde slijtage van de gewrichten. - Wyllie,van D.C., Foundations on Rock, London, paalrand wordenvan ondervonden. Daarnaasten is het in voorkomen Aandacht voor de arbeidsomstandigheden betrokkenen van groot belang en is zijn investeringFotografie Paul Bakker ©  1999 de praktijk gebleken dat de steundruk door is devoor alle

Mini Sondeerrups: ideaal voor locaties met beperkte toegang The CPT factory

Compact, licht en wendbaar

Interesse? Neem contact met ons op!

dubbel en dwars waard. A.P. van den Berg Machinefabriek A.P. van den Ingenieursburo b.v. Postbus 68,Berg 8440 AB Heerenveen Postbus 68, 8440 AB Heerenveen

APB CPT Ad Geotechniek MiniSondeerrups hybride 216x138 24052016 fin.indd 1

Tel.: 0513 631355

Tel.: 0513 631 355 Fax: 0513 631212 Fax: 0513 631 212

info@apvandenberg.nl info@apvandenberg.nl www.apvandenberg.nl www.apvandenberg.nl

24-5-2016 13:48:34


No profession turns so many ideas into so many realities

Royal Dutch Society of Engineers

Engineers make a world of difference No profession unleashes the spirit of innovation like engineering. From electric cars and faster microchips to medical robots, farming equipment and safer drinking water, engineers use their knowledge to connect science to society and have a direct and positive effect on peopleâ&#x20AC;&#x2122;s everyday lives. The Royal Dutch Society of Engineers (KIVI) is the largest engineering society of the Netherlands. With over 20.000 members and sections for all engineering disciplines we provide an exciting platform for in-depth and cross-sector knowledge sharing and networking. Visit us at www.kivi.nl


The Magic of Geotechnics

De geotechnicus in de gemeente Op 9 februari 2016 nam Geerhard Hannink, geotechnisch specialist en oud-hoofdredacteur van Geotechniek afscheid van de gemeente Rotterdam. In zijn afscheidstoespraak ging hij in op de rol van de geotechniek en de geotechnicus in een gemeente. Deze Magic is een bewerking van het verhaal dat hij daar hield.

garage Veenkade, en Amsterdam met de Parkeergarage Boerenwetering geldt hetzelfde, om van de Noordzuidlijn niet te spreken. En ook bij kleinere gemeenten zien we nieuw aangelegde infrastructuur: grote projecten als de spoortunnel in Delft en kleinere zoals de onderdoorgang onder het spoor in Houten. Daarnaast is er de laatste jaren een verschuiving te constateren van nieuwbouw naar het langer in stand houden van de bestaande infrastructuur en het zo nodig opknappen en verbeteren daarvan. De renovatie van rioleringen speelt in half Nederland en ook de stadsvernieuwing is een permanent proces. Geotechnische issues als mogelijke houtrot van funderingspalen en de nog te verwachten zetting van woningen als gevolg van negatieve kleef spelen in veel plaatsen een belangrijke rol. Zowel bij nieuwbouw als bij het in stand houden of verbeteren van bestaande infrastructuur is

met medewerking van Geerhard Hannink

er een belangrijke taak weggelegd voor de gemeente en voor de geotechniek. Leren De kerntaak van een gemeentelijke organisatie is de zorg voor de burgers. Dat is wat anders dan het verzorgen, het pamperen, van de bewoners. Het betekent dat je als gemeente die zaken samen met bewoners oppakt die voor hen van nut zijn en waar je als gemeente meerwaarde kunt geven aan de bewoners. Het nieuwe Centraal Station in Rotterdam is een goed voorbeeld. In zijn algemeenheid zijn Rotterdammers daar blij mee. Ze vinden het een mooi station en ze vinden dat het overstappen naar metro, tram en bus goed is geregeld. Nu zijn er ter plaatse niet zo veel bewoners, maar wel veel kantoren en gebruikers van het openbaar vervoer. Deze hebben ruim tien jaar overlast gehad, maar zij

Bron: Flickr CC-Rob Dammers Spots.

De afgelopen decennia zijn in Rotterdam maar ook in de rest van Nederland veel infrastructurele projecten gerealiseerd. Het meest in het oog lopende voorbeeld in Rotterdam is de complete reconstructie van het stationsgebied met een nieuw stationsgebouw, de aansluiting van de Randstadrail metrolijn en een nieuw metrostation. Maar Rotterdam is niet de enige gemeente en het zijn niet altijd mega-projecten. Voor grote gemeenten als Den Haag met het Souterrain en recent de ondergrondse parkeer-

dr. Jurjen van Deen

Rotterdam Centraal Station

16

GEOTECHNIEK - Juli 2016


The Magic of Geotechnics profiteren nu ook van de nieuwe situatie. In veel gevallen is het ingewikkelder want daar zijn degenen die de overlast ervaren niet degenen die profiteren: de kantoren van Nationale Nederlanden en in het Groot Handelsgebouw aan het Stationsplein zijn maar ten dele de hoofdgebruikers van de nieuwe OV-Terminal. Wat kunnen de gemeentelijke geotechnici die betrokken zijn bij dit soort grote projecten, teruggeven? Allereerst natuurlijk zorgen – met collega’s uit andere afdelingen van de gemeente en samen met de uitvoerende partijen – dat de uitvoering van het project goed verloopt en dat na afronding van het project het beoogde resultaat daadwerkelijk bereikt is. Maar daarnaast vooral leren van dingen die goed gingen en van dingen die fout gingen en die kennis bewaren en toepassen bij opvolgende projecten. Leerpunten bij de projecten rond Rotterdam CS waren dat het bevriezen van grond een waterdichte wand kan opleveren als je maar rekening houdt met relevante verschijnselen als stromend grondwater (bijvoorbeeld ten gevolge van een spanningsbemaling); en dat een diepwand kan lekken maar dat je dat met goede monitoring bij de uitvoering kunt voorkomen. Daarbij is het soms onontbeerlijk om – figuurlijk – de diepte in te gaan om inzicht op te bouwen. Een voorbeeld is het promotieonderzoek over monitoring van diepwand-aanleg dat in GeoImpuls-kader is opgepakt [1]. Verder werd bij de projecten rond Rotterdam CS eens te meer bevestigd dat een spanningsbemaling (diepe grondwateronttrekking) ten behoeve van een droge, diepe bouwput een goede bouwmethode is mits je je houdt aan verantwoorde uitgangspunten (die Rotterdam zelf al jaren geleden had opgesteld). Grondwater Het belang van grondwater komt uit bovenstaande al goed naar voren. Grondwater is iets waar menig geotechnisch adviseur een haatliefdeverhouding mee heeft, het liefst laat hij deze materie over aan een geohydroloog. Toch is dat niet verstandig. Een goed geotechnisch ontwerp houdt in dat er van tevoren goed over het grondwater is nagedacht. Dat geldt zowel voor de uitvoeringssituatie als voor de gebruikssituatie, en daarbij is monitoring voor, na en ten tijde van een spanningsbemaling in de omgeving onontbeerlijk. Dat is bij grote onttrekkingen een wettelijk vereiste, maar belangrijker nog is dat het de ingang is voor het in de gaten houden van de situatie en het (waar nodig) ingrijpen. Bedenk daarbij dat een diepe bemaling als die van de Weenatunnel bij Rotterdan CS tot vele kilometers van de bouwput het (diepe) grondwater beïnvloedt.

Hoewel in Rotterdam het diepe grondwater niet in direct contact staat met het oppervlakkige grondwater ontstond er bij bewoners direct ten noorden van het Centraal Station toch het gevoel dat de betreffende bemaling schade had veroorzaakt. Rationeel kan dat eigenlijk niet, maar dat neemt het gevoel niet weg. Ook in een andere wijk, op nog grotere afstand, ontstond datzelfde gevoel. De meeste woningen in de betreffende wijken zijn oud en gefundeerd op houten palen – en er is schade. Uit de (ondiepe) grondwatergegevens volgt dat het bovenste funderingshout niet of nauwelijks onder water staat. En al heeft de spanningsbemaling praktisch geen invloed op het ondiepe grondwater, voor de bewoners is dat op zijn minst onduidelijk en misschien wel ongeloofwaardig en een ongemakkelijke discussie met de gemeente komt te paard en gaat te voet. Het blijft nodig grondwater steeds opnieuw op de kaart te zetten. Neem nu de aanleg van de verbinding tussen de A16 en A13. Aan de oostzijde van Rotterdam komt deze door het Lage Bergse Bos te lopen en de discussie gaat dan over hoe dat moet gebeuren: een landtunnel, half verdiept of onder de grond. De discussie gaat vooral over landschappelijke inpassing, maar het zou een misser zijn om het daartoe te beperken. Het tracé bevindt zich ter plaatse in een geotechnisch (met een plaatselijk zeer slappe ondergrond) en geohydrologisch (nabij diepe polders en plaatselijk zandig opgevulde geulen) gecompliceerd gebied en naast een wijk waar het niet moeilijk is om schade te veroorzaken als je ingrijpt op het grondwater. Je kunt er prima aan rekenen, maar je kunt er ook prima foute antwoorden uitkrijgen. Communicatie Om te voorkomen dat bewoners en gemeente tegenover elkaar komen te staan moet de gemeente – en geotechnici bij de gemeente voorop – niet wachten tot de bewoners komen klagen, maar proactief handelen en als gemeentelijke dienst naar de bewoners toe stappen. Dat was ook de conclusie van het GeoImpuls-project over omgevingscommunicatie [2]. Uit de grote gemeentelijke projecten leren we veel wat nuttig is voor nabijgelegen wijken en kunnen we met de bewoners in gesprek over andere zaken die het niveau van de grondwaterstand beïnvloeden: - wat is de opbouw en de samenstelling van de ondergrond? - hoe is er destijds bouwrijp gemaakt? - hoe is de regenwaterafvoer geregeld? - hoe is het met het verhard oppervlak? - waar gaat het water naar toe?

17

GEOTECHNIEK - Juli 2016

- is er meer verdamping dan vroeger? - is er meer regenval dan vroeger? Er zitten veel zaken in waar de gemeente geen grip op heeft, maar andere die op zijn minst te beïnvloeden zijn. In Rotterdam is de dienst Watermanagement invulling aan het geven aan het begrip zorgplicht. Het is de afdeling die vanouds zorgdraagt voor een goede afvoer van het afvalwater via het rioolstelsel en die de laatste jaren bij vernieuwing van het rioolstelsel in een wijk steeds vaker een drainage/infiltratieleiding laat meeleggen om de grondwaterstand niet te hoog te laten oplopen of niet te laag te laten zakken. Dergelijke leidingen zorgen voor een verdere interactie tussen grond- en oppervlaktewater. Er is een behoorlijke optimalisatieslag in te maken door de kennis van de grondwaterstroming, zoals die mede aan grote projecten is ontleend, op uitgebreide schaal in te zetten. De ondiepe- grondwaterproblematiek speelde ook bij de bouw van het Centraal Station. Het station heeft een prachtige overkapping gekregen, maar het gevolg was wel dat er daardoor veel minder regenwater ten goede zou komen aan de ondergrond. Er is driftig gezocht naar een oplossing waarbij het regenwater zoveel mogelijk zou worden teruggebracht in de bovenste grondlaag. Dat is uiteindelijk gelukt, maar het duurde lang voor de oplossing werd gerealiseerd. Niet omdat het technisch ingewikkeld was, maar omdat het beheer en onderhoud van de zogenaamde infiltratiekratten moest worden geregeld, meer een probleem van governance dan van (geo)hydrologie. Ook dat is een leerpunt, nu voor de geotechnici zelf: besef dat de bestuurlijke werkelijkheid een heel andere kan zijn dan de (geo)techische en speel daarop in als je dat vanuit je professionele expertise noodzakelijk acht. Referenties [1] R. Spruit, To detect anomalies in diaphragm walls, proefschrift TU Delft, 2015, via http:// repository.tudelft.nl [2] Leidraad Geocommunicatie, GeoImpuls april 2016, http://www.cob.nl/kennisbank/webshop/artikel/leidraad-geocommunicatie. html Reacties zijn welkom op: info@uitgeverijeducom.nl


www.abt.eu

bouwen aan ambities Iets moois willen maken. Of misschien gewoon de diepste, de beste. En voor zo min mogelijk, zo veel mogelijk meters. Iedere opdrachtgever, iedere architect wil ‘iets’ – streeft, verlangt en vraagt. Wat hun wens ook is, de ingenieurs en adviseurs van ABT zorgen

voor de technische uitwerking. Al meer dan 60 jaar. Geïntegreerde oplossingen, maakbaar en vooral haalbaar – hoe groot, klein, ingewikkeld of gewoon de vraag ook is. Grensverleggend waar nodig, maar altijd solide. Wat onmogelijk lijkt, toch mogelijk maken. Voor

onze opdrachtgevers, voor onze medewerkers en voor een betere wereld. ABT bouwt aan ambities. Opzoek naar een uitdaging in de geotechniek? Bekijk dan de openstaande vacatures op: www.abt.eu/vacatures


Column

Grond in de hand houden

Figuur - Het boren vaan de Groene-Harttunnel leverde een grote hoeveelheid Pleistoceen materiaal op dat uitstekend als funderingszand zou kunnen dienen .

Beheersing van het materiaal grond is voor de geotechnicus van cruciaal belang; kennis van de basiseigenschappen is een eerste vereiste. Door grond letterlijk en figuurlijk op een verstandige manier in de hand te houden wordt bereikt dat geotechnische problemen niet uit de hand lopen. Groene-Harttunnelzand goed- of afkeuren? Veel keuringseisen voor zand stellen in het algemeen slechts grenzen aan het percentage fijne deeltjes, zoals dat wordt gevonden bij een bepaling van de korrelgrootteverdeling. Met name het percentage deeltjes kleiner dan 2μm, de zogenoemde lutumfractie geeft echter geen informatie over het type fijne deeltjes (micro-siltkorrels of kleiplaatjes). Niet alleen het drainagegedrag, maar ook het capillaire gedrag en het daarmee nauw samenhangende vorstgedrag zijn echter sterk afhankelijk van de samenstelling van de lutumfractie. Kleiplaatjes verstoppen de poriën van de zandmassa aanzienlijk meer dan micro-siltkorrels met als gevolg een lagere waterdoorlatendheid en een grotere capillaire werking c.q. vorstgevoeligheid. De keuringseisen voor zand zijn dan ook in sommige gevallen ontoereikend om het materiaal adequaat te toetsen. Illustratief in dat verband is de voorgenomen verwerking van het zand dat vrijkwam bij het boren van de Groene-Harttunnel. Omdat het uitkomende zand ten gevolge van het boorproces (waarbij bentoniet werd gebruikt als boorvloeistof) enigszins vervuild was met deze kleimineralen werd het in een speciale installatie gezuiverd. Hoewel bekend was dat daarbij niet alle bentoniet kon worden verwijderd bevatte het zand (gemiddelde korreldiameter 300-350μm) volgens de uitgevoerde korrelverdelingsanalyse slechts 2,3% lutum en 4% fijn materiaal (deeltjes kleiner dan 63μm). Daarmede voldeed het zand ruimschoots aan de eisen die in Nederland doorgaans gelden ten aanzien van funderingszand. In de praktijk bleek het zand echter volledig onverwerkbaar: het in depot opgeslagen materiaal hield zoveel water vast dat het compleet onbegaanbaar was terwijl voorts alle pogingen om de zandmassa op economische wijze te ontwateren faalden. Uiteindelijk werd

Piet Lubking

besloten het materiaal te baggeren en zodanig te verspuiten dat fijnste delen konden afvloeien naar een slibput. Door deze bewerking ontstond een goed verwerkbaar zand met 0,6% lutum en 2,0% fijn materiaal. Aan de hand van uitgevoerde MethyleenBlauwproeven op het oorspronkelijke en het verspoten materiaal bleek het bentonietpercentage te zijn gereduceerd van 0,6 naar 0,15. Het door bentoniet gebonden percentage [m/m] water daalde van 10,2 naar 2,3. Zolang geen informatie bekend is over de samenstelling van de lutumfractie en daarmede over de hoeveelheid kleideeltjes en het type kleimineralen kunnen de vigerende keuringseisen gemakkelijk leiden tot onterechte goedkeuring (zoals hierboven geschetst) of tot onterechte afkeuring van een bepaald zand. In de praktijk zal een dergelijke ongewenste situatie vooral optreden bij verwerking van kunstmatig samengestelde zanden, zoals bijvoorbeeld uitgezeefd zand, mengzand of met klei "verontreinigd" zand.

19

GEOTECHNIEK - Juli 2016

De korrelgroottebepaling schiet in deze gevallen tekort als adequaat keuringsmiddel. Kennelijk is het bestaande, correlatief bepaalde keuringscriterium in de vorm van een maximaal toelaatbare hoeveelheid fijn materiaal alleen toepasbaar in geval van natuurlijke Nederlandse zanden; dergelijke zanden bevatten van nature geen Tertiaire kleien zoals bentoniet. De Methyleen-Blauwproef levert op een doeltreffende en goedkope manier informatie over het type fijne deeltjes uit de lutumfractie. Mogelijk kan de daarmede gevonden zogenoemde Methyleen-Blauwwaarde een betrouwbaarder keuringscriterium opleveren dan het percentage fijn materiaal uit de korrelgrootteverdeling. Deze en andere onderwerpen die voor de praktiserende geotechnicus interessant en belangrijk kunnen zijn komen aan de orde in de CGF Masterclass "Handen aan de grond" en worden behandeld in het bijbehorende boek "Grondgedrag"


ir. drs. R.E.P. De Nijs Witteveen+Bos, Deventer, Nederland

1. Project introductie Onderdeel van het project "uitbreiding overslagcapaciteit EBS" was de reconstructie van de afmeervoorziening van de bestaande steiger, zie Figuur 1. De bestaande steiger heeft een lengte van 230m en een breedte van 16m. Onderdeel van de reconstructie was de installatie van een zevental afFiguur 1 - Oorspronkelijk aanzicht kade EBS “Bio Hub”.

meerpalen, waarvan een viertal palen op korte afstand van de steiger werden voorzien, zie Figuur 2. De bestaande steiger constructie bestond uit twee liggers in lengte richting met daarboven een kraan rail, welke h.o.h 4.5m werden ondersteund door een juk van twee holle voorgespannen betonpalen. Elk juk was middels een voorgespannen dwarsbalk verbonden met het juk aan overzijde, 44 in totaal, met een lengte van 11 m. Afgaande op de as built informatie van de kade waren de palen tot een diepte van 3 m ingebracht in de funderingslaag, zie Figuur 3. Het paalpuntniveau (ppn) was ingeschat op NAP -23 m, 6 m beneden baggerpeil. Het ppn van de nieuwe afmeerpalen bedroeg NAP -35 m. 2. Risicoanalyse Het risico was zetting en daarmee functieverlies Figuur 3 - lengte liggers, dwarsligger en paalfundering

ing. W.H.J. Korte DIMCO b.v. (voorheen GEKA bouw b.v.), Dordrecht, Nederland

ing. W.J. Nederlof DIMCO b.v. (voorheen GEKA bouw b.v.), Dordrecht, Nederland

van de bestaande steiger door plaatsing van de 4 nieuwe afmeerpalen op korte afstand van de bestaande palen van deze steiger. De bestaande palen waren relatief ondiep gefundeerd, terwijl de afmeerpalen tot grote diepte dienden te worden ingebracht. De pakkingsgraad van de funderingslaag was daarbij gering te noemen rond de bestaande paalpunten, zie figuur 4. Een aanvullende analyse werd gebaseerd op een potentieel volume verlies in het heitraject beneden paalpuntniveau (NAP -23 m) tot inbrengniveau (NAP -35 m), aangegeven in Figuur 4. In de zettingsanalyse werd een ondergrens van verdichting gehanteerd, ontleend aan eerdere projecten met installatie van damplanken en palen in zandgrond (de Nijs 2003, de Nijs 2015). Deze ondergrens werd gehanteerd teneinde een minimum risicoprofiel in de analyse van de vervormingscapaciteit van de constructie te genereren. Gemeente Rotterdam Ingenieursbureau Afdeling Geotechniek N.A.P.

Risicoanalyse en beheersmaatregelen betreffende paalinstallatie nabij de EBS Biohub steiger

ir. A.C.A. Nap Port of Rotterdam, Rotterdam, Nederland

Lokale Wrijving (MPa)

Diepte m. (N.A.P.)

0.2

0.1

Marconistraat 1a NL-3029AE, Rotterdam Tel. 010 489 9714

Figuur 4 - sondering CPT 15 Wrijvingsgetal Rf (%)

Conusweerstand qc. (MPa) 0

10

20

Helling (graden) 30

8

6

4

2

0

Waterbodem = -16.85 m. N.A.P.

1.59 m. voorgeboord

0.5 1.3

-20

1.4 1.7

Paalpunt

Figuur 2 - Bestaande steiger en locaties afmeerpalen M1 tot M4

1.7 1.8 2.2

-25

2.3 2.3 2.4 2.6 2.6

-30

2.5

-35

ppn afmeerpaal

2.6

30.74

2.6

35.80

2.6

38.22

2.4

30.23

2.2 2.2 2.0 2.3 2.2

-40

1.9

30.19 42.45 50.33 47.17 44.71 45.81

20

Layout: GWR-L-CFI (NL)

-45

GEOTECHNIEK - Juli 2016 Project : Dossier : Lokatie :

EBS Steiger MVJ13064 Rotterdam

Datum : 27-5-2013 Maaiveld : -16.85 m. N.A.P. coördinaten in RD-stelsel

SONDERING:


Samenvatting

Tijdens de ontwerpfase van de steiger reconstructie “EBS Biohub” in de haven van Rotterdam werd een hoog risicoprofiel herkend in de korte afstand van de nieuw te installeren afmeerpalen tot de bestaande paalfundering van de bestaande steiger. Het risico bestaat uit twee aspecten. Het eerste aspect betreft het heitraject beneden paalpuntniveau in combinatie met de geringe funderingsdiepte van de bestaande paalfundering. Het tweede aspect betreft de geringe vervormingscapaciteit van de bovenbouw, welke middels een constructieve analyse werd vastgesteld. Maatregelen ter beheersing van deze risico’s werden onderdeel van de uitvraag, waarbij een aanpak volgens de observational method, inclusief registraties aan de constructie en de ondergrond, werd voorzien. De aannemer DIMCO bood aan de effecten van de installatie van de afmeerpalen eerst bij de afmeerpalen op veilige afstand tot de kade te beproeven. Rondom de betreffende

afmeerpaal werden testpalen op verschuillende afstanden geïnstalleerd teneinde de zetting op bestaand paalpunt niveau te kunnen detecteren. De opgetreden zettingen werden vergeleken met een vooraf contractueel vastgelegd criterium voor schadevrije installatie. Op basis van de test werden twee installatie methoden voorgesteld. Twee afmeerpalen werden onder een dusdanige schoorstand geïnstalleerd, waarmee een afstand van 5 m tot de belendende paalpunt werd gecreëerd. De andere methode betrof het doorsnijden en actief vijzelen van belendende palen van de twee resterende afmeerpalen. In het project zijn alle criteria ten aanzien van draagvermogen, trillingssterkte, zettingen, vervormingen en conusweerstand behaald. Schade aan of vervorming van de bestaande steiger constructie is niet waargenomen, waarmee in termen van budget, planning en risico management sprake is van een succesvol verlopen project.

Figuur 5 - Predictie volume verlies, ondergrens .

Figuur 6 - Schematische weergave vervorming. Ca. 2 cm

2.1. Effect van paalinstallatie Tijdens de inzet van een tril- dan wel heiblok moet rekening gehouden worden met bodemverdichting. Als inschatting is een ondergrens in verdichting van 1% over een reikwijdte van 0.75 meter van het in te brengen element aangehouden. Dit volume verlies is aangehouden over het heitraject en herverdeeld over de hoogte waarmee een zettingstrog vanaf funderingsniveau is verkregen, zie Figuur 5. De afmeerpalen werden op 2 m uit het hart van de bestaande palen ingebracht, waardoor een ondergrens in de zettingen van 20 mm op ppn is aangehouden. 2.2. Invloed op constructie De lengteliggers van de bovenbouw, vertonen blijkens modelanalyse een stijf gedrag. De dwarsverbindingen en de koppeling met de paalfundering zijn scharnierend aangehouden. De beperkte dikte (8 cm) van het in situ gestorte betonnen dek gaf aan dat de krachtsherverdeling in dit vlak niet aannemelijk was. In geval van paalpuntzetting zou dit eveneens een horizontale verplaatsing genereren gegeven de schoorstand van 4 op 1. Dit gedrag is met de rood gemarkeerde paal schematisch weergegeven in Figuur 6. Doordat de omringende paaljukken geen verplaatsing zouden ondervinden, zou deze horizontale verplaatsing op de betreffende dwarsligger een trekkracht genereren. Gegeven de as-built informatie kon de aansluiting van de dwarsligger deze trekkracht niet opnemen. Als gevolg van deze verplaatsing zou schade aan het dek ontstaan en zou de tolerantie van de onderlinge kraanrail afstand overschreden worden. Op basis van de constructieve EEM analyse kon worden vastgesteld dat de kade slechts een beperkte paalzetting in de orde van 10 mm kon opnemen.

Ca. 2 cm

21

GEOTECHNIEK - Juli 2016


Figuur 7 -Overzicht testpalen rondom meerpalen M6 en M7.

het uitnemen van grond in de buispaal tot 2 m boven de paalpunt. 3.2. Behoud van structurele integriteit De aannemer DIMCO bood een plan aan dat voorzag in een testopstelling rondom twee meerpalen, te weten palen M6 en M7. Deze palen bevonden zich op veilige afstand van de steiger en zouden voorafgaand aan de kritische palen worden geïnstalleerd. De meerpaal posities werden omringd door een negental test palen welke vergelijkbaar waren met de bestaande paalfundering van de steiger ten aanzien van funderingsdiepte en dimensies. De test palen werden op verschillende afstanden tot de nieuw te installeren meerpalen voorzien. Op deze wijze kon de paalzetting veroorzaakt door de meerpaalinstallatie als functie van de afstand worden vastgelegd. Op de palen P3 tot en met P5 werd een verticale belasting aangebracht. Een overzicht van de opstelling is weergegeven in Figuur 7. De test resultaten zouden worden vergeleken met het vooraf contractueel gestelde criterium van 10 mm. In geval van overschrijding werden twee beheersmaatregelen aangeboden voor de installatie van de vier resterende kritische meerpalen.

3. Contracturele benadering 3.1. Risico Op basis van de constructieve analyse werd een hoog risico op constructieve schade vastgesteld als gevolg van paalzetting veroorzaakt door het heiend installeren van de belendende meerpaal. Vanuit het perspectief van de opdrachtgever, Port of Rotterdam, was er onvoldoende grip op risico en gevolgschade wanneer contractueel alleen een zettingscriterium van 10 mm werd opgenomen. Echter een alternatieve, kosteneffectieve en betrouwbare risicovrije installatie procedure bleek niet voorhanden en ook niet contractueel te definiëren. Met name de praktische aspecten ten aanzien van de paalinstallatie en het tijdig

ingrijpen waren lastig in te schatten en te definiëren. In reactie op deze onzekerheid werd door Port of Rotterdam besloten de inschrijvers te waarderen naar het minimaliseren van het genoemde risico. De geboden beheersmaatregelen werden daarmee onderdeel van het contract tussen de aannemer en de opdrachtgever. Ten behoeve van optimalisatie en aantoonbaarheid van risicobeheersing, werd het de biedende partijen toegestaan te werken volgens de Observational Method. Met name de installatie van drie meerpalen op grote afstand tot de steiger bood mogelijkheden voor het creëren van een leercurve. Het was de aannemer tevens toegestaan de slag energie te beperken door

22

GEOTECHNIEK - Juli 2016

Het eerste alternatief betrof de installatie onder een schoorstand van 7 op 1, waarmee het heitraject onder een optimale afstand tot de belendende palen werd gebracht, zie Figuur 8. De tweede optie, zie Figuur 9, betrof het doorzagen van de bestaande, zeer nabij de meerpaal gesitueerde palen gecombineerd met de plaatsing van een actief hydraulisch ondersteund frame, waarmee ondanks paalpunt verplaatsing de krachtsafdracht behouden zou blijven via de vijzels. 4. De uitvoering 4.1. Test palen Ter voorbereiding van de test werd een serie van negen palen op verschillende afstanden tot de te plaatsen meerpalen M6 en M7 geïnstalleerd. De impact op de funderingslaag als gevolg van de installatie van M6 en M7 werd verkregen door het inmeten van de omringende testpalen, zie Figuur 10. De verkregen resultaten werden verzameld en geïnterpreteerd, zie Figuur 11. De resultaten gaven aan dat de ondergrens van de predictie van het volumeverlies, te weten 1%, in ruime mate was overschreden bij alle test palen, zowel belast als onbelast. De resultaten deden


RISICOANALYSE EN BEHEERSMAATREGELEN BETREFFENDE PAALINSTALLATIE NABIJ DE EBS BIOHUB STEIGER

Figuur 8 - Meerpaal onder schoorstand 7 op 1.

Figuur 9 - Meerpaal installatie met hydraulische compensatie.

vijzel voorziening en doorzagen palen

Figuur 10 - Installatie meerpaal met nabije testpalen.

een volume verlies in de orde van 2 tot 3% vermoeden, ongeacht de installatie wijze. De resultaten gaven aan dat de optredende zetting met grote zekerheid te groot zou zijn om reguliere meerpaalinstallatie toe te kunnen staan. Om deze reden besloot de aannemer beide alternatieven in te zetten.

Figuur 11 - Zettingen testpalen na meerpaal installatie.

4.2. Installatie onder schoorstand 7 op 1 De meerpalen M3 en M4 werden middels een dieselhamer type Delmag D100 onder een geoptimaliseerde schoorstand 7 op 1 ingebracht, zie Figuur 12. Onder deze schoorstand werd een minimaal benodigde afstand van 5 m behaald tot de belendende palen. De dieselhamer opereerde op 75% van de maximale slagenergie,

23

GEOTECHNIEK - Juli 2016

aangezien bij volle slagenergie een grotere zetting bleek te ontstaan bij de meerpalen M6 en M7. Een tweede belangrijk aandachtspunt was de inzet van het leegspoelen van de palen tot 2 m boven de paalpunt. Deze maatregel werd ingezet in geval de kalenderwaarde boven de 65 klappen per 25 cm uit zou komen. Toepassing bij meerpaal M3 deed de kalenderwaarde dalen


Figuur 12 - Meerpaal installatie onder schoorstand 7 op 1.

van 70 naar 21 klappen / 25 cm. Een eventuele onderbreking van het heiproces bleek geen bijkomend nadelig effect te veroorzaken. 4.3. Actief vijzelen tijdens meerpaalinstallatie De meerpalen M1 en M2 werden op dezelfde wijze geïnstalleerd als de palen M3 en M4, zij het te lood. Op deze positie was sprake van een afwijkend paalstramien onder de kade, omdat een aanwezig verstijvingsvlak eveneens werd ondersteund door palen, zie Figuur 13. Hierdoor bleek de schoorstand oplossing niet toepasbaar en werd gekozen voor actief vijzelen.

Figuur 13 - Meerpaalposities M1 en M2, te lood geheid.

De belendende palen met een helling naar de meerpalen M1 en M2 toe, werden voorzien van een frame met hydrauliek en doorgezaagd, zie de gemarkeerde palen in Figuur 13. Alvorens de palen werden doorgezaagd, werd het frame met de vijzels op spanning gebracht, zie Figuur 14. De palen werden tot gebruiksbelasting belast. Middels de hydraulische vijzels werd de zetting gecompenseerd en de belasting behouden tijdens de installatie van de meerpalen. Tijdens de meerpaalinstallatie werd een zetting in de orde van 40 mm waargenomen.

Figuur 14 - Zettingen testpalen na meerpaal installatie.

5. Resumé In de reconstructie van de bestaande steiger “EBS Biohub” in de haven van Rotterdam was een hoog risico de zetting van de bestaande steiger door de meerpaalinstallatie. Het contract en de aanbestedingsstrategie bood de aannemer speelruimte en aanmoediging om het risico op zetting te minimaliseren en ter plaatse opgedane ervaring in te zetten op kritische locaties. Op basis van de uitvoering van twee test afmeerpalen bleek dat grotere zettingen van de steiger te verwachten zouden zijn dan de contractuele zettingseis van 10mm. De aannemer heeft op basis van deze test beheersmaatregelen genomen, te weten heien onder optimale schoorstand en actief vijzelen en heeft zo voldaan aan de eisen ten aanzien van zettingsbeheersing en schade preventie. Alle criteria ten aanzien van draagvermogen, trillingsniveau’s, zettingen, vervormingen en conusweerstand zijn in het project behaald. Referenties - Nijs, R.E.P. de (2003). Installatie van damwanden in granulaire bodem, Geotechniek, oktober 2003, p 46-54. - Nijs, R.E.P de, Kaalberg, F.J, Osselaer, G, Couck, J. van Royen, K. (2015). Full scale field test (sheet)pile drivability in Antwerp (Belgium), Proceedings of XVI ECSMGE 2015, Edinburgh, 13-17 September 2015.

24

GEOTECHNIEK - Juli 2016


Afstudeerders In deze rubriek wordt een samenvatting gegeven van het afstudeerwerk van twee Master studenten Civiele Techniek aan de TU Delft. Tom Hijnekamp heeft bij Deltares onderzoek gedaan naar de geschiktheid van een horizontaal gestuurde boring als grondonderzoekstechniek. Het onderzoek van Toon van der Linden richtte zich op de bepaling van de conusweerstand in afwisselende lagen van klei en zand. De volledige werken zijn te vinden op http://repository. tudelft.nl. Site Investigation based on Return Flow in Horizontal Directional Drilling â&#x20AC;&#x201C; Marsdiep Project - Tom Hijnekamp Waterleidingbedrijf PWN heeft een onderzoek lopen naar de haalbaarheid van de constructie van een pijpleiding onder het Marsdiep tussen Texel en Den Helder door middel van horizontaal gestuurd boren (HDD). De vraagstelling voor het afstudeeronderzoek bij Deltares was of HDD geschikt is als grondonderzoekstechniek. Daarbij is gefocust op grondmonsters uit de return flow tijdens HDD-proefboringen.

Influence of multiple thin soft layers on the cone resistance in intermediate soils â&#x20AC;&#x201C; Toon van der Linden Gedurende dit afstudeerproject is er onderzoek gedaan naar de invloed van meerdere dunne, zachte lagen op de conusweerstand van de tussenliggende zandlagen en is er een poging gedaan om correctiefactoren te bepalen aan de hand van numerieke en fysische modellen. De aanwezigheid van dunne lagen leidt tot problemen bij het bepalen van de verwekingsgevoeligheid van kleilaag-bevattende zandafzettingen. Bij deze bepaling wordt in het algemeen gebruik gemaakt van sondeergegevens, waaronder de conusweerstand. Het begrijpen van het gedrag van de conusweerstand in gelaagde afzettingen en het corrigeren van de conusweerstanden werden gezien als hulpmiddelen om een betere indicatie te kunnen geven van de relatieve dichtheid en daarmee van de verwekingsgevoeligheid bij aardbevingen.

De geologie in dit gebied is niet goed bekend. Reguliere grondonderzoekstechnieken zijn ongeschikt wegens de stroming in het Marsdiep en de benodigde diepte voor een gestuurde boring van 4,5 km lengte. Daarom zijn pilot boringen, de eerste fase van een regulier HDD project, uitgevoerd op NAP-65m en NAP-85m vanuit Texel en Den Helder. De boringen zijn aangepast met extra meetinstrumenten.

In dit onderzoek zijn numerieke modellen gebruikt om de conusweerstand te simuleren in gelaagde grond met meerdere opeenvolgende dunne lagen. Aan de hand van de numerieke modellen is er een reeks aan correctiefactoren bepaald voor verschillende grondsamenstellingen, waaruit volgt dat correctiefactoren ten behoeve van de conusweerstand naast de laagdikte voornamelijk afhankelijk zijn van de verhouding tussen karakteristieke weerstanden van zand en klei. Fyschische grondmodellen zijn beproefd ter validatie van de numerieke modellen en ten behoeve van bepaling van de correctiefactoren. Hiervoor zijn gelaagde monsters met verschillende configuraties (laagdikten) kunstmatig opgebouwd en zijn beproefd met een 5 cm2 conus die naast het meten van de conusweerstand in staat was om mantelwrijving en waterdruk (u2) te registreren. Na afloop van de proeven zijn doorsnedes van het grondmodel gemaakt om een indicatie te krijgen van het penetratieproces (zie figuur 1). Aangezien een beperkt aantal proefresultaten verkregen is, was volledige validatie van de numerieke modellen niet mogelijk binnen dit onderzoek, hoewel de beschikbare testresultaten op redelijke wijze gesimuleerd konden worden met behulp van de numerieke modellen. De haalbaarheid van het samenstellen en beproeven van gelaagde monsters en het verkrijgen van betrouwbare resultaten uit deze proeven is wel degelijk aangetoond in dit onderzoek.

Tijdens het afstuderen zijn de proefboringen bemonsterd. Daarna is een berekeningsmethode ontwikkeld waarmee de oorsprong van aan maaiveld genomen monsters uit de return flow is gereconstrueerd uit de uitvoeringsdata. Er volgt een range van mogelijke herkomstlocaties, omdat verschillende scenarioâ&#x20AC;&#x2122;s nodig zijn vanwege de onzekerheden omtrent de boorgatdiameter en het verlies van boorvloeistof. De uitkomsten van de scenarioberekeningen zijn vergeleken met de resultaten van een initieel grondonderzoek, bestaande uit seismisch onderzoek, verticale boringen en meerdere cone penetration tests op Texel en in Den Helder. De monsters uit de return flow bleken representatief te zijn voor de doorboorde lagen. De instrumentatie van de proefboringen leidde tot kleine aanpassingen ten opzichte van een regulier HDD-project. De conclusie is dat met uitgebreidere aanpassingen (bijvoorbeeld door betere en frequentere flowmetingen) HDD ook als op zichzelf staande onderzoekstechniek kan worden gebruikt.

Figuur 1 - Doorsnede van een beproefd, gelaagd monster langs de conus en verlengstang.

25

GEOTECHNIEK - Juli 2015


SBRCURnet Onder redactie van: ing. Fred Jonker fred.jonker@sbrcurnet.nl

Soilmix-wanden – definitieve publicatie beschikbaar In het vorige nummer van Geotechniek was gemeld dat de voorlopige versie van dit handboek beschikbaar was. Inmiddels is ook de definitieve publicatie beschikbaar. Het is het resultaat van een intensieve samenwerking vanuit Nederland (SBRCURnet) en België (WTCB); hèt standaardwerk voor ontwerp, realisatie en beheer van soilmix-wanden Het handboek is te verkrijgen op www.sbrcurnet.nl/soilmixwanden voor de prijs van € 175,(excl. BTW).

achtige basis is de vraag binnen de preadviescommissie. Hebt u ideeën over de herziening van CUR162, of wilt u aanhaken? Stuur een email naar fred.jonker@sbrcurnet.nl. Cement-bentoniet schermen Over dit onderwerp zijn destijds 2 publicaties verschenen: CUR publicatie 189 “Cementbentoniet schermen” (1997) en CUR-Aanbeveling 84 “Cementbentoniet wanden” (2002). De kennis en ervaring in beide documenten is gedateerd. Inmiddels is ook hiervoor en preadviescommissie gestart om een plan van aanpak te maken voor herziening. Of beide documenten in elkaar worden geschoven is op het moment van schrijven van deze kopij de vraag. Hebt u ideeën, of wilt u aanhaken? Mail het aan fred.jonker@sbrcurnet.nl. Handboek diepwanden In 2010 is CUR/COB-publicatie 231 “Handboek diepwanden” verschenen. In de jaren daarna is veel ervaring opgedaan in het ontwerp en de uitvoering van diepwanden. Bovendien heeft promotieonderzoek plaatsgehad, waarvan de resultaten bijzonder waardevol zijn voor verdere verbetering van de kwaliteit van diepwanden en het voorkomen van schades door slechte, lekkende plekken in de wand.

Herziening CUR publicatie 162 “Construeren met grond” Deze publicatie dateert uit de vorige eeuw: in november 1992 is de publicatie uitgebracht en sindsdien nooit herzien. Het was toen een standaardwerk, waarin veel basiskennis en ervaring omtrent grondconstructies op en in sterk samendrukbare grond was gebundeld. Met enige regelmaat komt een signaal om deze ‘stokoude’ CUR 162 te herzien en aan te passen aan de huidige stand van kennis en ervaring. Daarom is in april 2016 een preadviescommissie gestart met de ontwikkeling van een plan van aanpak voor CUR162 als 2e geheel herziene druk. Of dat opnieuw een gedrukte versie wordt, of een uitgave op wiki-

Het “Handboek diepwanden” wordt algemeen gehanteerd bij het ontwerp en de realisatie van diepwanden. Het is derhalve noodzaak om de ervaringen in de afgelopen jaren en de resultaten van uitgevoerde promotieonderzoeken te verwerken in een herziene versie van dit handboek. Daarbij speelt ook de vraag of CUR-Aanbeveling 76:2014 “Rekenregels voor diepwanden” moet worden geïntegreerd in de herziene versie van CUR 231, of dat beide documenten naast elkaar blijven bestaan. In mei jl. is een overleg geweest met een aantal Nederlandse en Belgische deskundigen (o.m. vanuit het WTCB), waarin een plan van aanpak is ontwikkeld en een begroting is opgesteld. De financiering ervan is deels geregeld. Verwacht wordt dat kort na de zomer met de herziening kan worden gestart. Hebt u nog suggesties of wilt u aanhaken? Mail het naar fred.jonker@sbrcurnet.nl.

26

GEOTECHNIEK - Juli 2016

Schade aan in de grond gevormde funderingspalen Met enige regelmaat komen gebreken aan het licht bij in de grond gevormde funderingspalen. Recent kwam werd daarover melding gemaakt via de nieuwsbrief van een gerenommeerd ingenieursbureau binnen ons vakgebied. De vraag is of dat soort gebreken berust op incidentele factoren en het dus een ‘pechgeval’ betreft, of dat schades aan in de grond gevormde funderingspalen vaker voorkomen. Van fouten kun je het meeste leren, niet alleen als persoon of bedrijf, maar als sector. We zijn immers trots op ons vakgebied en we willen graag producten ontwerpen en realiseren die doen wat ze beloven. Kent u gevallen waarbij gebreken zijn geconstateerd aan in de grond gevormde funderingspalen, waarvan u vindt dat we er gezamenlijk van kunnen leren? Mail het naar fred.jonker@sbrcurnet.nl. Richtlijn geotechnisch laboratoriumonderzoek Een belangrijk deel van de projectrisico’s zijn gerelateerd aan onzekerheden in de ondergrond. Hieraan is onder andere binnen het onderzoeksprogramma ‘GeoImpuls’ uitgebreid aandacht besteed. Elke keer komt weer naar voren dat aan de basis van een succesvol project de juiste ondergrond informatie ligt. Een belangrijke schakel in die ondergrond informatie is de kwaliteit en juiste keuze van het laboratorium onderzoek. Helaas worden geotechnische laboratoria geregeld geconfronteerd met opdrachten voor proeven die onvolledig worden opgedragen of waarbij uit navraag blijkt dat de adviseur te weinig begrip heeft van de proeven om ze adequaat op te dragen. Dat leidt tot onjuiste proeven, proeven die niet onder de juiste condities worden uitgevoerd of onjuiste aantallen proeven. In alle gevallen is hier sprake van een potentieel risico op geotechnisch falen. Om dit probleem te verkleinen wordt een richtlijn opgesteld waarin niet alleen de proeven duidelijk worden omschreven, maar ook wat er wel en niet van de proef mag worden verwacht en hoe de proef correct moet worden ingezet binnen de context van de projectbehoefte. Een preadviescommissie heeft een concept opgesteld van de proeven die in de richtlijn aan de orde komen. Op het moment van schrijven van deze kopij staat de SBRCURnet begeleidingscom-


SBRCURnet missie in de startblokken. Verwacht wordt dat de Richtlijn medio 2017 beschikbaar is. Meer weten, suggesties of deelnemen? Mail naar fred.jonker@sbrcurnet.nl.

- een eenvoudige analytische/empirische methode - een geavanceerde methode met gebruik van EEM.

Omgevingsbeïnvloeding door het aanbrengen en trekken van stalen elementen In het nummer van “Geotechniek” april 2015 hebben we u al een en ander verteld over dit onderwerp. Nut en noodzaak voor een praktijkrichtlijn is er, omdat op basis van de bestaande richtlijnen òf te veel risico wordt gelopen op schade aan belendingen, òf te conservatief wordt gewerkt, met als gevolg onnodige kosten (door bijvoorbeeld de keuze voor een andere techniek dan stalen elementen) en eventuele vertragingen tijdens de uitvoering van het werk.

Inmiddels is een groot aantal cases geanalyseerd. De commissie is voornemens om een terreinproef uit te voeren om een aantal hiaten, die uit de analyse van de cases naar voren is gekomen te onderzoeken. Op het moment van schrijven van deze kopij is de commissie bezig met het finetunen van de terreinproef en het zoeken van een geschikte locatie. Hebt u interesse deel te nemen, of kent u een geschikte locatie, of uit te voeren werk waar bij zou kunnen worden aangehaakt? Mail het svp naar fred.jonker@sbrcurnet.nl.

De bedoeling is om een SBRCURnet praktijkrichtlijn te ontwikkelen die dient als een algemeen geaccepteerde beoordelingsmethode voor het inbrengen en trekken van stalen elementen in relatie tot nabijgelegen funderingen (te realiseren bouwwerk en bebouwde omgeving). Hierbij zal onderscheid worden gemaakt in:

Your success depends on excellent results. That’s why you can rely on our innovative solutions. Customised to your requirements, our tried and tested products provide the basis for any earthworks or ground engineering project. Discover the world of geosynthetics. Discover HUESKER.

Your Project in Safe Hands

www.HUESKER.nl | E-mail: info@HUESKER.nl | Phone: +31 (0) 88 594 00 50

AZ_HandErde_185x124mm_Rahmen.indd 1

02.02.16 13:30


Geotechnische karakterisatie van zeer zachte diepzeesedimenten door middel van in-situ penetrometer testen.

Bert Lietaert Geotechnisch ingenieur RMPE department, DEME

Francois Charlet Mariene geoloog & exploration manager, DEME-GSR

Peter Staelens Technisch directeur, DotOcean NV

Inleiding Sinds 2013 heeft GSR het exclusieve recht om gedurende 15 jaar exploratie te doen in een 75000 km² groot licentiegebied in de Clarion Clipperton Fracture Zone (CCFZ) (zie Figuur 1). De CCFZ is een ongeveer 7000 km lange, submariene breukzone die gekenmerkt wordt door de talrijke aanwezigheid van polymetallische nodules op zijn abyssale vlaktes op meer dan 4000 m diepte. Sinds de toewijzing van de exploratielicentie heeft GSR twee wetenschappelijke, multidisciplinaire onderzoekscruises georganiseerd en uitgevoerd, waarbij geofysisch, geologisch, geochemisch, geotechnisch en biologisch onderzoek werd gedaan.

Figuur 1 - Exploratiegebieden toegewezen door de ISA in de CCFZ (www.isa.org.jm).

Bij de eerste cruise, genaamd GSRNOD14A, lag de focus vooral op het verzamelen van geofysische data. Tegelijkertijd werden ook de eerste sedimentmonsters bovengehaald voor geotechnisch onderzoek. Zo werd een deel van de monsters na de cruise in een geotechnisch laboratorium onderworpen aan de klassieke classificatieproeven en o.a. enkele proeven ter bepaling van de sterkteparameters. Als wordt uitgegaan van een ontginningswijze door een voertuig op rupsen, is het van belang de draagcapaciteit van de bodem te analyseren. Voor een dergelijke analyse zijn sterkteparameters van de grond nodig en een zicht op hoe deze evolueren met de diepte en over het licentiegebied. Tijdens de tweede cruise, genaamd GSRNOD15A, werd de geotechnische scope dan ook uitgebreid. Het belangrijkste geotechnische doel werd het nauwkeurig bepalen van de sterktekarakteristieken in de bovenste sedimentlagen door het uitvoeren van in-situ testen in enkele geselecteerde gebieden.

Het belang van in-situ metingen Voor een voertuig op rupsen, dat gebruikt zou kunnen worden om de nodules te ontginnen, zal het ontwerp ervan bepaald worden door de grondeigenschappen van de bovenste sedimenten. Om na te gaan hoe groot de zone onder de rupsen is die beïnvloedt wordt door het gewicht van het voertuig, werd beroep gedaan op traditionele theorieën uit de grondmechanica. Er werd namelijk aangenomen dat het faalmechanisme

28

GEOTECHNIEK - Juli 2016

onder het rupsvoertuig gelijkaardig in vorm zal zijn als dat bij ondiepe funderingen. Rekening houdende met de voorziene rupsbreedte werd ingeschat dat dit zeker 4 m zal zijn. Bijgevolg werd het doel vastgelegd op verzamelen van insitu sterkteparameters tot 4 m onder de zeebodem. In praktijk moet het rupsvoertuig ook over een groot gebied inzetbaar zijn. Daarom was het


Samenvatting

Makkelijk te ontginnen grondstoffen worden op land steeds schaarser. Dit leidt tot een zoektocht naar alternatieve brongebieden, waaronder de diepzee. In dat opzicht tekende Global Sea Mineral Resources NV (GSR), onderdeel van de DEME-groep, in 2013 een contract met de International Seabed Authority (ISA) dat GSR het exclusieve recht geeft om exploratie te doen naar polymetallische nodules in een toegewezen licentiegebied in de Clarion Clipperton Fracture Zone (CCFZ) in de Pacificische Oceaan. Voor de ontwikkeling van nieuwe technologie voor de diepzeemijnbouw is het bepalen van de geotechnische eigenschappen van diepzeesedi-

Figuur 2 - Afbeelding van de Deep-Sea GraviProbe.

menten cruciaal. Om de werkbaarheid van een rupsvoertuig in dergelijke omgeving te analyseren, is ondermeer een analyse van de draagcapaciteit van de bodem nodig. Hiervoor zijn, over enkele meters diepte, betrouwbare sterkteparameters van de grond nodig. Dergelijke data is niet publiekelijk beschikbaar en moeilijk te bepalen met bestaande technieken. Aldus hebben GSR/DEME en de firma DotOcean NV samen de ontwikkeling gestart van de “Deep-Sea GraviProbe”; een penetrometer bruikbaar voor in-situ metingen op meer dan 4000 m diepte.

niet alleen van belang om parameters tot 4 m diepte te verzamelen, maar ook om deze op een efficiënte, snelle en veilige manier over een relatief groot gebied te verkrijgen. Jammergenoeg is dit in een diepzee-omgeving niet mogelijk met traditionele bemonsteringstechnieken. Daarom werd al snel duidelijk dat in deze fase van de exploratie een penetrometer de meest toepasbare optie was om sterkteparameters te verkrijgen. De toepassing van penetrometers voor grondonderzoek nabij de kust of in de diepzee is niet ongewoon. Veel onderzoek is reeds verricht naar penetrometers en hun toepasbaarheid (e.g. Stegmann (2007), Steiner (2013)). Er zijn ook verschillende firma’s die penetrometers beschikbaar hebben voor commerciële toepassingen. Echter, bij gebruik ervan in een omgeving zoals het GSR licentiegebied komen enkele bijkomende uitdagingen kijken waardoor bestaande penetrometers niet onmiddellijk inzetbaar zijn. Bijgevolg werden enkele specifieke ontwerpeisen gedefinieerd voor de ontwikkeling van een nieuw type penetrometer, inzetbaar op grote diepte. De belangrijkste ontwerpeisen voor de penetrometer waren: (1) verzamelen van sterkteparameters tot 4 m onder de zeebodem, (2) gebruik op dieptes tussen 4000 m en 5000 m, rekening houdend met de bijhorende waterdrukken, (3) een conus die nauwkeurige metingen kan uitvoeren in zeer zachte sedimenten, (4) een flexibel systeem om op wijziging van grondsterkte te kunnen anticiperen, (5) een systeem die een groot aantal metingen kan uitvoeren tijdens één enkele missie, (6) compatibiliteit met het hulpmateriaal en de dimensies van het beschikbare onderzoeksschip en (7) een “één-persoonssysteem”; waarmee bedoeld wordt dat het ganse systeem en de bijhorende operaties (in elkaar steken, uitvoeren van metingen, interpretatie data) zo eenvoudig mogelijk moeten zijn zodat ze in praktijk door één persoon kunnen uitgevoerd worden. Het resultaat van dit ganse ontwerpproces is een penetrometer die de “DeepSea GraviProbe” wordt genoemd (zie Figuur 2).

29

GEOTECHNIEK - Juli 2016

De Deep-Sea GraviProbe Componenten Het GraviProbe-lichaam bestaat uit een holle buis met een verbrede voet. De holle buis wordt bovenaan afgesloten door een deksel met hijsoog. Op de verbrede voet worden langs de bovenzijde draadstangen vastgemaakt waarop gewichten kunnen geplaatst en vastgezet worden. Langs de onderzijde van deze verbrede voet wordt een voetplaat vastgemaakt waarin een 4 m lange schacht kan vastgezet worden. Aan de verbrede voet zijn opnieuw hijsogen vastgemaakt. Onderaan de 4 m lange schacht wordt een conus met krachtopnemer vastgemaakt. Onderin de holle buis van het GraviProbe-lichaam bevindt zich een waterdrukmeter. Er zijn ook accelerometers geïnstalleerd. Alles is met kabels verbonden met een klein drukvat dat bovenaan in de GraviProbe is gemonteerd. In dit drukvat bevindt zich dan de printplaat waarop alle sensoren zijn aangesloten, een opslaggeheugen en een batterij. Data tot 4 m diep De GraviProbe heeft een bepaalde energie nodig om de weerstand te overwinnen die ondervonden wordt tijdens het penetreren in de grond. De weerstand die de grond biedt werd berekend met de traditionele formules voor de draagcapaciteit van palen. De totale weerstand Qt wordt opgesplitst in een puntweerstand Qb en een wrijvingsweerstand Qf langsheen de schacht: Qt = Qb+ Qf Qb= Ab × Nc × cu Qf =∑α × As × cu waarin: - Qt = totale weerstand - Qb = puntweerstand - Qf = wrijvingsweerstand - Ab = oppervlakte punt - Nc = draagcapaciteitsfactoren - As = oppervlakte schacht - α = wrijvingscoëfficient - cu = ongedraineerde schuifsterkte


Figuur 3 - Enkele impressies van de eerste full-scale proef.

Om op deze manier de weerstand te berekenen is een ontwerpprofiel nodig waarin de sterkte van de grond met de diepte wordt weergegeven. Om dit in te schatten, werd een uitgebreide literatuurstudie uitgevoerd die de belangrijkste beschikbare geotechnische informatie uit de CCFZ bundelt (e.g. Tisot (1986), Rey (1988)). Hoewel de hoeveelheid data vrij beperkt is, zeker in vergelijking met de uitgebreidheid van het gebied, werden nergens aanwijzingen gevonden dat de ongedraineerde schuifsterkte groter zou zijn dan 15 kPa op 4 m diepte. Op basis van deze informatie en rekening houdende met de laboresultaten uit de GSRNOD14A-campagne, werd een ontwerpprofiel opgemaakt dat als vertrekpunt moest dienen voor de weerstandsberekeningen. De beschikbare energie van de GraviProbe om deze weerstand te overbruggen kan opgesplitst worden in een potentiële en een kinetische energiecomponent: Epot + Ekin = m × g × z +

1 × m × v2 2

waarin: - Epot = potentiële energie - Ekin = kinetische energie - m = effectieve massa - g = zwaartekrachtversnelling - z = penetratiediepte - v = penetratiesnelheid Bovenstaande vergelijking toont aan dat er twee

parameters zijn die positief kunnen bijdragen aan de beschikbare energie: (1) de penetratiesnelheid v en (2) de effectieve massa m. Rekening houdend met veilige werkomstandigheden en operationele beperkingen werd de penetratiesnelheid verondersteld constant te zijn en gelijk gesteld aan de snelheid van de winch op het schip. Deze lage, constante snelheid laat ook toe om te veronderstellen dat dynamische effecten tijdens het penetreren van de zachte sedimenten minimaal zullen zijn. Bijgevolg kan het gewicht bepaald worden die de GraviProbe volgens deze benadering moet hebben om de grond 4 m te penetreren. Er werd dus een equilibrium berekend tussen beschikbare energie van de GraviProbe enerzijds en ondervonden weerstand tijdens 4 m penetratie van het ontwerpprofiel anderzijds. Hieruit bleek dat de GraviProbe een massa van 950 kg moest hebben om 4 m penetratie te realiseren. Diepte en hoge drukken De waterdrukken in de voorziene testlocaties kunnen makkelijk oplopen tot meer dan 400 bar. De GraviProbe heeft enkele slimme aanpassingen om te blijven functioneren bij deze drukken. Zo zijn alle sensoren er op voorzien deze drukken te weerstaan en zijn alle elektronische componenten gegroepeerd in een drukvat die drukken tot 500 bar kan weerstaan. Verder is de conus gevuld, onder vacuüm omstandigheden, met een inerte minerale olie en wordt een flexibel mem-

30

GEOTECHNIEK - Juli 2016

braan gebruikt als afscheiding met het zeewater. Dit maakt de conus zo goed als onafhankelijk van de omgevingsdruk en maakt het mogelijk voor de krachtopnemer binnenin om enkel de lage krachten gerelateerd aan penetratie van de bodem te registreren. Sensitiviteit van de conus Niet enkel werd er verwacht dat de sedimenten zeer slap zouden zijn, maar het was ook voorzien dat de penetratie zelf slechts enkele seconden in beslag zou nemen. Daarom werd voor een krachtopnemer gekozen met een signaalbemonstering van 2 kHz en ligt het optimale meetbereik van het rekstrookje tussen 20N en 2000N. Dit moest toelaten om in sedimenten met ongedraineerde schuifsterkte tussen 0,5 en 50 kPa zeer nauwkeurige metingen uit te voeren binnen een tijdsperiode van slechts enkele seconden. Flexibel systeem Om te anticiperen op gronden die slapper of sterker zijn dan het aangenomen ontwerpprofiel, kan het gewicht, de beschikbare energie, van de GraviProbe gevarieerd worden. Er kunnen namelijk modulaire gewichten toegevoegd of verwijderd worden, waardoor het totaalgewicht van de GraviProbe kan varieren tussen 450 kg en 2035 kg. Deze gewichten zijn half-cirkelvorming, bestaan uit een legering van lood en kunnen over de draadstangen op het GraviProbe-lichaam geschoven worden. De beschikbare range in ge-


GEOTECHNISCHE KARAKTERISATIE VAN ZEER ZACHTE DIEPZEE-SEDIMENTEN DOOR MIDDEL VAN IN-SITU PENETROMETER TESTEN.

Figuur 4 - (links) licentiegebied B6, (midden) interessant deelgebied B6 South, (rechts) hoge resolutie box in deelgebied B6 South en voorgestelde locaties voor GraviProbe penetraties.

wicht laat in ieder geval toe om te opereren in het bereik van het rekstrookje. Efficiëntie en eenvoud van het systeem Op grote dieptes is een efficiënte manier van testen essentieel. Om de efficiëntie te maximaliseren moet vrij snel getest kunnen worden, zonder de GraviProbe telkens naar boven te brengen, en moet alle data geregistreerd kunnen worden. Bij de GraviProbe is de enige parameter die gecontroleerd kan worden tijdens het testen de lengte van de kabel waaraan de penetrometer is bevestigd: deze kan met de winch langer of korter gemaakt worden. Tijdens het testen werd aangenomen dat de GraviProbe volledig in de bodem gepenetreerd was zodra er “slack” op de kabel te zien was aan dek. Zodra dit waargenomen werd, werd de penetrometer enkele tientallen meters omhoog gehaald, al dan niet naar een volgende locatie verplaatst en opnieuw naar beneden gelaten voor een volgende test. De voedingsbron voor het ganse systeem is een litium-ion batterij met 24h levensduur. De data wordt in SEG-Y formaat opgeslagen op een SD-kaart in het drukvat. Elk SEG-Y bestand bevat 20 minuten data, waardoor het risico op verlies van data geminimaliseerd wordt. Op deze manier kunnen vrij snel en gedurende een lange periode penetraties op de zeebodem gerealiseerd worden. De GraviProbe is bovendien erg gebruiksvriendelijk. Het monteren van de verschillende componenten is vrij evident gezien het beperkt aantal kabels en connectoren. Het overboord brengen van de GraviProbe gebeurt met een speciaal ontworpen “launch and recovery system” dat op elk dek geïnstalleerd kan worden en die de GraviProbe op een eenvoudige manier van zijn horizontale naar verticale positie brengt. Een standaard winch en A-frame zijn voldoende om aan de slag

te kunnen gaan. Verder laten de voorziene softwareprogramma’s toe om aan boord direct een eerste analyse van de data uit te voeren en op basis hiervan eventueel de set-up van de GraviProbe aan te passen voor een volgende test. De data wordt geregistreerd als een tijdsserie. Van zodra de conus de zeebodem raakt zal de GraviProbe vertragen en tegelijkertijd zullen de krachten op de conus toenemen. Op het moment dat de bredere basis de zeebodem raakt, en de conus en schacht dus 4 m diep gepenetreerd zijn, zal een zeer abrupte vertraging en uiteindelijk een volledige stilstand (v=0) van de GraviProbe geregistreerd worden. Versnellingen en vertragingen worden voortdurend opgemeten door verschillende accelerometers. De volledige stilstand van de GraviProbe wordt als referentiepunt in de tijdsserie genomen. Dit punt markeert nl. duidelijk het einde van de penetratie, m.a.w. in de tijdsserie zijn de data voor dit punt diegene die informatie over de grond bevatten. Via een dubbele integratie kan dit stukje uit de tijdsserie dan omgezet worden naar sensorregistraties over een bepaalde diepte. Uiteindelijk resulteert dit in vier verschillende grafieken per penetratie: (1) versnelling vs. diepte, (2) snelheid vs. diepte, (3) dynamische conusweerstand vs. diepte en (4) waterdruk op de zeebodem (zie Figuur 6). Testcampagne In België werd de GraviProbe, ondanks een zeer strak tijdsschema, toch nog aan verschillende testen onderworpen alvorens te verschepen voor de GSRNOD15A cruise. Uiteraard werden alle meetsensoren en het drukvat getest in hyperbarische kamers om na te gaan of ze hun functionaliteit bleven behouden bij drukken tot 500 bar. De krachtopnemers werden zowel bij verhoogde als bij atmosferische druk gecalibreerd. Naast de druktesten werden ook twee full-scale

31

GEOTECHNIEK - Juli 2016

proeven uitgevoerd waarbij de GraviProbe werd neergelaten in een dikke sliblaag. Het doel van de eerst proef was om alle componenten te monteren en na te gaan of de voorziene locatie geschikt was om eigenlijke metingen te gaan doen, zonder de conus te beschadigen (zie Figuur 3). Tijdens de twee proef werden dan eigenlijke metingen verricht in het slib en werd de software getest. Dit alles resulteerde in positieve resulaten. Onderzoekscruise GSRNOD15A Tijdens de cruise GSRNOD15A werd de GraviProbe in drie kleinere deelgebieden binnen het grotere licentiegebied ingezet. Deze gebieden werden geselecteerd op basis van reeds beschikbare informatie en op basis van nieuwe hoge resolutie geofysische data en foto’s die tijdens de cruise zelf werden verzameld. Zo werd de kans op het tegenkomen van obstakels of rock-outcrops die de conus zouden kunnen beschadigen geminimaliseerd. De penetraties zelf werden uitgevoerd langs een rechtlijnig traject. Langs dit traject werden 15 locaties met een tussenafstand van 250 m gemarkeerd (zie Figuur 4). Per locatie werden 5 snel opeenvolgende penetraties uitgevoerd. Er werd aangenomen dat deze 5 penetraties, op relatief korte afstand van elkaar, eenzelfde sterkteprofiel zouden geven en dus de resultaten voor deze specifieke locatie zouden bevestigen. Het vergelijken van de penetraties tussen de punten die op 250 m van elkaar gelegen zijn, zou dan weer toelaten om mogelijke regionale verschillen te identificeren. Bovendien werd er ook voorzien om in de buurt van elk traject opnieuw monsters te nemen zodat de GraviProbe resultaten achteraf vergeleken konden worden met de uitkomst van sterkteproeven in het lab. Binnen één enkel gebied werden telkens 60 tot 75 penetraties gerealiseerd. Over de drie gebieden samen resulteerde dit in meer dan 200 penetraties. Tijdens één bepaalde testsessie, die toch meer dan 12h kon duren, werd ook heel wat metadata geregistreerd om de processing achteraf te vergemakkelijken. Er werden zowel automatisch als manueel gegevens verzameld gedurende de ganse testsessie. Naast positioneringsgegevens werden ook belangrijke stappen in de tijd geregistreerd, zoals o.a. tijdstip van elke penetratie, tijdstip GraviProbe overboord, tijdstip einde test,... Deze gebeurtenissen zouden duidelijk naar voren moeten komen in de dataserie van de GraviProbe en konden als referentiepunt gebruikt worden om de data te analyseren en te koppelen aan een bepaalde locatie.


Figuur 5 - GraviProbe - 4 m penetratie & impact.

Op de GraviProbe was ook een camera en bijhorend verlichtingssysteem gemonteerd. Dit liet toe om voor de eerste penetraties van een testserie te controleren of de GraviProbe effectief volledig penetreerde en op welke manier. Het beeldmateriaal bevestigde dat de penetratie bijna steeds op een gecontroleerde, rechtlijnige manier gebeurde en dat de volledige schacht in de grond werd gedrukt (zie Figuur 5). Een eerste analyse van de data aan boord toonde bovendien consistente metingen en afgeleide ongedraineerde schuifsterktes die effectief in de lijn der verwachting lagen (zie Figuur 6). Conclusie Om in-situ sterkteparameters tot 4 m diepte van

zeer slappe sedimenten te bepalen in een uitdagende diepzee omgeving op meer dan 4000 m diepte, hebben GSR en DotOcean de “Deep-Sea GraviProbe” ontwikkeld, een penetrometer voor de diepzee. Deze penetrometer is erg gebruiksvriendelijk en heeft verschillende slimme aanpassingen om te functioneren bij drukken hoger dan 400 bar, om zeer nauwkeurige metingen te doen in slappe sedimenten, om werkbaarheid te maximaliseren, om meerdere metingen tijdens één enkele sessie te kunnen uitvoeren en om gemakkelijk de data te kunnen visualiseren en interpreteren. Tijdens de wetenschappelijke cruise GSRNOD15A werd de GraviProbe succesvol gebruikt in de drie geselecteerde deelgebieden binnen het licentiegebied van GSR. In totaal zijn

er meer dan 200 penetraties uitgevoerd. Videomateriaal en een eerste analyse van de data aan boord tonen aan dat de penetrometer effectief 4 m penetreert en ook consistente resultaten oplevert. Momenteel worden alle data in detail verwerkt, geanalyseerd en verder geïnterpreteerd. Referenties -  Rey, S. (1988) “Environnements sédimentaires et propriétés géotechniques de sediments marins profound de deux zones du Pacifique Tropical nord-est”, Doctoral Thesis, Centre de recherches en mécanique et hydraulique des sols et des roches, Ecole Nationale Superieure de Géologie de Nancy, 314 p., Nancy, France. -  Steiner, A. (2013) “Sub-Seafloor Characterization and Stability of Submarine Slope Sediments using Dynamic and Static Piezocone Penetrometers”, Doctoral Thesis, Faculty of Geosciences, Bremen University, 325 p., Bremen, Germany. - Stegmann, S. (2007) “Design of a free-fall penetrometer for geotechnical characterisation of saturated sediments and its geological application”, Doctoral Thesis, Faculty of Geosciences, Bremen University, 181 p., Bremen, Germany. - Tisot, J.P. (1986) “Propriétés géomécaniques des sediments des grands fronds océaniques”, Mémoires Sciences de la Terre, Foundation scientifique de la géologie et de ses applications, 351 p., Nancy, France.

Figuur 6 - GraviProbe – voorbeeld dataset van één penetratie tijdens GSRNOD15A.

32

GEOTECHNIEK - Juli 2016


Neem deel aan de EuroGeo6-special! Deze speciale Engelstalige editie van het vakblad

Informeer bij de uitgever naar de aantrekkelijke

Geokunst verschijnt rondom de 6th European Geosyn-

plaatsingstarieven die nog tot 15 juli 2016 gelden.

thetics Congress, 25-28 september 2016 in Istanbul. Presenteer u aan een internationaal publiek van beleidsmakers, opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers en uitvoerders van werken in de grond-, weg- en waterbouw en de milieutechniek.

info@uitgeverijeducom.nl | 010 - 425 65 44


ADVERTORIAL

Ondergrondse infrastructuur jarenlang nauwkeurig in beeld.

Veilige constructies door slimme glasvezelsensoren Continu meten ofwel monitoren kan veel essentiële informatie opleveren over het gedrag van een constructie. Door gebruik van een innovatief glasvezelsensor-systeem van Fugro is langjarige en zeer nauwkeurige monitoring van bijvoorbeeld tunneldelen of andere ondergrondse constructies financieel een stuk voordeliger geworden.

Als beheerder wil je vaak heel precies weten hoe een (ondergrondse) constructie zich gedraagt, zowel onder dagelijkse, als onder extreme omstandigheden. Wat doet het met betonnen tunneldelen als daar elke paar minuten, dag in, dag uit, 30 jaar lang metro’s doorheen denderen, terwijl een paar meter hoger de trams de hoek om gillen en er 5 meter verderop een diepwand van 30 meter wordt ingetrild voor een nieuwe parkeergarage? Hoe zit het dan met de veiligheid, wanneer moet je dingen gaan vervangen? Om daar een onderbouwd antwoord op te hebben, is monitoring over langere perioden noodzakelijk.

nauwkeurig optisch meetapparaat. Er bestaan inmiddels speciale glasvezelsensoren voor het meten van trillingen, hoekverdraaiingen (kanteling), buiging (microrek), geluid en druk. Deze innovatieve sensoren zijn zo uitgevoerd dat ze eenvoudig op allerlei plaatsen kunnen worden ingebouwd.

uitgelezen, met daaraan dus maximaal 480 sensoren. Met optische connectoren kan tot 30 km kabel aan elkaar worden verbonden. Bijkomend voordeel is dat een meetnetwerk door gebruik van connectoren eenvoudig deels kan worden vervangen: de sensoren kunnen dan worden hergebruikt aan een nieuwe kabel.

Aan één glasvezelmeetkabel kunnen tot 30 (verschillende of dezelfde) sensoren worden bevestigd. Per meetapparaat kunnen maximaal zestien van deze meetkabels gelijktijdig worden

De glasvezelkabel is zeer dun en goed weg te werken in constructies. De sensoren zijn inert en worden dus niet aangetast door het milieu waarin ze worden toegepast. Ook zijn ze gecom-

1.000 metingen per seconde

Sublieme sensoren Speciaal voor dit soort toepassingen heeft Fugro een bijzonder systeem ontwikkeld met sensoren die via glasvezel verbonden zijn met een zogeheten Interrogator: een zeer stabiel en Figuur 1

penseerd voor temperatuurverschillen. Verder zijn er geen bewegende delen en kan er geen sprake zijn van vonkvorming. De sensoren gaan zo’n 30 jaar mee. Evidente voordelen Deze techniek is bijzonder geschikt voor het langdurig monitoren van de ‘structural health’ van infrastructurele constructies (tunnels, bruggen, sluizen, parkeerkelders, leidingnetten) en industriële installaties, al dan niet met bewegende delen. Bij dat laatste kun je denken aan kritische bedrijfsprocessen in bijvoorbeeld een papierfabriek of de voedselindustrie, maar ook aan windturbines of pompen. Met deze sensoren kunnen afwijkingen worden gemeten die iets zeggen over de levensduur van een constructie,

34

GEOTECHNIEK - Juli 2016


ADVERTORIAL

Figuur 2

Figuur 3

Figuur 4

Figuur 5

Baanbrekende techniek

Monitoring maakt onderhoud efficiënter zodat onderhoud of vervanging zeer gericht kan worden gepland. Dit bespaart kosten en maakt investeringen efficiënter.

Meer informatie: Martijn Louws, T +31 (0)70 31 11186, M.louws@fugro.com Tekst Philip Reedijk

In Nederland wordt deze techniek nog niet veel toegepast, maar in het buitenland des te meer. Zo zijn vrijwel alle stuwdammen ter wereld uitgerust met optische sensoren, die de eigenschappen van deze constructies continu in de gaten houden. De software van de Interrogator levert output die ook kan worden gebruikt in andere beheersystemen. www.faztechnology.com

35

GEOTECHNIEK - Juli 2016

De Interrogator produceert 1.000 lichtpulsen per seconde en fungeert tegelijkertijd als een uitleesunit voor de retoursignalen. Omdat er door dezelfde glasvezelkabel licht van verschillende frequentie kan worden gestuurd – lees: verschillende kleuren licht – kunnen verschillende grootheden (rillingen, kanteling, buiging, geluid en druk) tegelijkertijd worden gemeten. Bij een meetfrequentie van 1.000 Hz gebeurt dit met een nauwkeurigheid van 1/10.000ste millimeter. Een groot voordeel van glasvezel is verder dat er bij metingen geen drift optreedt. Drift is een soort verouderingsproces in een sensor, ten gevolge van elektrische invloeden. Bij dit verschijnsel begint een sensor na verloop van tijd een verschil te aan te geven, terwijl er in feite niets gebeurt. Bij glasvezel is hiervan geen sprake. De portfolio van Fugro bevat inmiddels glasvezelsensoren voor het meten van trillingen, hoekverdraaiingen (kanteling), buiging (microrek), geluid en druk.


BAM Infraconsult bv | Postbus 268 | 2800 AG Gouda | Tel. (0182) 59 05 10 | info@baminfraconsult.nl | www.baminfraconsult.nl BAM Infraconsult is ruim 30 jaar actief in het ontwerp, project management en uitvoering van projecten op het gebied van infrastructureel ontwerp, kust- en maritieme waterbouw. Vanuit onze vestigingen in Nederland, Dubai, Singapore, Jakarta en Perth werken wij aan projecten in binnen- en buitenland, veelal in opdracht van de sector Infra van Koninklijke BAM Groep nv, BAM International en externe opdrachtgevers. De onzekerheden die de ondergrond met zich meebrengt, creĂŤren naast risicoâ&#x20AC;&#x2122;s ook kansen voor het ontwerp en bouw van civieltechnische projecten. De afdeling Geotechniek speelt daarom een centrale rol bij de projecten van BAM Infraconsult en haar zusterbedrijven. BAM Infraconsult kenmerkt zich door betrouwbaarheid, deskundigheid, slagvaardigheid, blijvend onderscheidend en is onlosmakelijk verankerd in het bouwbedrijf. Dankzij deze mentaliteit zijn we zeer succesvol.

www.baminfraconsult.nl

Advertentie Geotechniek. nummer 3.indd 1

geotechniek _December_2015_v3.indd 71

14-11-2014 15:03:23

27/11/15 22:30


20E JAARGANG NUMMER 3 JULI 2016 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR GEBRUIKERS VAN GEOKUNSTSTOFFEN

Spelen met geokunststof 5; NGO-workshop 21 april 2016: geokunststoffen in waterkerende constructies

“De derde jeugd van de waterbouw”

Afgezonken folieconstructies in beperkt ruimtebeslag

KATERN VAN


Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

De collectieve leden van de NGO zijn:

Bonar BV Westervoortsedijk 73 6827 AV Arnhem Tel. +31 (0) 85 744 1300 Tel. +31 (0) 85 744 1300 Fax +31 (0) 85 744 1310 Fax +31 (0) 85 744 1310 info@bonar.com www.bonar.com

NAUE GmbH & Co. KG Gewerbestr. 2 32339 Espelkamp-Fiestel – Germany Tel. +49 5743 41-0 Tel. +49 5743 41-0 Fax +49 5743 41-240 Fax +49 5743 41-240 info@naue.com www.naue.com

TEXION Geokunststoffen NV Admiraal de Boisotstraat 13 B-2000 Antwerpen – Belgium Tel. +32 (0)3 210 91 91 Tel. +32 (0)3 210 91 91 Fax +32 (0)3 210 91 92 Fax +32 (0)3 210 91 92 www.texion.be www.geogrid.be

TenCate Geosynthetics Hoge Dijkje 2 7442 AE Nijverdal Tel. +31 (0)546-544 811 Tel. +31 (0)546-544 811 Fax +31 (0)546-544 470 Fax +31 (0)546-544 470 geonederland@tencate.com www.tencate.com/geonederland

Advert_Enkadrain_208x134mm_02_NL.pdf

1x formaat 208(b)x 134(h)

1

01-10-13

Baggermaatschappij Bonar BV, Arnhem Boskalis BV, Papendrecht CDR International BV, Rijssen Bonar BV, Arnhem Cofra B.V., Amsterdam Ceco BV, Maastricht Deltares, Delft Cofra Amsterdam EnviroB.V., Quality Control BV, Deltares, Delft Maarssen Fugro GeoServices BV, Leidschendam Leidschendam Geopex Products (Europe) BV, Genap BV, ‘s Heerenberg Gouderak Geopex Products (Europe) BV, Hero-Folie GouderakB.V., Zevenaar InfraDelft BV, Delft GeoTec Solutions BV, Den Dungen. Intercodam Infra BV, Huesker Synthetic BV,Almere Den Dungen Kem Products NV, InfraDelft BV, Delft Heist op den Berg Intercodam Infra BV,(B) Almere Kiwa NV, Rijswijk Juta Holland BV, Oldenmarkt Kwast Consult,NV, Houten Kem Products Movares Heist opNederland den Berg BV, (B) Utrecht Kiwa NV, Rijswijk

Naue & Co. KG, KwastGmbH Consult, Houten Espelkamp-Fiestel Movares Nederland BV, Utrecht Ooms Civiel BV, Avenhorn Naue GmbH & Co. KG, Prosé Kunststoffen BV, Espelkamp-Fiestel Leeuwarden Ooms Civiel BV, Avenhorn Quality Services BV,BV, Bennekom Prosé Geotechniek Robusta BV, Genemuiden Leeuwarden SBRCURnet, Rotterdam Quality Services BV, Bennekom T&F Handelsonderneming Robusta BV, Genemuiden BV, Oosteind Delft SBRCURnet, Ten Geosynthetics T&FCate Handelsonderneming BV, Netherlands BV, Nijverdal Oosteinde Tensar International, Ten Cate Geosynthetics ’s-Hertogenbosch Netherlands BV, Nijverdal Terre BV, Waddinxveen TensarArmee International, Van Oord Nederland BV, Gorinchem ’s-Hertogenbosch Voorbij Funderingstechniek BV, Terre Armee BV, Waddinxveen Amsterdam BV, Gouda Vulkan-Europe Witteveen + Bos, Deventer

09:30

Enkadrain®. De drainagemat voor o.a. parkeerdaken, pleinen en kelderwanden. Enkadrain draineert, filtreert en beschermt. De drukstabiliteit en langetermijnprestaties van Enkadrain zijn uitstekend. Daarnaast is Enkadrain licht, flexibel en eenvoudig te installeren.

Dra inag e ond er plei

n Sted elijk Museum

, Am sterdam

Bonar Westervoortsedijk 73 / 6827 AV Arnhem / T +31 85 744 1300 F + 31 85 744 1310 / info@bonar.com / www.bonar.com

42 38

Geokunst GEOKUNST - Oktober Juli 20162014


Van de redactie Beste Geokunst lezer, Het tweede artikel in GeoKunst betreft een geactualiseerde versie van het artikel ‘Afgezonken folieconstructies in beperkt ruimtebeslag’ van Rijk Gerritsen en mede auteurs, geschreven voor de International Conference on Geosynthetics (IGS) te Berlijn in 2014. Deel 1 van het artikel is in deze GeoKunst opgenomen en deel 2 zal in GeoKunst nummer 4 volgen. Het artikel geeft een mooi overzicht van de state of the art ontwerp- en uitvoeringskennis van afezonken folieconstructies met beperkt ruimtebeslag. De opgedane ervaringen in Nederland kunnen prima worden gebruikt bij projecten in het buitenland. In deze GeoKunst komen de inmiddels bekende concepten als U-polder en damwandpolder (zie foto 2) voorbij met opgedane ervaringen van projecten op verschillende locaties in Nederland. De uitvoeringsaspecten, kwalitatieve vergelijking van de verschillende methoden (onder andere beoordeling op kosten en duurzaamheid) en risico’s zullen in het volgende nummer worden behandeld.

Bron: Witteveen+Bos, 2016.

Op 21 april jl. is door de commissie Innovatie en Kennisoverdracht van de NGO de jaarlijkse workshop georganiseerd, inmiddels voor de 5e maal. Dit jaar was het thema ‘Geokunststoffen in waterkerende constructies’. De workshop vond plaats in een creatieve omgeving bij het Art Centre te Delft onder wederom zonnige omstandigheden. Zo’n vijftig geïnteresseerden met directe of indirecte affiniteit met geokunststoffen hadden zich aangemeld voor deze workshop. De dag is gestart met diverse presentaties over de theoretische achtergronden van geokunststoffen in waterkeringen en de actualiteit op het gebied van geosystemen voor dijkbekledingen en piping. Ook de recent uitgevoerde piping praktijkproeven bij het Waterschap Rivierenland zijn de revue gepasseerd. Na de voortreffelijke lunch gingen de deelnemers met de opgedane kennis aan de slag bij de uitvoering van de eigen praktijkproef met de pipingkisten. Het goede weer, de gemengde teams en de technische uitdaging zorgden voor creatieve oplossingen (zie foto 1) die ook daadwerkelijk werden getest onder toezicht van de deskundige jury. Na bekomen te zijn van deze praktijkervaringen volgde de uitwerking van een drietal cases met piping problematiek en macroinstabiliteit in de gemengde teams. Aan het einde van de middag volgde de plenaire terugkoppeling van de uitwerking van de cases onder begeleiding van de dagvoorzitter Wim Voskamp. De voor- en nadelen van de verschillende oplossingen werden tegen het licht gehouden en konden tijdens de afsluitende borrel nog verder worden doorgesproken. Dit in combinatie met het netwerken in de mooie tuin van het Art Centre. Het was een zeer geslaagde NGO bijeenkomst en we kijken alweer uit naar de workshop van volgend jaar! Het eerste artikel in deze GeoKunst van Suzanne van Eekelen en diverse mede auteurs gaat nader in op de achtergronden en resultaten van de workshop. Op de website www.ngo.nl kunt u de presentaties van de ochtendsessies downloaden.

Foto 2 – Voorbeeld folieconstructie damwandpolder . Van 25 t/m 28 september 2016 vindt het 6th European Geosynthetics Congres plaats. Na Maastricht (1996), Bologna (2000), München (2004), Edinburgh (2008) en Valencia (2012) is dit jaar Istanbul gastheer voor het congres. Vanuit Nederland zijn diverse abstracts voor de technische papers ingediend en zijn meerdere bedrijven als (sub-)sponsor betrokken. Het NGO bestuur is dan ook zeer verheugd dat mede door haar bijdrage een Engelstalige uitgave rondom dit congres verschijnt, vormgegeven en georganiseerd door uitgeverij Educom. Ik hoop u op het congres in september in Istanbul te mogen ontmoeten. Ik wens u veel leesplezier met deze GeoKunst, Erik Kwast, Eindredacteur GeoKunst

Foto 1 – Sfeerimpressie workshop NGO.

Coverfoto: Witteveen+Bos / Tom van der Put

Colofon

Geokunst wordt uitgegeven door de Nederlandse Geotextiel organisatie. Het is bedoeld voor beleidsmakers, opdrachtgevers, ontwerpers, aanvnemers en uitvoerders van werken in de grond-, weg- en waterbouw en de milieutechniek. Geokunst verschijnt vier maal per jaar en wordt op aanvraag toegezonden.

Eindredactie Redactieraad Productie

E. Kwast C. Brok A. Bezuijen ˘ M. Duskov F. de Meerleer Uitgeverij Educom BV

Een abonnement kan worden aangevraagd bij: Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO) Postbus 358 3840 AJ Harderwijk Tel. 085 - 1044 727 mail@ngo.nl www.ngo.nl

39

GEOKUNST - Juli 2016


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

ing. Piet van Duijnen Lid NGO Commissie: Innovatie en Kennisoverdracht, Geotec Solutions

ing. Erik Kwast Lid NGO Commissie: Innovatie en Kennisoverdracht, voorzitter NGO, Kwast Consult

ir. Wim Voskamp Voskamp Business Consultancy

dr.ir. Vera van Beek Deltares

prof.dr.ir. Adam Bezuijen Universiteit Gent en Deltares

Spelen met geokunststof 5;

NGO-workshop 21 april 2016: geokunststoffen in waterkerende constructies

ir. Bas Effing Waterschap Rivierenland

“De derde jeugd van de waterbouw”

"We zijn begonnen met de derde jeugd van geokunststoffen in waterkeringen", zei Wim Voskamp in de Inleiding voor de NGO workshop “Geokunstoffen en Waterkerende constructies”. Na 1953 bedachten we zinkstukken met geokunststof. Twintig jaar geleden geokunststof filters voor de Zeeuwse dijken. En nu zijn geokunststoffen een optie bij het piping-robuust maken van dijken! Om de kennis over de geokunststoffen in waterkeringen te delen, organiseerde de Nederlandse Geotextielen Organisatie NGO op 21 april haar vijfde creatieve sessie. Vijftig creatievelingen gingen op zoek naar geokunststof-oplossingen voor waterkeringen met een piping risico. De creatievelingen opereerden in 5 gemengde teams met deelnemers van de opdrachtgevers, aannemers, ingenieursbureaus en kennisinstituten. Vier jaar geleden organiseerde het NGO rondom hetzelfde thema ook al zo een sessie. Toen constateerden we dat een dijkverbetering slim kan worden ontworpen met geokunststoffen. Er waren ook toen al veel mogelijkheden bekend. In de praktijk zagen we geokunststoffen echter vooral gebruikt worden bij calamiteiten en gevaarlijke situaties. “En na de noodtoestand ruimen we de boel weer op, en brengen we de dijk weer terug in zijn oorspronkelijke deplorabele toestand”, aldus Martin van der Meer vier jaar geleden. En hoe is dat nu? Passen we de geokunststoffen nu wel permanent toe in de dijken? Zijn er nieuwe toepassingen?

Figuur 1 - Alternatieve piping proeven Dagvoorzitter Wim Voskamp trapte af en gaf een theoretische basis mee door ons mee te nemen langs de acht verschillende faalmechanismen van dijken. Adam Bezuijen nam het stokje over en ging in op filterconstructies onder steenbekledingen van dijken en geosystemen (zandzakken, tubes of containers). Adam belichtte hoe de techniek van het aanbrengen van geokunststoffen in deze toepassingen de laatste decennia nauwelijks is veranderd. Recent is er echter wel een omslag in geweest in de ontwerp regels voor geotextielen onder steenbekledingen (CUR 205). Ter validatie van de regels loopt in Gent een onderzoeksprogramma naar de schade die stortsteen geeft aan

40

GEOKUNST - Juli 2016

filterdoek. Met foto’s uit Dubai onderstreepte Adam Bezuijen het belang van dit onderzoek. Een andere mooie ontwikkeling is het aanbrengen van pipingschermen, een onderwerp waar de sprekers Vera van Beek en Bas Effing later nog op in gingen. Adam Bezuijen stelde verder dat verschillende ontwerp procedures nog onvoldoende zijn uitgekristalliseerd. En waarschuwt voor te weinig aandacht voor de ontwerpfase. Zo worden geosystemen wel eens aangeboden als een ‘goedkope’ oplossing waarna er wordt bezuinigd op ontwerpkosten. De gevolgen laat zich raden. Vera van Beek ging in op de theorie van piping en op hoe je het risico op piping kunt verlagen.


Samenvatting

Om de kennis over de geokunststoffen in waterkeringen te delen, organiseerde het NGO haar vijfde creatieve sessie op een mooie zonnige dag in april. Vijftig creatievelingen van opdrachtgevers, aannemers, ingenieursbureaus en kennisinstituten gingen op zoek naar geokunststof-

oplossingen voor waterkeringen met een piping risico. Nadat enkele sprekers een theoretisch ondergrondje hadden gelegd, voerden de deelnemers proefjes uit en werden vernieuwende oplossingen voor piping bedacht.

Figuur 2 - In de emmer staat water dat is aan gesloten op het model. Hierdoor ontstaat een verval van ongeveer 2 meter over de ‘dijk’. Die ‘dijk’ bestaat uit een glazen plaatje op een laag zand met eventuele anti-piping voorzieningen. Het ontstaan van piping is door het glazen plaatje zichtbaar. Onlangs promoveerde Vera van Beek op dit onderwerp. De traditionele oplossing is het aanbrengen van een binnendijkse pipingberm. Er zijn echter nog veel meer oplossingen denkbaar, die allemaal neerkomen op één van de volgende aanpassingen: (1) het verlengen van de horizontale of verticale kwelweg, (2) het verkleinen van het verval of (3) het gecontroleerd aflaten van water en daarbij voorkomen dat het zand uitspoelt. Na een prikkelende opening door de dagvoorzitter bestrijdt Bas Effing het beeld dat waterschappen puur bestaan uit mokkende oude mannen die in het verleden zijn blijven hangen. In het verleden waren de mensen echter ook niet dom en sommige tradities zetten zich nou eenmaal door, omdat ze keer op keer effectief zijn gebleken. Waterschappen zijn echter

anno 2016 toch wel in voor iets nieuws. Piping is bijvoorbeeld een hot item geworden sinds de gewijzigde rekenregel. Veel dijken blijken veel piping-gevoeliger dan gedacht: “we rekenen alles aan gort”. En daarom vertelde Bas Effing hoe Waterschap Rivierenland twee praktijkprojecten heeft opgestart. Daarbij is een heel proces doorlopen, waarin een idee eerst op kleine schaal wordt beproefd, waarna het op steeds grotere schaal wordt uitgevoerd. Daarbij zijn meer dan alleen technische aspecten afgewogen. Uiteindelijk heeft dat geleid tot de oplossing, waarbij een verticaal zanddicht geotextiel wordt aangebracht. Aan de markt is gevraagd of zij hiervoor machines kunnen ontwikkelen. Van den Herik heeft hiervoor een grondfrees doorontwikkeld, waarbij tegelijk het geotextiel wordt ingebracht. Boskalis kiest voor het wegdrukken van stalen cassettes, waarin

41

GEOKUNST - Juli 2016

Figuur 3 - Simon Duivenvoorde (Provincie Zuid-Holland) verhoogt het verhang een geotextiel zit gespannen. Creatief piping oplossen Het op papier verzinnen van oplossingen voor piping is één, de praktische toepassing is twee. De 5 groepen werden uitgedaagd om met maatregelen het risico van piping onder een modeldijkje te verlagen. Hiervoor had Piet van Duijnen van tevoren vijf proefbakken in elkaar geklust, daarbij van advies voorzien door Vera van Beek. De groepen moesten hun bouwmaterialen, zoals damwanden of geokunststoffen, kopen voor speciale NGO-euro’s: hoe meer CO2 belasting, hoe duurder de bouwmaterialen. Het goedkoopste model dat door de jury werd goedgekeurd en dat bij 2 m verval geen piping liet zien zou de winnaar zijn. In alle proeven kon het zandpakket een onge-


mer: de pipe begint immers bij een uittreepunt benedenstrooms van de dijk. Zo heeft de pipe minder kans om te groeien. Drie modellen lieten geen piping zien. De eerste van deze drie bleek één van de oplossingsrichtingen van Vera wel heel erg letterlijk te hebben genomen: zij hadden een prop in de waterslang aangebracht waardoor het verval niet kon worden aangebracht over het zandpakket. Een uiterste vorm van creativiteit. Of valt dit meer onder de categorie ‘de boel belazeren’? Een dilemma waar de jury twee jaar geleden ook al mee werd geconfronteerd. Dit jaar liet de jury zich echter niet vermurwen en de groep werd gediskwalificeerd. Voor de aardigheid herhaalden we de proef op dit model nog een keertje zonder prop. Het model bleek verrassend goed te voldoen. Bovendien had deze groep veruit de goedkoopste oplossing: ze hadden het zand bijzonder goed verdicht, en geen enkel materiaal gebruikt waarvoor ze hadden moeten betalen.

Figuur 4 - Zandmeevoerende wel. Onder het glas is groen-gekleurd ‘geotextiel’ midden onder de ‘dijk’ zichtbaar. Rechts: NGO-euro’s.

De laatste groep had een heel originele oplossing bedacht. Zij volgden niet een van de standaardoplossingen, maar brachten een horizontale drain aan onder de dijk, gemaakt van geotextiel. Hierdoor ontstond er een gecontroleerde kortsluiting zodat het water door de ‘veilige’ drain heen ging zonder zand mee te nemen. In de praktijk zou zo een kunstmatige pipe worden aangesloten op een kwelsloot. Dit idee was beslist het meest creatieve idee, maar stuit in de praktijk op een aantal bezwaren. Er kunnen lekwegen ontstaan langs maar de drain. Of de drain kan gaan lekken waardoor lokaal een hoge grondwaterstand ontstaat met mogelijk macrostabiliteits-problemen tot gevolg. En dat allemaal nog los van het feit dat er een gat in de dijk zit.

Figuur 5 - De winnende groep woon hoog verval keren. Dit kan niet helemaal aan de maatregelen gelegen hebben. Dat blijkt wel uit recent uitgevoerde proeven voor de toepassing van het geotextiel (Förster, 2013), waar bij een even grote opstelling veel lagere kritieke vervallen zijn bereikt. Vermoedelijk speelde de verzadigingsgraad van het zandpakket een rol: de doorlatendheid neemt sterk af met het afnemen van de verzadiging. Onbedoeld hebben de deelnemers dus een aanvullende maatregel

De tweede van de drie groepen zonder piping had niet 1 maar 2 verticale pipingschermen aangebracht. Het toepassen van twee schermen werkt in theorie niet beter dan 1 scherm. Hier was dus geld verspild, maar de proefopstelling voldeed wel.

toegepast: het verlagen van de doorlatendheid door het inbrengen van lucht! Bij twee van de vijf groepen trad ondanks hun preventieve maatregelen toch uiteindelijk piping op bij het toegepaste verval, zie Figuur 4. Beide modellen hadden een verticale geotextiel toegepast. De ene groep deed dat midden onder de dijk, de andere deed dat benedenstrooms van de dijk. Dat laatste is slim-

42

GEOKUNST - Juli 2016

De jury liet zich echter door deze details niet van de wijs brengen. De oplossing was creatief bedacht, de goedkoopste van de niet-gediskwalificeerde oplossingen waar geen piping optrad en daarom heeft de jury deze groep uitgeroepen tot winnaar van de dag! Gefeliciteerd groep 5: Arthur Roodbol (Terre Armee), Ed Berendse (RWS), Ilse Marieke Molenaar (Sweco), Jeroen Buijs (FL Liebregts),


SPELEN MET GEOKUNSTSTOF 5; “DE DERDE JEUGD VAN DE WATERBOUW”

vijf teams drie cases voor. Na een uitgebreide lunch en het uitvoeren van de proef zijn de vijf teams intensief gaan discussiëren over deze cases. Onder leiding van dagvoorzitter Wim Voskamp zijn de cases tenslotte met de hele groep bediscussieerd. Case 1 Dijk met piping problematiek De vier genoemde oplossingsrichtingen (kwellengte verlengen, minder verhang, zandtransport verhinderen, kortsluiting maken voor het water) kregen allemaal diverse varianten. Het verlengen van de kwellengte werd op twee manieren aangedragen: een kunststof damwand of een horizontaal waterdicht folie buitendijks. Het verval over de dijk werd verkleind door binnendijks water te zetten tijdens hoogwater, bijvoorbeeld door met tubes een soort binnenmeertje te creëren. Het verhinderen van zandtransport door benedenstrooms een doorlatend verticaal scherm aan te brengen kreeg verschillende gezichten: een poreuze kunststof, een geokunsstof of zelfs een compleet expansie-filtermatras, dat zou moeten worden aangebracht met een methode à la Van der Herik. Sommigen vonden verticaal aanbrengen te lastig, en kozen voor een horizontaal ingegraven geotextiel binnendijks. Voldoende dekking erop voorkomt opbarsten en erachter komt eventueel een extra dijk.

Figuur 6 - Case 1: dijk met piping problematiek

Kortsluiting van de waterstroming kreeg twee gezichten: een pipe door de dijk heen met buitendijks een vlotter en binnendijkse een kwelsloot, of het toepassen van een verticale buis binnendijks. De eventuele bezwaren tegen kortsluiten noemden we eerder in dit artikel. Case 2 Dijk met onvoldoende binnenwaartse macrostabiliteit (STBI) in nabijheid bebouwing Deze case nodigde uit voor enkele vrij ludieke oplossingen. Zo was er een groep die veronderstelde dat het huis mooi is, maar wel onbewoond. Dan kan het huis worden volgestort met beton. Resultaat is een mooie kering die wat meer kost en wat meer CO2 footprint oplevert, maar staat als een huis! Anderen stelden voor de bebouwing op te vijzelen, of de dijk recht te rekenen met behulp van bewezen sterkte of reststerkte. De dijk kan worden verbreed met behulp van geokunststoffen: een verticale wand van gewapende grond (want wie wil er nou niet naast een grondmuur wonen), vernageling van het binnentalud, of door gebruik van geotubes.

Figuur 7 - Case 2: Dijk met onvoldoende binnenwaartse macrostabiliteit (STBI) in nabijheid bebouwing Joost Verschuure (Provincie Zuid-Holland), Joris van den Berg (Bonar), Raoul Broekens (GeoBest), Tim de Bruin (TenCate) en Vincent

Bosch (BAM)! Er moest meer gebeuren dan spelen met zand, water en wapening alleen. Erik Kwast legde de

43

GEOKUNST - Juli 2016

Ruimte voor de dijk is ook een optie, door het verleggen van de dijk in rivierrichting. Wel met compensatie van het verloren doorstroomprofiel


natuurlijk. De waterontspanner tenslotte, met behulp van geotextiel omhulde kolommen natuurlijk, vormt een bronbemaling van het watervoerend pakket. Case 3 Dijk met piping problematiek - calamiteit Het is nacht, het is slecht weer, het waait, het is koud en het hagelt en regent. Er worden meerdere wellen geconstateerd bij een boer op het terrein. Gelukkig ligt er bij de boer een

waterdichte geotube klaar. De brandweer heeft de sleutel en pompt de geotube vol met water waardoor er een soort halve cirkel om de zwakke plekken heen komt te liggen. Een noodoplossing om een binnenmeertje te kunnen creëren. Als er een wel wordt gezien, dan moet die wel in stand worden gehouden, en niet worden afgedicht. Met opkisten wordt de waterstand lokaal verhoogd, waardoor het verhang over de kering wordt verkleind. Elders kunnen dan

nog wel wellen ontstaan. Dit is een van de redenen waarom opkisten niet altijd toereikend is. Maar het moet een punt blijven waar het water af kan stromen. Afdichten van de wel zou de waterdruk onder de deklaag nog verder opvoeren, waardoor er vrijwel zeker elders opbarsten volgt en welvorming zou ontstaan. Dat opkisten kan met zandzakken maar er zijn ook creatieve oplossingen bedacht, zoals opblaasbare ringen (donuts), een kunststof buis die in de wel wordt geschoven, kunststof nooddammen of bigbags. Dankwoord De bestuursleden van het NGO willen Piet van Duijnen van Geotec Solutions en Voets Gewapende Grond bedanken voor het op maat maken en ter beschikking stellen van vijf proefopstellingen en het transport daarvan. En Ferry Schenkeveld van Deltares voor het ter beschikking stellen van zijn ‘piping emmers’ waarmee de opstellingen konden worden getest. Referentie - U. Förster, M.P. Harkes, V.M. van Beek, W. J. Post, B.J. van den Kolk , R.J. Termaat (2013): Onderzoek naar de werking van geotextielen als pipingremmende maatregel (Hoofdrapport). Deltares rapport 1206806-000-GEO0014.

Figuur 8 - Case 3: Dijk met piping problematiek - calamiteit

Figuur 9 - Sfeerimpressie.

44

GEOKUNST - Juli 2016


Afgezonken folieconstructies in beperkt ruimtebeslag Ondergronds bouwen met geokunststoffen

Figuur 1 - Folieconstructie U-polder met tijdelijke damwanden. Inleiding Folieconstructies kunnen worden toegepast als een kunstmatige waterdichte afsluiting bij ondergrondse constructies voor weg, spoor- en waterwegen. Voorbeelden van civiele toepassingen zijn toeritten van tunnels, aquaducten en verdiepte liggingen van wegen (onderdoorgangen) maar ook binnenstedelijke projecten als het aanleggen van parkeergarages. In Nederland zijn er ervaringen met het afzinken van folieconstructies tot maximaal 27 meter onder het maaiveld. De functie van de folieconstructie is het creĂŤren van een kunstmatige waterkering op de bodem van de bouwput. Wanneer de folieconstructie is aangevuld met zand, wordt de grondwaterstand in de bouw-

put verlaagd tot een lager niveau dan buiten de bouwput. Hierdoor wordt als het ware een kunstmatige polder gecreĂŤerd, zie figuur 4. De meest eenvoudige manier om folieconstructies aan te brengen is in een open ontgraving. Uitvoering van ondergrondse constructies met een onderwater talud van 1 : 3 (verticaal: horizontaal) kan resulteren in extreem grote ontgravingoppervlaktes, met afmetingen tot 250 meter breed en 800 meter lang, zie als voorbeeld figuur 5 van het aquaduct RW31 Langdeel. Dit ruimtegebruik kan alleen worden toegepast in dunbevolkt buitengebied met weinig obstakels. In stedelijk gebied is deze ruimte veelal niet

46

GEOKUNST - Juli 2016

Ing. R.H. Gerritsen Witteveen+Bos

drs. D.H. van Regteren Genap

R.H. Knulst Rijkswaterstaat

Bron: Witteveen+Bos, 2016.

DEEL 1

beschikbaar, doordat er op korte afstand vaak gebouwen, ondergrondse constructies, spoorlijnen, wegen of kabels/leidingen aanwezig zijn. De breedte van de folieconstructie kan daarbij beperkt worden door de folieconstructie af te zinken tegen verticale damwanden (bouwputwanden). Werkmethode en materialen Een voordeel van het afzinken van folieconstructies bij ontgravingen is dat het niet nodig is om grondwater te ontrekken. Afzinken minimaliseert de mogelijke impact op de omgeving. Hierbij moet gedacht worden aan bijvoorbeeld de omgevingsinvloed ten gevolge van deformaties (zetting) of verdrogingeffecten.


Samenvatting

Bron: Witteveen+Bos, 2016.

Folieconstructies kunnen worden gebruikt voor waterdichte afsluitingen van ondergrondse constructies. Vanwege de hoge grondwaterstand in Nederland zijn diepe en grootschalige folieconstructies over het algemeen afgezonken. Dit geeft vaak problemen met het ruimtebeslag, aangezien in stedelijke gebieden de beschikbare realisatieruimte beperkt is. De breedte kan beperkt worden door gebruik te maken van ontwerp concepten als de U-polder en de damwandpolder. Als vervolg op praktijkproeven in het verleden zijn verschillende projecten inmiddels succesvol uitgevoerd. Het

Bron: Houten, Genap, 2014.

Figuur 2 - Folieconstructie damwandpolder.

Figuur 3 - Afzinken van de folieconstructie met drainage en watercirculatie.

47

GEOKUNST - Juli 2016

succes hangt af van een integrale aanpak ten aanzien van ontwerp- en uitvoeringsaspecten, risicobeheersing en kwaliteitsborging tijdens de uitvoering. De bouwmethode is vaak gebruikt en geschikt in Nederlandse omstandigheden, echter heeft ook zeker potentie voor buitenlandse projecten. Dit artikel betreft het eerste deel uit een serie van twee.


De materiaaleigenschappen en de kwaliteitsnormen voor het PVC-p folie zijn in tabel 1 weergegeven. Normaliter wordt de folieconstructie geprefabriceerd in een fabriek van losse foliebanen tot een grote samengestelde oppervlakte. Het voordeel hiervan is dat de omstandigheden in de fabriek optimaal zijn voor het verbinden van de folie. Door 2 meter brede rollen PVC-p folie aan elkaar te maken met hete bout of hoog frequente lassen, kan in de fabriek de exacte 3-dimensionale vorm van de bouwput gemaakt worden. Zo mogelijk wordt het PVC-p folie in één geheel naar de bouwplaats vervoerd. Bij eerdere projecten zijn folieconstructies geprefabriceerd in delen tot een oppervlakte van circa 5000 m². Wanneer de folie te groot wordt om als een geheel uit te voeren, kan deze ook in verschillende subdelen vervoerd worden en op locatie aan elkaar gelast worden. Hierbij wordt gebruik gemaakt van kanaallasmachines en testkanalen. Deze testkanalen worden vervolgens met luchtdruk getest op lekken. De folieconstructie wordt opgevouwen op een harmonicamanier, waardoor het foliepakket op eenvoudige wijze te ontvouwen is. Door de verticale begrenzing zal het foliepakket zorgvuldig moeten worden voorbereid. Voor het aanbrengen van de folie kan gebruik worden gemaakt van een speciaal ponton. De folie kan tevens met behulp van lierconstructies vanaf de zijkanten of kopse kant op het

water worden getrokken. Deze werkmethode wordt tegenwoordig het meest toegepast voor het aanbrengen van een folieconstructie in den natte. Het positioneren van de folieconstructie gaat met behulp van drijflichamen bevestigd aan de folie. Door de luchtdruk in de drijflichamen weg te nemen en grondwater van onder de folie boven op de folie te pompen, begint de folieconstructie te zinken. Door het opzetten van een lichte wateroverhoogte zal de folie goed aanliggen tegen de ondergrond en wanden. Voor het verkrijgen van zekerheid kan hierna de lekdichtheid worden getest door middel van een geoelektrische of geofysische lekdetectiemeting (CUR 221, 2009). Concepten Rijkswaterstaat en verschillende marktpartijen hebben een aantal concepten ontwikkeld en proeven uitgevoerd om het ruimtebeslag van folieconstructies te beperken. Hoewel de concepten circa twintig jaar geleden zijn ontwikkeld, kunnen deze nog steeds worden gezien als innovatief ten opzichte van traditionele bouwmethoden met onderwater beton en trekpalen. De belangrijkste concepten hierbij zijn: 1. Folieconstructie U-polder 2. Folieconstructie damwandpolder

De concepten worden hieronder in meer detail beschreven. Om de haalbaarheid van de concepten te bewijzen zijn in het verleden verschillende praktijkproeven uitgevoerd. Als vervolg hierop zijn de concepten doorontwikkeld, en zijn de afgelopen jaren verschillende projecten succesvol gerealiseerd met deze bouwmethoden. Concept U-polder De U-polder is een folieconstructie die zo min mogelijk gebruik maakt van harde constructieve elementen, zoals damwanden en beton. Het bouwproces begint met het plaatsen van de tijdelijke grondkerende constructies, bijvoorbeeld tijdelijke stalen damwanden en daarna het uitgraven van de bouwput in den natte tot de aanbrengdiepte van de folieconstructie. De folieconstructie wordt gemaakt in een U-vorm, met hierbij een horizontaal deel tussen de wanden. Het concept van de U-polder is weergegeven in figuur 1. De verticale stabiliteit wordt behaald door de ballastlaag van aanvulmateriaal op de folie. Tijdens de uitvoering wordt de horizontale stabiliteit behaald door een primaire stalen damwand toe te passen, zo nodig verankerd met groutankers. Deze constructieve onderdelen zijn tijdelijk en kunnen na de uitvoering verwijderd worden. Na ontgraving van de bouwkuip kan een secundaire permanente voorzetwand worden

Tabel 1: Eigenschappen foliemateriaal Aquatex® - polyvinylchloride (PVC-p) Gegevens

Normen

Eenheid

Waarde

Dikte

mm

1,0-1,1

Gewicht

gr/m²

± 1300

Dichtheid

DIN 53479

gr/cm³

1,25 ± 0,03

Treksterkte (L/T)

DIN 53455

N/mm²

≥ 18

Rek bij breuk (L/T)

DIN 53455

%

≥ 300

Scheur weerstand (L/T)

DIN 53363

N/mm

≥ 100

%

≤2

Dimensionele stabiliteit (6 uur bij 80°) DIN 53377

Figuur 4 - Afgezonken folieconstructie met natuurlijke taluds en brede ontgraving.

48

GEOKUNST - Juli 2016

Bron: Witteveen+Bos, 2016.

Door gebruik van PVC-p foliemateriaal met een iets hoger volumiek gewicht dan water, zal de folie door zijn eigen gewicht willen zinken. Met gebruik van drainagebuizen op de bodem en taluds van de bouwput, wordt het water van onder de folie naar de bovenzijde gepompt waardoor het water binnen de foliekuip iets hoger staat dan het water buiten de bouwput. Door het circuleren van grondwater zal de folieconstructie geleidelijk en op een beheerste wijze afzinken, zie hiervoor figuur 3.


Concept damwandpolder De damwandpolder is een folieconstructie welke geplaatst wordt tussen twee permanente grondkerende constructies (bv. stalen damwanden). Het ruimtebeslag wordt zoveel mogelijk beperkt door gebruik te maken van een constructieve secundaire stabiliteitswand aan de binnenzijde van de folieconstructie (De Vries, et. al, 2001). Het concept van de damwandpolder is te zien in figuur 2.

Figuur 5 - Folieconstructie in open ontgraving drijvend op het wateroppervlak voor afzinken. Tabel 2: Constructiebreedte van de bouwput (verdiepte wegligging met 4 rijbanen, 4 meter onder maaiveld) Concept variant

Wegbreedte [m]

Aanvullende eenzijdige constructiebreedte [m]

Totale constructiebreedte [m]

1. Beton en damwanden (traditioneel)

18

2

22

2. Natuurlijke polder (natuurlijk talud, gebruik van grondlagen)

18

12

42

3. Folieconstructie met natuurlijk talud

18

21

60

4. Folieconstructie U-polder

18

6

30

5. Folieconstructie damwandpolder

18

2

22

Opmerking: voor de genoemde varianten kunnen tijdelijke of permanente verankeringen nodig zijn voor de grondkerende constructies (methoden 1, 4 en 5). Het ruimtebeslag van de ondergrondse verankeringen is niet meegenomen in de bovenstaande vergelijking.

De primaire wanden kunnen afhankelijk van de omstandigheden worden verankerd met groutankers. Na een natte ontgraving tussen de damwanden en bescherming van de damwanden, wordt de folieconstructie afgezonken in een U-vorm. De verticale stabiliteit wordt verzekerd door het aanbrengen van aanvulmateriaal met zand als ballastlaag. De secundaire wand wordt geïnstalleerd wanneer de ballastlaag is aangebracht. De secundaire wand bepaalt het visuele beeld van de polder tijdens de gebruiksfase. Met een architect kan het visueel gewenste eindbeeld gedefinieerd worden door keuze van materiaal, motieven en gewenste overgangen. Een zeer belangrijke voorwaarde voor het ontwerpconcept is het overbrengen van de constructieve krachten vanuit de secundaire wand. Deze krachten moeten opgenomen worden door inbedding in het ballastmateriaal aan de onderzijde en een constructieve verbinding tussen de secundaire en primaire wand aan de bovenzijde.

Figuur 6 - Afzinken van folieconstructie vanaf een speciaal ponton.

49

GEOKUNST - Juli 2016

Bron: praktijkproef Ouddorp, Rijkswaterstaat, 1995.

geplaatst, deze bestaat uit vlakke profielen. De folie wordt vervolgens afgezonken en bevestigd aan de permanente voorzetwand. Tussen de tijdelijke en permanente wand kan een afsluiting worden aangebracht van cement-bentoniet. Na het aanvullen met zand kan binnen de folieconstructie het polderpeil worden ingesteld. De horizontale stabiliteit kan in de bouwfase beheerst worden door het grondwater tussen de tijdelijke en permanente voorzetwand te onttrekken, waardoor de waterdruk achter de verticale folie wordt verlaagd of geheel wordt weggenomen. Door de cement-bentoniet afsluiting wordt het debiet in deze tijdelijke fase beperkt, met beperking van mogelijke omgevingseffecten. Voor de afbouw wordt de horizontale stabiliteit van de folieconstructie bereikt met een grondkering aan de binnenzijde van de folie. Vanuit geotechnisch oogpunt is dit de ‘actieve’ gronddruk aan de kant van de folieconstructie. Deze kering kan op verschillende manieren uitgevoerd worden, bijvoorbeeld een betonnen L-wand of een gewapende grondconstructie. De kering aan de binnenzijde bepaalt het visuele beeld van de U-polder.

Bron: Aquaduct RW31 Langdeel, Genap, 2008.

AFGEZONKEN FOLIECONSTRUCTIES IN BEPERKT RUIMTEBESLAG


Eventueel resterende horizontale krachten kunnen worden overgebracht naar de groutankers achter de primaire wand. Duurzaamheid Speciale aandacht moet worden gegeven aan bescherming van de folieconstructie tegen de gevolgen van calamiteiten met een uitslaande brand of agressieve vloeistoffen. Hoewel het risico op dergelijke calamiteiten klein is, dient voor constructies met een lange ontwerplevensduur (50 tot 100 jaar) of hoge RC-klasse goed nagedacht te worden over beschermingsmaatregelen voor de folieconstructie. Bescherming tegen mogelijk hoge temperaturen van brand kan worden gedaan worden door de voorwand te voorzien van een brandwerende bekleding. Tevens zou de afstand tussen beide wanden vergroot kunnen worden. Met een grotere gronddekking wordt hiermee een natuurlijke isolatie aan de voorzijde van de folieconstructie verkregen. Met behulp van eventuele brandproeven kan de effectiviteit van de maatregelen worden getoetst. Voor calamiteiten met agressieve vloeistoffen (tankwagens) kan een calamiteitenfolie worden aangebracht. Op locaties met een hoog risicoprofiel moet er extra aandacht gegeven worden aan de berekeningen, materiaal specificaties en detaillering van de folieconstructie. Vergelijking ruimtebeslag In tabel 2 is een vergelijking van het ruimtebeslag bij verschillende constructiemethoden van een vierbaansweg in een verdiepte ligging van circa vier meter onder maaiveldniveau uitgewerkt. Dit voorbeeld laat zien dat het ruimtebeslag van de folieconstructie dam-

wandpolder zeer vergelijkbaar is met die van de traditionele bouwmethode met damwanden en beton. Een folieconstructie U-polder heeft meer ruimte nodig doordat er natuurlijke taluds of keermuren aanwezig zijn. Deze constructiemethode gebruikt echter alsnog minimaal een factor 2 minder ruimte dan een open ontgraving. Vergelijkingen met onder andere de breedte zijn ook eerder beschouwd in een afstudeeronderzoek van Aartsen, 1995. Praktijkproef U-polder Ouddorp Het U-polder concept is door Rijkswaterstaat naar voren gebracht om hiermee een kostenbesparing te realiseren ten opzichte van traditionele bouwmethoden (betonconstructies, onderwater beton). In samenwerking met drie bouwbedrijven is in 1995 een praktijkproef uitgevoerd bij de N57 in Ouddorp, Zuid Holland. De belangrijkste onderdelen die daarbij onderzocht zijn betreffen het aanbrengen van de folie tegen een verticale wand onderwater, risico’s op beschadiging en stabiliteit van de U-polder. Met de praktijkproef werd vastgesteld dat het haalbaar was om de folieconstructie succesvol onderwater aan te brengen (zie figuur 6). Met behulp van een additionele stalen voorzetwand was het mogelijk om de folie verticaal af te zinken en werd het risico op beschadiging van de folie beheerst (Van de Ruit et. al., 1995). Praktijkproef damwandpolder Voorburg In 2001 werd door Rijkswaterstaat een praktijkproef uitgevoerd voor de haalbaarheid van een damwandpolder. Het belangrijkste doel van de praktijkproef was onderzoek te doen naar een tweetal kritische uitvoeringsaspecten:

50

GEOKUNST - Juli 2016

Bron: Witteveen+Bos, 2016.

Figuur 7 - Verticale begrenzing in combinatie met natuurlijk talud als projectspecifieke oplossing.

1. Realisatie van een vlakke voorzetconstructie voor de constructieve damwanden met een economisch en relatief eenvoudige ontwerp. 2. Beheersing van risico’s met betrekking tot de waterdichtheid van de folieconstructie tijdens de installatie van een tweede wand door het gebruik van een woven en non-woven geotextiel. Tijdens de praktijkproef zijn verschillende manieren getest om de damwandkassen af te schermen met wapeningsnetten in plaats van platte profielen met drainagegaten. Tijdens de proef zijn verschillende configuraties getest van stalen wapeningsnetten variërend in staaf diameter en openingsgrootte. Het resultaat is eerder gepubliceerd in het blad Geotechniek (Hemelop, 2002). De conclusies waren dat het mogelijk zou moeten zijn om de holle damwandkassen af te schermen met verstevigde netten met daarnaast aan weerszijde van de folie een extra geotextiel. Een non-woven geotextiel op de wapeningsnetten minimaliseert het risico op beschadiging van de folie door scherpe randen en voorkomt dat de waterdichte folie tussen de openingen van de staven wordt gedrukt. Een geweven geotextiel aan de voorzijde beschermt de folie tegen hoge trekkrachten die optreden door het aanvullen met zand en installatie van de secundaire wand op korte afstand van de folie. Deze secundaire damwand is tijdens de proef geïnstalleerd op variërende afstanden van 0,35 tot 1,0 m van de primaire damwand. Het effect van de installatie werd gemeten door verplaatsingssensoren op het geweven geotextiel. De maximale rek in het geotextiel was tijdens het aanvullen 2 tot 2,5%. Bij de installatie van de secundaire


AFGEZONKEN FOLIECONSTRUCTIES IN BEPERKT RUIMTEBESLAG

Specifieke toepassingen Bij folieconstructies wordt er vaak vanuit gegaan dat aan weerszijden dezelfde constructiewijze wordt toegepast. Echter, het is ook mogelijk om verschillende bouwwijzen te combineren (zie figuur 7). Met aanpassingen kan het ontwerp worden ingepast aan projectspecifieke omstandigheden. Zo kan bij een lokale beperkte ruimte aan 1 zijde van het werk een ander concept worden toegepast. Wanneer een obstakel gepasseerd is, daarbij eventueel weer worden overgegaan naar een grotere constructiebreedte. Met een geleidelijke overgang van verticale begrenzingen naar een natuurlijk talud, dient er grote aandacht besteed te worden aan de wijze hoe de folie hierin geplaatst moet worden. Dit om te voorkomen dat er in de folie ongewenste grote trekkrachten en rekken optreden. Eerder werden de innovatieve folieconstructies alleen toegepast bij infrastructurele projecten. Echter, ook in andere projecten is er veel potentie voor toepassing van folieconstructies. Afgezonken folieconstructie kunnen ook worden toegepast bij ondergrondse parkeergarages of andere grote kelders. In Nederland zijn er verschillende referentieprojecten waar bouwputten met behulp van folieconstructies van een tijdelijke waterafdichting zijn voorzien. Voorbeelden hiervan zijn projecten in Kampen en Hilversum (zie figuur 8). Tevens kunnen ze worden gebruikt als tijdelijk afsluitende laag voor de realisatie van ondergrondse tanks en bassins. Denk hierbij aan waterzuiveringsinstallaties. Naast tijdelijke toepassingen kunnen folieconstructies ook gebruikt worden voor permanente waterafsluiting van ondergrondse constructies. Hierbij moet aandacht gegeven worden aan de detaillering van het bevestigingsysteem, de kwaliteit van het toegepaste materiaal, duurzaamheid van de folie en robuuste drainagefaciliteiten (afvoer hemelwater en lekwater). Conclusies De breedte van een folieconstructie kan met behulp van verticale begrenzingen aanzienlijk beperkt worden. Dit artikel laat twee concepten zien met folieconstructie met verticale begrenzingen: de U-polder en de damwandpolder. De damwandpolder kan nagenoeg dezelfde constructiebreedte hebben als een traditionele werkwijze met een betonconstructie. Folieconstructies met verticale begrenzingen gebruiken aanzienlijk minder ruimte dan traditionele folieconstructies onder een talud met open ontgra-

Figuur 8 - Bouwput met een afgezonken folieconstructie in aanleg. ving. Door vermindering van de breedte is het mogelijk om folieconstructies toe te passen bij lastige situaties, waarin de beschikbare ruimte beperkt is, zoals een stedelijke omgeving. Dit artikel laat de volgende voordelen zien van folieconstructies met verticale begrenzingen: •  Het minimaliseren van de aanlegkosten en constructiebreedte. •  Goede kwaliteitsborging door prefabricatie van de folieconstructie in fabrieksomstandigheden (off-site) en mogelijke inzet van een lekdetectiemethode. • Minimaliseren van omgevingseffecten: geen grootschalige verlaging van de grondwaterstand door bemaling, beperking omvang funderingswerken en vermindering geluidsoverlast. •  Duurzaam bouwen, beperking CO2 uitstoot, beperking van gebruik primaire en milieubelastende bouwstoffen. In de volgende editie van Geokunst zal deel twee van het artikel worden opgenomen. In dit tweede en laatste deel zal worden ingegaan op een verdere vergelijking van de concepten in de constructiemethode, bouwkosten en risico's. Tevens wordt ingegaan op verschillende projectervaringen, waaronder de recent gerealiseerde Doornboslaan in Breda. Meer informatie over folieconstructies in verdiepte infrastructuur kan worden verkregen tijdens een cursus georganiseerd door PAO techniek en management, zie https://paotm.nl/nl/.

51

GEOKUNST - Juli 2016

Bron: Hilversum, Genap, 2002.

wand op korte afstand kwam hier nog circa extra 0,5% rek bij.

Referenties - Ruit, van de, G.M. januari 1995, Rapportage proefproject U-polder, Rijkwaterstaat. - Aartsen, R.J., augustus 1995, De economische haalbaarheid van de U-polder als nieuwe methode voor het verdiept aanleggen van wegen, TU Delft. -  Vries, de J, Jansen W, januari 2001, Damwandpolder: Een innovatieve manier voor een verdiepte aanleg, Cement. - Hemelop, D.W., Oktober 2002, Praktijkproef damwandpolder, Geotechniek. -  CUR 221, 2009, Folieconstructies voor verdiepte infrastructuur. - Meester, H, Gerritsen, R.H., 2009, Folieconstructies met damwand- en U-polder in Assen, Land+Water. -  Gerritsen, R.H., 2012, Innovatieve ondergrondse constructies: folieconstructies in beperkte ruimte, Centrum voor ondergronds bouwen (COB), presentatie jaarcongres COB. -  Gerritsen, R.H., Van Regteren, R.H, Knulst, R., 2014, Submerged geomembrane systems: innovative polder-constructions in limited space, Geo-art, special edition / Proceedings, 10th International Conference on Geosynthetics, Berlin. Copyright figuren: zie bronvermelding bij figuren.


EC T O E

BLAD G K A

IEK HN

20 JAAR V

Profile for Uitgeverij Educom

Geotechniek juli 2016  

Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

Geotechniek juli 2016  

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