Complete pdf - GeoTechniek

inclusief

Keverling Buisman

lezing 2009

13 E J A A R G A N GN U M M E R 5N O V E M B E R 2 0 0 9

GEO

TEC

HN

IEK

DA

G20

09T

HE

MA

-UIT

GA

VE

BA

AN

BR

EK

EN

D

75 JAA

R75 JA

AR

GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009 1

Voor u ligt de speciale uitgave van het blad Geotechniek in hetkader van de Geotechniekdag 2009. Het doet ons genoegendit blad op de dag zelf te kunnen uitbrengen, hetgeen medemogelijk gemaakt wordt door de latere datum, waardoor ermeer tijd beschikbaar is ten opzichte van het oktobernummer.We zijn erg blij dat we alle presentaties van deze dag in het bladhebben kunnen verwerken.Zoals altijd heeft de Geotechniekdag weer een bijzonder thema.Deze keer is dat: ‘baanbrekende’ ontwikkelingen in de geo-techniek. Een zeer ambitieus thema, hetgeen een spannende dag belooft.

Sinds 1918 wordt er in Nederland onderzoek verricht in degeotechniek. Door de afschuiving van de spoordijk bij Weesp,op vrijdag 13 (!) september in dat jaar, is ons vakgebied via demedia van toen onder deaandacht gebracht. Sindsdie tijd zijn er uiteraardgenoeg ontwikkelingen temelden. Wat de laatstezijn, leest u onder meer indeze uitgave.

De treinramp was de aan-leiding voor het eerstesystematische onderzoekin de geotechniek. Enigetijd later, in 1934, werddoor Keverling Buisman (1890) het Laboratorium voorGrondMechanica (LGM) opgericht. Hij wordt beschouwd als degrondlegger van de grondmechanica in Nederland. KeverlingBuisman ontwikkelde mee aan de eerste Nederlandse celproeven,de sondering en de Begemannboring. Al op het eerste congres van de internationale grondmechanici (toen nog SMFE, nu ISSMGE) in 1936 werd door prof. Ir. Kever-ling Buisman een belangrijk aandeel in de publicaties geleverd. Zijn boek ‘Grondmechanica’ uit 1940 neemt een belangrijkeplaats in de geschiedenis van de Nederlandse grondmechanica in.De naam van Keverling Buisman komt op de Geotechniekdag terug in de vorm van een speciale lezing. Daarnaast wordt een prijs met zijn naam uitgereikt aan diegene die de beste geotechnische publicatie van 2009 heeft geschreven.

Naast LGM is er nog een jubilaris te melden: de KIVI/NIRIA afdeling Geotechniek bestaat 60 jaar! Dit heuglijke feit zal echterop een later tijdstip uitgebreid aan de orde komen.

Ook nu weer veel leesplezier met deze uitgave toegewenst!

Namens de redactie en uitgever,

Roel Brouwer

Bouwkundigeverzakking?

Van de redactie

Veurse Achterweg 102264 SG LeidschendamTel. 070 - 311 13 33 www.fugro.com

Kleidijk 353161 EK RhoonTel. 010 - 503 02 00 www.mosgeo.com Galvanistraat 15

3029 AD RotterdamTel. 010 - 489 69 22www.gw.rotterdam.nl

Rijksstraatweg 22F2171 AL SassenheimTel. 071- 301 92 51

www.geo-explorer.nl

INPIJN-BLOKPOELIngenieursbureau

Son: 0499 - 47 17 92Sliedrecht:0184 - 61 80 10Hoofddorp: 023 - 565 58 78www.inpijn-blokpoel.com

Klipperweg 14 Tel. 043 - 352 76 096222 PC Maastricht www.huesker.com

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

Vlasweg 9, 4782 PW Moerdijk Tel. 0168 - 38 58 85www.arcelorprojects.com

IJzerweg 48445 PK HeerenveenTel. 0513 - 63 13 55www.apvandenberg.com

De Holle Bilt 223732 HM De BiltTel. 030 - 220 78 02Fax 030 - 220 50 84www.grontmij.nl

Ringwade 51, 3439 LM NieuwegeinPostbus 1555, 3430 BN NieuwegeinTel. 030 - 285 40 00www.ballast-nedam.nl

Korenmolenlaan 23447 GG WoerdenTel. 0348 - 43 52 54www.vwsgeotechniek.nl

Dywidag Systems International

Industrieweg 25 – B-3190 BoortmeerbeekTel. 0032 16 60 77 60

Veilingweg 2 - NL-5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 418 578922

www.dywidag-systems.com

Westbaan 240 Tel. 0172 - 427 8002841 MC Moordrecht Fax 0172 - 427 801www.geomil.nl

Geopolymeric innovations

Uretek Nederland BVZuiveringweg 93, 8243 PE LelystadTel. 0320 - 256 218 www.uretek.nl

Postbus 1025, 3600 BA MaarssenTel. 030-248 6233 Fax 030-248 66 [email protected]

Zuidoostbeemster: 0299 - 433 316 Almelo: 0546 - 532 074

Oirschot: 0499 - 578 520www.lankelma.nl

Sub-sponsors

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Hoofdsponsor

Hoofd- en Sub-sponsors

Stieltjesweg 22628 CK DelftTel. 015 - 269 35 00 www.deltares.nl

2 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

Arcadis Infra BV Postbus 2203800 AE AmersfoortTel. 033 - 477 1000Fax 033 - 477 2000 www.arcadis.nl

Baggermaatschappij Boskalis BVwww.boskalis.nlRosmolenweg 203356 LK PapendrechtTel. 078 - 696 9011Fax 078 - 696 9555

Cofra B.V.Kwadrantweg 9, 1042 AG AmsterdamPostbus 20694, 1001 NR AmsterdamTel. 020 - 693 45 96Fax 020 - 694 14 57www.cofra.nl

CRUX Engineering BV Asterweg 20 L1 + L21031 HN AmsterdamTel. 020 - 494 3070Fax 020 - 494 3071 www.cruxbv.nl

CUR Bouw & Infra Postbus 4202800 AK GoudaTel. 0182 - 540630Fax 0182 - 54 06 21www.curbouweninfra.nl

Geomet BV Postbus 6702400 AR Alphen aan den RijnTel. 0172 - 44 98 22Fax 0172 - 44 98 23 www.geomet.nl

Gouda Damwand B.VPostbus 4932800 AL GoudaTel. 0182 - 51 33 44Fax 0182 - 52 09 89www.damwand.nl

Grontmij Vlaanderen Frans Smoldersstraat 18B-1932 ZaventemTel. +32 2 725 01 10Fax +32 2 725 45 02 www.grontmij.be

IFCO Funderingsexpertise BV Limaweg 172743 CB WaddinxveenTel. 0182 - 646 646 Witte Vlinderweg 111521 PS Wormerveerwww.ifco.nl

Jetmix BV Oudsas 114251 AW WerkendamPostbus 254250 DA WerkendamTel. 0183 - 50 56 66Fax 0183 - 50 05 25 www.jetmix.nl

Plaxis BV Postbus 5722600 AN DelftTel. 015 - 251 77 20Fax 015 - 257 31 07 www.plaxis.nl

SBR Postbus 18193000 BV RotterdamStationsplein 45, A6.0163013 AK RotterdamTel. 010-206 5959Fax 010-413 0175 www.sbr.nl

Vroom Funderingstechnieken BVPostbus 71474 ZG OosthuizenTel. 0299 - 40 95 00Fax 0299 - 40 95 55 www.vroom.nl

Mede-ondersteuners

Colofon

GeotechniekNummer 5jaargang 13Thema-uitgave november 2009

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

Uitgever/bladmanagerUitgeverij Educom BV, R.P.H. Diederiks

RedactieraadAlboom, ir. G. vanBarends, prof. dr. ir. F.B.J.Brassinga, ing. H.E.Brinkgreve, dr. ir. R.B.J.Brok, ing. C.A.J.M.Brouwer, ir. J.W.R.Calster, ir. P. vanCools, ir. P.M.C.B.M.Dalen, ir. J.H. vanDeen, dr. J.K. vanDiederiks, R.P.H.Eijgenraam, ir. A.A.Graaf, ing. H.C. van de Haasnoot, ir. J.K.Jonker, ing. A.

RedactieBrassinga, ing. H.E.Brouwer, ir. J.W.R.Diederiks, R.P.H.Kant, ing. M. de

LezersserviceAdresmutaties doorgeven via ons e-mailadres: [email protected]

© Copyrights Uitgeverij Educom BV - november 2009

Niets uit deze uitgave mag worden geproduceerd door

middel van boekdruk, foto-offset, fotokopie, microfilm

of welke andere methode dan ook, zonder schriftelijke

toestemming van de uitgever.

© ISSN 1386 - 2758

Geotechniek is een uitgave vanUitgeverij Educom BVMathenesserlaan 3473023 GB Rotterdam

Tel. 010 - 425 6544Fax 010 - 425 7225E-mail [email protected]

Mede-ondersteuners

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Kant, ing. M. deKooistra, mw. ir. AKorff, mw. ir. M.Lange, drs. G. deMathijssen, ir. F.A.J.M.Schippers, ing. R.J.Schouten, ir. C.P.Seters, ir. A.J. vanSmienk, ing. E.Steenbrink, ing. R. Thooft, dr. ir. K.Veenstra, ing. R.Vos, mw. ir. M. deWibbens, G.

Korff, mw. ir. M.Thooft, dr. ir. K.


Brussel, aanpassing uitvoeringstechniekenaan de stedelijkeomgeving

Ir. Geert VersweyveldProjectleider Burg. Bouwkunde(Jan de Nul NV, Adjunct-project-directeur (THV Leophat)

De nieuwe spoorwegtunnelSchuman-Josaphat wordtgebouwd in het hartje van deEuropese wijk van Brussel. Het tracé van de tunnel kruist bestaande constructiesvan diverse aard: kantoor-gebouwen, bestaande tunnelen historische woningen. De randvoorwaarden van toegankelijkheid en hindert.o.v. de omgeving zijn bovendien stringent. Ditmaakt dat bij de bouw van deze tunnel diverse specialeuitvoeringstechniekenaangewend worden. Dezevoordracht zet uiteen hoe de uitvoeringstechnieken aangepast werden aan de omstandigheden.

De Nederlandse CUROntwerprichtlijn voorPaalmatrassystemen

Ir. Suzanne van EekelenVoorzitter CUR commissie C159-B: OntwerprichtlijnPaalmatrassystemen

De Nederlandse Ontwerp-richtlijn Paalmatrassystemenneemt belangrijke delen over van de Duitse EBGEO en past randvoorwaarden en veiligheidsfilosofie aan aan de Nederlandse situatie. Metingen in de Houten-spoorlijn, de N210 en deKyotoweg ondersteunen de nieuwe richtlijn.

Introductie Prof. Ir.A.S. Keverling BuismanGrondlegger van de grond-mechanica in Nederland

Prof.dr.ir. Arnold Verruijt

Over onzekerheid en duurzaamheid in de geotechniek

Prof.dr.ir. Frans BarendsDeltares en TU Delft

Voordracht ter ere vanKeverling Buisman (1890-1944), de Nederlandse pionier van de grond-mechanica, en vanwege het 60-jarig jubileum van de KIVI-Geotechniek. Ter sprake komen de historie van de grondmechanica inNederland, karakteristiekeonzekerheden in het vak-gebied en hoe daarmee om te gaan, en de maat-schappelijke waarde van duurzaamheid in en van het vakgebied.

8

14

22

Speciaal katernKeverling Buisman

28

Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door:

ABEF vzw

Belgische Vereniging Aannemers FunderingswerkenPriester Cuypersstraat 3, 1040 BrusselSecretariaat: [email protected]


Leren van geotechnischfalen: iets wat u allen aangaat!

Ir. Dik-Gert MansVoorzitter CUR-commissie C163‘Leren van geotechnisch falen’

In het project ‘Leren vangeotechnisch falen’ zijn6 cases onderzocht. In een cross-case analyse zijn deze met elkaar vergeleken om structureleoorzaken zichtbaar te maken.Dit biedt aanknopingspuntenvoor verbetering.

Diepwandtechniekopnieuw onder de loep

Ir. Jan van DalenRapporteur CUR-commissieC174/COB-commissie T114‘Diepwanden’

Diepwandtechniek werd inNederland tot voor kortgezien als ‘Beproefde tech-niek’. Recente ervaringen metbouwputten in de grote stedenleren echter dat er risico’szijn. Wat is er aan de hand?Zijn we de in de jaren ‘70 en‘80 opgedane kennis vergetenof moet er kennis worden ont-wikkeld? Aan beide aspectenwordt momenteel gewerkt:In CUR/COB verband wordteen ’state of the art’rapportover ontwerp en uitvoeringvan diepwanden geschrevenen bovendien vindt er weten-schappelijk onderzoek plaatsnaar de kritische proces-para-meters tijdens het makenvan diepwanden. Een lezingover de laatste inzichten.

Complexe bouwput met soil-mix en mega-jet in het stads-centrum van Kortrijk

Eddy WillemsSmet F&C NV, ProjectleiderSpeciale Funderingstechnieken

Complexe bouwput metsoil-mix en mega-jet in hetstadscentrum van Kortrijk.Temidden van geklasseerdegevels wordt een bouwputmet vier ondergrondsebouwlagen en een autoliftuitgevoerd met soil-mixwanden tot in de klei terrealisatie van een waterdichtekuip. De uitgraving gebeurtin stross. De aanpalendegebouwen worden onder-schoeid door middel van jet-grouting. De kolombelastingbedraagt in tijdelijke situatiestot 5300 kN. Een waterpeil-verlaging in de omgeving isniet toegestaan.

Funderingen voorwaterwerken in deArabische Golf

Ing. Cees van OosteromProject Manager, BAM Infraconsult

Velen zullen wellicht bij deArabische Golf denken aanzand, zand en nog eens zand.Maar dat is zeker niet hetgeval. Andere grondslag, zoalsgesteente van zeer zwak tothard, kalkhoudend zand, gips,koraal (caprock) en dergelijkekomen voor en vragen om heleandere funderings- en uitvoe-ringstechnieken dan mendoorgaans in Nederland toe-past. In deze voordracht zalaandacht worden besteed aande grondsoorten en gesteen-ten die men in de ArabischeGolf kan aantreffen, de typi-sche eigenschappen hiervan,hoe deze ondergrond het con-structieve ontwerp kan beïn-vloeden en wat dat betekentvoor de uitvoeringsmethode.

Inhoud

38

40

44

48


i.p.v. drukwerk

Uitgeverij Educom BVRotterdamTel. 010 - 425 6544www.uitgeverijeducom.nl

Er zijn leukere zaken om je geld aan uit te geven dan aan drukwerk.

Maar u kunt niet zonder. En áls het moet: dan goed!

Uitgeverij Educom staat al meer dan 20 jaar voor kwaliteit,

service en aantrekkelijke tarieven. Of het nu gaat om een huisstijl,

nieuwsbrief, brochure of handelsdrukwerk. Wij bereiken ‘meer

voor minder’. En met die besparingen kunt u dan iets leuks doen.

� Personeels- en relatiemagazines

� Mediacommunicatie

� Beurzen en evenementen

� Advies op marketing-, huisstijl- en identiteitsgebied

� Websites: concept / bouw / beheer

� Drukwerkorders: concept / druk / distributie

De beheerder van de Belgische spoorweginfra-structuur, Infrabel, heeft een plan in uitvoeringgebracht om het spoorwegnet uit te breiden inde wijde omgeving van Brussel, GewestelijkExpress Net genaamd. Dit ten behoeve van hetwoon-werkverkeer, en in de hoop daarmee eendeel van het fileleed op de weg op te lossen.Een van de belangrijke schakels in het planbestaat uit de verbinding van 2 bestaande spoor-weglijnen in het centrum van Brussel – de lijnen161 en 26, gelegen in het hartje van de Europesewijk (figuur 2 ).Dit project, ’spoorverbinding Schuman-Josaphat’genaamd, heeft een waarde van € 210.000.000en werd in mei 2008 gegund aan de TijdelijkeHandelsvereniging Leophat, samengesteld uitJan de Nul NV, Cei-demeyer, Galere, Wayss &Freitag en Franki Foundations Group.De werken dienen afgerond te zijn in de loopvan juni 2012. Voor dit project treden Beliris enInfrabel gezamenlijk op als bouwheer. Het aanbestedingsontwerp werd opgesteld door

de THV Bagon-SGI (eerste deel) en Grontmij(tweede deel). De uitvoeringsstudie wordt doorde aannemer uitgewerkt.

De verbinding tussen beide lijnen gebeurt doormiddel van een tunnel van circa 2 km lang. Het tracé van die tunnel kruist diverse bestaandeconstructies en structuren, die voor een goedbegrip verder gebundeld worden in drie items:Gebouweneiland Archimedes, Kortenbergtunnelen Huizeneiland Plasky (figuur 3).

Door de complexiteit van de kruisingen, en doorde onmogelijkheid om grote bouwputten aan deoppervlakte te maken, werd voor de bouw vandeze tunnel geopteerd voor een aantal specialetechnieken, die we hier verder zullen toelichten.Geologisch gezien bevindt de nieuwe tunnel zichquasi integraal in de zandsteenhoudende fijn-korrelige zandlagen van het Lediaan en hetBrusseliaan. De zone van de werken is gekendvoor de aanwezigheid van oude zandsteenontgin-

Meiser

Merode

Delta

Brussel-Schuman

Brussel-Luxemburg

Mouterij

Etterbeek

Arcaden

L 26L 161

Watermaal

Samenvatting

De nieuwe spoorwegtunnel Schuman-Josaphat wordt gebouwd in het hartje van de Europese wijk van Brussel. Het tracé van de tunnel kruist bestaandeconstructies van diverse aard: kantoor-gebouwen, een bestaande tunnel enhistorische woningen. De randvoor-waarden van toegankelijkheid en hindert.o.v. de omgeving zijn bovendienstringent. Dit maakt dat bij de bouw vandeze tunnel diverse speciale uitvoerings-technieken aangewend worden. In dit artikel wordt bondig toegelichthoe de uitvoeringstechnieken aangepastwerden aan de omstandigheden.

Ir. G. VersweyveldProjectleider Burgerlijke Bouwkunde Jan de Nul NV Adjunct-projectdirecteur THV Leophat

Spoorwegtunnel Schuman-Josaphat in hartje Brussel

Figuur 1 Galerij in uitvoering.

Figuur 2 Schematische situering tunnelproject.

Aanpassing uitvoeringstechniekenaan de stedelijke omgeving


ningen in de ondergrond. Uit deze kleine oudemijngangen en holtes werden de bouwstenenvoor de historische gebouwen van Brusselgedolven. Uiteraard vormen deze bestaandegangen een gevaar voor instortingen en zettingentijdens de werken.Over het algemeen zijn de zanden dichtgepakt,doch plaatselijk komen ook ontkalkte zones voorbeperkte samenhang.

In het vervolg van de tekst wordt het tracé vande nieuwe tunnel overlopen en worden de parti-culariteiten van dit project nader toegelicht.

Gebouweneiland Archimedes (figuur 4)Het tracé start bij de onderdoorgang vanGebouweneiland Archimedes. Dit bestaat uit6 kantoorgebouwen van een tiental bouwlagen(2 à 3 ondergronds), waaronder de ambassadesvan Portugal, Nederland en Oostenrijk. De gebouwen zijn gefundeerd op staal. Deafstand tussen het te realiseren tunneldak ende funderingszolen van de gebouwen is 0,5 à2,5 m. De toelaatbare zettingen tijdens dewerken zijn beperkt tot 5 mm (waarschuwings-

peil) en 10 mm (alarmpeil).Om dit te monitoren werd een automatisch, on-line consulteerbaar waterpassysteem geïnstal-leerd in de kelders van de gebouwen. Slechts 2van de 6 kelders zijn voor de werken toegankelijk,zij het erg beperkt. Daarom werd geopteerdvoor een aantal speciale technieken.

Daar waar de tunnel op zeer korte afstand onderde bestaande funderingen passeert (< 1,5 m)worden in de kelders micropalen gerealiseerd.D.m.v. een structuur bestaand uit stalen liggers,klemkragen in beton en tijdelijke vijzels wordtde draagstructuur van de bestaande gebouwenovergebracht op de micropalen. De tijdelijkevijzels maken compensatie van zettingenmogelijk tijdens de bouwfase.

Eenmaal dit gerealiseerd, worden vanuit dekelder de tunnelwanden handmatig uitgegravend.m.v. de techniek van beschoeide sleuven, meteen breedte van 1,05 m tot een diepte van circa15 m. Na plaatsing van de wapening worden desleuven gebetonneerd. Vervolgens wordt tussende micropalen uitgegraven tot het niveau

Figuur 3 Overzichtsplan tunneltracé.

Figuur 5 Realisatievan micropalen.

Figuur 6 Typesnede passage onder Gebouweneiland Archimedes.

Figuur 4 Grondplanpassage onder Gebouwen-eilandArchimedes.


onderzijde tunneldak en wordt het tunneldakgebetonneerd. Hierbij worden alle bestaandefunderingszolen afgebroken. Tenslotte wordteen direct contact gerealiseerd tussen debestaande draagstructuur en het tunneldakd.m.v. definitieve platte vijzels, geplaatst in paar.

In een volgende fase word de tunnelsectie instross uitgegraven onder het tunneldak enwordt de vloerplaat gerealiseerd. Hierbijworden ook de micropalen afgebroken (figuur 5).

Daar waar de tunnel op grotere afstand onderde bestaande funderingen loopt (1,5 à 2,5 m),wordt gebruikt gemaakt van de galerij-techniek(figuur 6).Vanuit 2 fronten worden hoofdgalerijen met sectieB 2,6 x H 2,6 m handmatig uitgegraven, volgensde langszin van de tunnel (figuur 1). Deze hoofd-galerijen situeren zich aan beide zijkanten van dedwarssectie, ter hoogte van het tunneldakVervolgens worden tussen beide hoofdgalerijendwarsgalerijen van B 1,5 x H 1,8 m handmatiguitgegraven, gewapend en gebetonneerd.Deze worden onderling in langszin verbondend.m.v. schroefmoffen en vormen zo het tunnel-dak. Vanuit de langsgalerijen worden eveneensbeschoeide sleuven B 1,05 m gegraven die nabetonneren de wanden van de toekomstigespoortunnel zullen vormen.

Wanneer deze operatie afgelopen is, wordt detunnelsectie in stross uitgegraven en de vloer-plaat gerealiseerd. In deze zone wordt de zettingscompensatie opdiverse manieren uitgevoerd, afhankelijk van degeometrie van de bestaande funderingen en debeschikbare hoogte tussen tunneldak en funde-ring. Zo worden plaatselijk consolidatieinjectiesuitgevoerd, d.m.v. horizontaal geboorde TAM’sonder bepaalde funderingen. Elders wordengalerijen plaatselijk verhoogd tot aan defunderingszool en worden vanuit de galerijvijzels geplaatst tussen de zool en het toe-komstige tunneldak.

Grondwater wordt slechts in dit deel van detunnel tegengekomen, met name in de onderstemeters van de nieuwe tunnelwand. Daartoewordt een bemaling d.m.v. dieptebronnengeïnstalleerd. De aard van de ondergrond, ende historische voorbelasting die hij onderging,maken echter het gevaar voor zettingen t.g.v.de bemaling zeer klein.

Figuur 7 Dwarsdoorsnede deel onderKortenberglaan.

Figuur 9 Typesnede overgang Archimedes-Kortenbergtunnel.

Figuur 8 Betonneren van een beschoeide sleuf.


Figuur 10 Grondplan passage onder Huizeneiland Plasky.Figuur 11 Typesnede passage onder Huizeneiland Plasky.

Onder de bestaande KortenbergtunnelEenmaal het Gebouweneiland Archimedes voor-bij, loopt de nieuwe tunnel onder deKortenberglaan, meer bepaald onder de wegtun-nel die zich daar al bevindt. De bestaande wegtunnel dateert uit de jaren ‘80.Hij werd gebouwd door middel van de wanden-dak methode. De wanden bestaan eveneens uitbeschoeide sleuven.De nieuwe tunnel situeert zich binnen de steekvan de bestaande beschoeide sleuven (figuur 7).In eerste instantie wordt vanuit een strossgat,gelegen in de bestaande wegtunnel, de bestaandevloerplaat ondergraven (stross-fase 1) en wordthet nieuwe tunneldak gebouwd op volle grond. Vervolgens wordt de tweede stross-fase uit-gegraven onder het nieuwe tunneldak, tot circa halve hoogte van de toekomstige tunnel. Vanop dat niveau worden de wanden van denieuwe tunnel gebouwd, opnieuw onder devorm van beschoeide sleuven (figuur 8). Op de beschoeide sleuven wordt een kroonbalken steunmuur gebouwd om de verbinding temaken van de dakplaat. Hierbij wordt ook eenverbinding gerealiseerd met de bestaandetunnelwand, zodat de lasten van de bestaandetunnel overgedragen worden naar de nieuwe.

Om de zetting van de bestaande tunnel te beper-ken wordt gewerkt in fases van maximaal 6 mlang. Dat betekent dat over deze lengte zowelbeschoeide sleuven, als kroonbalk en steunmuurgerealiseerd moeten worden alvorens de naast-

liggende sectie aangevat mag worden. Opdie manier wordt het gewicht van de bestaandetunnel zo snel mogelijk overgedragen op denieuwe en wordt het risico op zakking van debestaande tunnel door ontspanning van defundering ervan geminimaliseerd.

Tenslotte wordt de derde stross-fase uitgegravenen wordt de nieuwe tunnelvloer gebouwd.

Complexer wordt het ter hoogte van de overgangtussen Gebouweneiland Archimedes en debestaande wegtunnel (figuur 9).Daar moet immers ingebroken worden in debestaande tunnelwand. Daartoe wordt opnieuwde techniek van galerijen aangewend. In eerste instantie wordt gefaseerd een openingvan circa 2x2 m in de bestaande tunnelwandgeschoten vanuit de strossfase. Deze openingdient als aanzet van de dwarsgalerijen die lood-recht op de tunnelas gegraven worden en zo dedraagbalken van de nieuwe tunneldak zullenvormen. Aan het uiteinde van de dwarsgalerijwordt de nieuwe tunnelwand gebouwd, onderde vorm van een beschoeide sleuf.

Tussen de dwarsgalerij en de bestaande tunnel-wand worden platte vijzels geplaatst om delasten van de bestaande tunnel zettingsvrij over te brengen naar het nieuwe tunneldak. Eenmaal de vijzel op spanning, kan de naast-liggende dwarsgalerij aangevat worden.

Onder het Huizeneiland PlaskyDe laatste sectie van de nieuwe tunnel maaktde verbinding met de bestaande lijn 26, diezich op deze plaats ook in een tunnel bevindt(figuur 10 en 11).Die bestaande tunnel werd gebouw rond 1920.Hij heeft een halfcirkelvormige sectie en isgebouwd in ongewapend beton. Destijdswerd hij eveneens via galerij-techniek gebouwd,wat maakt dat in de bestaande tunnel veelstortnaden aanwezig zijn. Daardoor wordt de aansluiting op de bestaandetunnel een delicate aangelegenheid.

Allereerst wordt het dak van de nieuw tunnelgebouwd boven dat van de bestaande. Hiervoor wordt de techniek van het buizendakaangewend. Vanuit een centrale werkput worden twee stalenbuizen diameter 3000 mm ingeperst d.m.v.TBM-techniek, en dit in de langse zin van de tun-nel. De langse persingen situeren zich aan elkeuiteinde van het dak, in dwarssectie beschouwd.

De centrale werkput is aan de oppervlakte slechtszichtbaar onder de vorm van een schacht van 8bij 8 m. Ondergronds meet de put echter circa 30bij 8 m. De overbreedte t.o.v. de schacht wordtgerealiseerd d.m.v. galerijen en beschoeidesleuven. Vanuit de stalen buizen worden vervolgensde tunnelwanden gebouwd d.m.v. beschoeidesleuven, met breedtes tussen 1,40 en 1,80 m

Aanpassing van de uitvoeringstechnieken aan de stedelijke omgeving


Figuur 12 GrondplanCompensationGrouting.

Vanuit die zelfde stalen buizen worden eveneensdwarsboringen uitgevoerd, van langse buis naarlangse buis. Het betreft betonnen buizen dia.1600 mm die ingeperst worden d.m.v. openfront-techniek. Op de plaats waar de oude en de nieuwe tunnelnaast elkaar lopen is de overspanning te grootom nog met een buizendak te kunnen werken.Daar worden de dwarse verbindingen dan ookgemaakt d.m.v. galerijen B 1,80 m x H 2,20 m. Eenmaal de structuur van de nieuwe tunnel overde oude gemaakt is, en de oude tunnel daardoorontlast werd, wordt de ruimte tussen de nieuween de bestaande tunnel gedeeltelijk uitgegraven.Vervolgens worden onder de bestaande tunnelstempelbalken gebouwd, opnieuw onder de vormvan galerijen, die de twee nieuwe tunnelwandenmet elkaar verbinden.

Wanneer dit alles gebouwd is, kan de bestaandetunnel volledig vrijgegraven en gefaseerd afge-broken worden.

Dit gedeelte van de nieuwe tunnel loopt onderresidentiële bebouwing. Het betreft namelijkwoningen van rond 1900, bestaande uit een5-tal bouwlagen. Het tunneldak bevindt zich circa 4 m onder dekelders van deze woningen.

Als grenswaarde voor absolute zettingen wordthier 20 mm gehanteerd. De differentiële zettingdient beperkt te worden tot 1/1000 (waarschu-wingspeil) en 1/500 (alarmpeil).Om de zettingen in dit gedeelte te compenseren,wordt Compensation Grouting toegepast vanuit2 werkputten in de middenberm van de Plasky-laan.

Vanuit de werkputten worden injectiebuizenhorizontaal ingeboord in waaiervorm, met eenonderlinge tussenafstand van maximaal 1,60 m.De injectiebuizen bevinden zich circa 2,5 m onderhet niveau van de kelders (figuur 12).Na het boren van de TAM’s worden voorinjectiesuitgevoerd in opeenvolgende fases. In eerste instantie wordt grout geïnjecteerd metde bedoeling om de horizontale spanningen inde ondergrond groter te maken dan de vertikale(prestressing-fase).

Vervolgens wordt opnieuw geïnjecteerd om eenhorizontaal scheurvlak ter hoogte van de TAM’ste creëren en wordt de grond boven de TAM’slichtjes opgedrukt (preheaving-fase).Eenmaal dit doorlopen, is het systeem operatio-neel en kan ingegrepen worden telkens zettingenin de woningen vastgesteld worden boven degrenswaarde. Bij elke interventie worden de

zettingen gecompenseerd door het heffen vande grond tussen de injectielaag en de woningen.Dit door middel van gerichte groutinjecties. Het systeem van Compensation grouting wordtgestuurd door een meetsysteem op basis vanautomatische waterpassing dat in de kelders vande bestaande woningen geïnstalleerd wordt. De metingen zijn online beschikbaar. Tijdensde prestressing en preheaving fase wordt eenrelatie vastgelegd tussen de geïnjecteerdehoeveelheden per injectiepoort en de responsvan de bovenliggende structuur. Hiervoor wordtgespecialiseerde software gebruikt. Wanneertijdens de tunnelwerken zettingen vastgesteldworden op een bepaalde plaats kan dan ook zeergericht opgetreden worden. Op dat moment zalde software aanduiden vanuit welke injectie-poorten hoeveel grout geïnjecteerd moetenworden om de gewenste heffing te bekomen.

Met deze verzameling van speciale techniekenis het toch mogelijk om een nieuwe spoortunnelte bouwen in een zeer druk gedeelte van destad waar al veel infrastructuur aanwezig is.Hierbij is de hinder aan de oppervlakte minimaal. Bovendien zijn de gehanteerde technieken aan-gepast aan de specifieke aard van de onder-grond. �


Jan De Nul Group, is wereldspeler in de civiele bouwsector,

in de bagger- en maritieme sector en

in de milieusector.

Zowel in ontwerp- als in uitvoeringsfase

wordende sleutelactiviteiten binnen

deze pijlers doorde eigen ingenieurs

en met eigen materieel uitgevoerd.

Door de combinatie van die verschillende

activiteiten en de drie pijlers kan

Jan De Nul Group een totaalpakket

aanbiedenen grootschalige projecten

van begin tot einde afwerken.

ONDERNEMINGEN JAN DE NUL N.V.Tragel 60 I 9308 Hofstade-Aalst I BelgiëT +32 53 731 711 I F +32 53 781 760 [email protected] I www.jandenul.com

InleidingVanaf eind 2009 is de nieuwe NederlandseOntwerprichtlijn voor paalmatrassystemenbeschikbaar in de vorm van een CUR publicatie.Deze vervangt CUR publicatie 2002-7. De nieuweontwerprichtlijn geeft eisen, randvoorwaardenen rekenmethoden voor het ontwerp van dematraswapening en de palen. Ook aanleg enbeheer worden beschreven.De ontwerpmethode van de matraswapeningwordt grotendeels overgenomen van de DuitseEBGEO (hoofdstuk 9). Aanvullingen en aanpas-singen maken de methode geschikt voor de

Nederlandse situatie. De keuze voor de EBGEOis onder meer gebaseerd op veldmetingen inde N210, de Kyotoweg en de spoorlijn in Houtenalsmede op vergelijking met numerieke EEMberekeningen (van Eekelen et al., 2009).

PaalmatrassenEen paalmatras is een matras van granulair mate-riaal dat onderin is gewapend met een geokunst-stof en rust op een veld van palen. Nederlandheeft al zeker twintig paalmatrassen. Recentevoorbeelden zijn de 14 km lange N210 in deKrimpenerwaard, een paalmatras onder land-

hoofden bij de A2-verbreding bij Beesd en despoorlijn bij station Houten.

EBGEO aangepast aan Nederlandse omstandighedenDe ontwerpmethode voor de geokunststofmatraswapening is analytisch. Hij wordt overge-nomen van de Duitse EBGEO, met enkele aanpas-singen en toevoegingen voor de Nederlandsesituatie. De keuze voor de EBGEO is ondermeergemaakt op basis van veldmetingen, waaroververderop in deze publicatie meer.

Samenvatting

De nieuwe Nederlandse Ontwerprichtlijn voorpaalmatrassystemen is eind 2009 beschikbaaren vervangt CUR publicatie 2002-7. De ont-werpmethode bevat eisen, randvoorwaardenen rekenregels voor het ontwerp van dematraswapening en de palen. Voor de matras-wapening zijn de ontwerpregels grotendeelsovergenomen van de Duitse EBGEO, metaanpassingen en aanvullingen voor deNederlandse situatie. Zo wordt er eenNederlandse set van partiële factorengegeven, en een tabel om verkeersbelastingte bepalen. Bij het palenontwerp wordtonderscheid gemaakt tussen een paalmatrasdat geheel door de palen wordt gedragen,en een systeem waarbij de slappe onder-grond blijft meedragen. Momenten in palenworden bepaald met een eindige elementen-programma, waarbij scheurvorming soms kanworden geaccepteerd. De keuzes binnen deNederlandse ontwerprichtlijn worden ondermeer gebaseerd op veldmetingen in de N210,de Kyotoweg en de spoorbaan bij Houten.

Suzanne van Eekelen. Voorzitter CUR commissie C159-B‘Ontwerprichtlijn Paalmatrassystemen’, Deltares, TU Delft

Figuur 1 De CUR Ontwerprichtlijn voor paalmatrassen verschijnt eind 2009.

De Nederlandse CUROntwerprichtlijn voorPaalmatrassystemen

Dimensioneringgeokunst-stoffen paalmatras

Uitgangspunten en rand-voorwaarden, oa keuze:� hoh afstand palen� afmetingen paaldeksels� verkeersbelasting

m.b.v. tabel 3� geokunststof

(type/sterkte)� aanname rek en stijf-

heid geokunststof (m.b.v. isochrone curven)

Toets:� trekkracht < sterkte� rekken < eisen rek en� rek � ontwerp optimaal?

Toets:� trekkracht < sterkte� rekken < eisen rek en� rek ≈ aangenomen rek� ontwerp optimaal?

Ontwerpgeokunststofmatraswapeninggereed

Bereken trekkracht en rek in geokunststof� met Nederlandse partiële

veiligheidsfactoren (tabel 1)� voor constructiefase-UGT en

gebruiksfase UGT en BGT:� trekkracht en rek t.g.v. verticale

belasting met boogwerking volgens EBGEO (= trekkracht // wegas)

� trekkracht t.g.v. horizontale spreidkrachten

� trekkracht l_ wegas: neem som van deze twee krachten

Figuur 2

voldoet niet

voldoet


Figuur 2 laat het ontwerpproces van de matras-wapening zien. Het EBGEO rekenhart gaat uitvan boogwerking. Dat betekent dat de verticalebelasting in de aardebaan deels horizontaal naarde palen wordt getrokken. Er ontstaan als hetware ‘bogen’ in de aardebaan. Het gewicht vanhet granulaat onder de ‘bogen’ moet wordengedragen door de geokunststof wapening,die onderin de aardebaan wordt aangebracht.EBGEO rekent niet met een harde ‘boog’, maarmet ’schalen’ met een verschillende straal (figuur3). Hierdoor verloopt de overgang van ‘onderde boog’ naar ‘boven de boog’ geleidelijk. Eén toevoeging en twee aanpassingen aan de Nederlandse situatie worden hier apartbesproken: de verkeersbelasting, de veiligheids-filosofie en de randvoorwaarden.

De verkeersbelastingDe drie aslasten van een maatgevende vracht-wagen moeten worden omgerekend naar eengelijkmatig verdeelde verkeersbelasting. Dat gebeurt als volgt:� een aslast wordt verondersteld te spreiden

conform Boussinesq. Dit is gevalideerd metnumerieke berekeningen,

� de belasting spreidt over een spreidings-hoogte (aardebaanhoogte H) van wegdektot aan het wapeningsniveau,

� voor de verharde bovenlaag mag een extraspreidingshoogte worden gerekend,

� de drie aslasten komen elkaar vanaf eenbepaalde diepte 'tegen' en worden dangesuperponeerd,

� binnen één grid van vier palen wordt demaximale mogelijke belasting gemiddeld.

Dit resulteert in een tabel die de verkeersbelas-tingen geeft, afhankelijk van maximale aslast,spreidingshoogte H, en hart op hart afstand svan de palen. Tabel 3 laat een deel van dezetabel zien. Voor treinbelastingen wordt verwezennaar het ProRail document OVS00056-7.1.

VeiligheidsfilosofieDuitsland werkt met een overall veiligheidsfacto-ren-benadering (eerst rekenen, dan de factoren).Nederland is gewend aan een set van partiëlemateriaal- en belastingsfactoren (eerst factoren,dan rekenen). Voor de Nederlandse ontwerp-richtlijn is daarom een set van factoren ontworpen,(tabel 1). Met een foutenboom en een Monte-Carlo analyse is aangetoond dat deze set vanfactoren voldoet aan de betrouwbaarheid diewordt geëist in de Eurocode (tabel 2).Figuur 4 laat zien dat de nieuwe Nederlandseset van partiële factoren niet helemaal dezelfderesultaten geeft als EBGEO. De betrouwbaarheiddie de Eurocode eist wordt echter gehaald, endus is deze set van factoren voldoende veilig.

RandvoorwaardenNederland is vlak. Daarom heeft Nederlandbehoefte aan dunne aardebanen. Die behoeftebestaat in Duitsland niet. Het bleek mogelijk omde Duitse eis voor minimale aardebaandikte op terekken, zie figuur 6. De Duitsers eisen een mini-male aardebaandikte H die gelijk is aan dediagonale dagmaat, onze Nederlandse normeist 66% daarvan. Hierbij wordt de voorwaardegesteld dat de verkeersbelasting kleiner moetblijven dan de statische belasting (eigen gewichtvan de constructie boven de geokunststof-

Figuur 3 3D Boogwerking met het ’schalen-model’ van EBGEO. Bron: Zaeske, 2001, blz. 90

Figuur 4 Verschil tussen de Duitse en deNederlandse veiligheidsfilosofie (Lastfall 1,EBGEO) en RC2 (Nederlands/Eurocode).Boogwerkingsreductie niet meegenomen.

Parameter RC1 RC2 RC3

Verkeersbelasting p (kN/m2) γQ;dyn 1,05 1,10 1,20

Interne wrijvingshoek tan ϕ (̊ ) γm;ϕ 1,15 1,15 1,15

Volumieke massa γ (kN/m3) γm;γ 0,90 0,85 0,80

Beddingsconstante k (kN/m3) γm;κ 1,30 1,30 1,30

Axiale stijfheid geokunststof EA (kN/m') γm;E 1,00 1,00 1,00

Sterkte geokunststof (kN/m') γm;T 1,25 1,30 1,40

Reductie i.v.m. dynamische belasting* κ * * *

*Als de verkeersbelasting groter is dan de statische belasting,dan krijgt de κ een grotere waarde dan 1,0 (Heitz, 2006), waardoorde vereiste treksterkte van de geokunststof wapening groter wordt.De κ wordt afgelezen uit grafieken op basis van de statische endynamische belasting en de frequentie.

Veiligheids- Paalmatras Geokunststof klasse Eurocode wapening Eurocode bepaald met

foutenboomβ pf β pf

RC1 3,3 4,8E-04 3,5 2,0E-04

RC2 3,8 7,2E-05 4,0 3,5E-05

RC3 4,3 8,5E-06 4,5 4,0E-06

Tabel 1 Partiële belastings- en materiaalfactoren voor ontwerp matraswapening.

Tabel 2 Faalkans (pf) en betrouwbaarheids-index β, zoals geëist in de Eurocode.

Tabel 3 Verkeers-belasting p [kN/m2] voor een 600 tons vrachtwagen (drie assen,aslast 200 ton). Andere aslasten gaan naar rato. Samenvatting van uitgebreidere tabel uitde ontwerprichtlijn.

Hart-op-hart 1.5 x 2.0 x 2.5 xafstand palen 1.5 m2 2.0 m2 2.5 m2

Spreidingshoogte (= aardebaanhoogte)

1.0 m 61.3 51.3 44.8

2.0 m 33.7 30.0 27.8

3.0 m 21.1 19.8 19.0


wapening). Zo niet, dan wordt de boogwerkinggereduceerd, zodat de vereiste treksterkte vande wapening groter wordt. Dit gebeurt met hetκ-model van Heitz (2006).

Ontwerp palenHet paalontwerp kan traditioneel worden uitge-voerd. Eventueel zijn optimalisaties mogelijk.Twee constructietypen worden onderscheiden.

1. Zettingsvrij. De palen worden zo ontworpendat alle belasting via de palen naar de onder-grond wordt overgebracht. De palen ondergaanhooguit een zeer geringe zetting. Ze wordenontworpen met de gebruikelijke ontwerpregels(NEN 6743 ed.) en de gebruikelijke factoren(anders dus dan die van de matraswapening!).Hierbij wordt de matras aangemerkt als eenslappe (niet-stijve) constructie. Soms zal de slappe ondergrond tussen de palende matras blijvend ondersteunen. Dat kan bij-voorbeeld zijn als de ondergrond is voorbelast.Dit mag dan in rekening worden gebracht (met

een beddingsconstante) en levert een lichterontwerp op voor de geokunststof wapening.Een zettingsberekening moet aantonen dat hetverantwoord is om die blijvende ondersteuningin rekening te brengen. 2. Zettingsreducerend. De palen worden zo ont-worpen dat de ondergrond tussen de palen blij-vend meedraagt. Hiervoor is het noodzakelijk datde palen enigszins zakken. In deze situatie kanzonder negatieve kleef worden gerekend. Deontwerprichtlijn geeft handvaten om de draag-kracht van de palen interactief te bepalen ('inter-actiemodel'). Dit is een numerieke berekening.De rest van de belasting wordt dan gedragendoor de ondergrond. In deze situatie zal deondergrond tussen de palen de matras altijdblijven ondersteunen. Het ‘interactiemodel’ is een elastisch-plastischverenmodel (figuur 5). Een paal en de omliggendegrond worden gemodelleerd als twee axiaalbelaste kolommen. Multi-lineaire veren modellerende interactie tussen paal en slappe ondergrond.De samendrukking van de ondergrond kanworden bepaald volgens een één- dimensionalezettingsberekening, bijvoorbeeld op basis vande methode Koppejan. De veerstijfheid vande paal is elastisch. Het model is iteratief. Opde bovenste knopen wordt de verschilzettingtussen maaiveld en paalkop opgelegd. Horizontale belastingen op palen en omgevingkunnen worden veroorzaakt door verkeer(remmen, vetergang), door asymmetrie (bijvoor-beeld een ophoging naast paalmatras), bochtenin wegen of door spreidkrachten (bij een hoge

aardebaan). Dit geeft momenten in de palen die,gegeven de optredende normaaldrukspanning,moeten worden opgenomen door de paal. Voorhouten palen moet de optredende buigtrekspan-ning daarom getoetst worden aan de toelaatbarebuigtrekspanning van het hout. Voor gewapendebetonpalen kan de wapening worden afgestemdop de optredende momenten. Dit is begrotelijkzodat het loont om de momenten zorgvuldigte berekenen. Dit kan alleen met een eindigeelementen berekening.Vaak worden er net boven het Pleistoceen diep-gelegen paalmomenten berekend. Wapening opdie diepte is erg kostbaar. De ontwerprichtlijngeeft voorwaarden waaronder het mogelijk isenige scheurvorming op deze diepte te accepte-ren. Het belangrijkste is dat de twee delen vande paal niet significant ten opzichte van elkaarmogen verschuiven.

VervormingenHet voorspellen van de vervormingen van hetwegdek boven een paalmatras gaat het bestemet een eindige elementenberekening. De ont-werprichtlijn werkt echter ook een analytischemethode uit (figuur 7). Deze methode is een 3D-uitbreiding van de methode van Peck (1969),waarbij de zakkingen tussen iedere vier palenworden gespreid volgens een Gauss verdelingen vervolgens worden gesuperponeerd.

Uitvoering, beheer en onderhoudDe ontwerprichtlijn beschrijft onder meer hoe degeokunststof wapening in diverse situaties dient

Figuur 7 Vervormingvan het wegdek,vergelijking van demethode van Peck(uitgebreid naar 3D)en de methode Britsenorm BS8006.

Figuur 8Belastingsverdelingin een paalmatras,definitie van A, Ben C, locatie druk-opnemers om A enA+B te meten in deKyotoweg, inHouten en in deN210.

A A A

C C

B BA

C C

B B

C C

B B

Pressure CellA+BHouten en Kyotoweg

Pressure CellA+B N210

Houten en Kyotoweg

Pressure CellA

Figuur 5 Interactiemodel om wrijvingspalenvoor een zettingsreducerende constructie te berekenen.

Paal Interactie Ondergrond

Interactie-veer

Figuur 6De minimaleaardebaan-dikte is 66%van de diagonaledagmaat:H≥0,66(s-a).

a (diameter paaldeksel)

s

sx

sy


te worden gelegd en hoe overgangen naar tradi-tionele aardebanen of kunstwerken kunnen wor-den uitgevoerd. Een voordeel van een paalmatrasis dat het onderhoud van de constructie beperktblijft. Voor bestaande, nieuwe of toekomstigekabels en leidingen worden suggesties gedaan.Voor het doorvoeren van toekomstige kabelsen/of leidingen worden vaak op regelmatige tus-senafstanden loze mantelbuizen aangebracht.

VeldmetingenDe keuze om grote delen van de EBGEO over tenemen is mede gebaseerd op het vergelijkenvan voorspellingen met veldmetingen. Voor hetvergelijken van berekeningen en metingendefiniëren we eerst hoe de belasting in eenpaalmatras wordt verdeeld in de belastingsdelenA, B en C, (figuur 8) A. gaat direct naar de palen; B. gaat via de geokunststof matraswapening

naar de palen;C. rust op de ondergrond.Figuur 9 tot en met figuur 11 vergelijken de voor-spelling van EBGEO met de metingen in Houten,de N210 en de Kyotoweg. RespectievelijkVan Duijnen en Van Eekelen (2009 en 2010),Haring et al (2008), Van Eekelen en Bezuijen(2008) en Van Eekelen et al. (2010) rapporterenover deze veldmetingen.

Alle metingen laten meer ondergrondonder-steuning (C) zien dan voorspeld. De metingengaan echter slechts over enkele maanden totenkele jaren, terwijl de ondersteuning bestminder kan worden in de loop der jaren. Belastingsdeel B bepaalt direct de trekkracht inde matraswapening en is daarom een belangrijkemeting. De gemeten B is 25-40-73% van deEBGEO-voorspelling, dat is aan de veilige kant,maar wel redelijk van dezelfde orde van grootte.De Britse BS8006-voorspelling van figuur 11 isveel te hoog, zoals altijd bij de Britse methodevoor een dunne aardebaan.De rekken onder de spoorweg zijn 30% van deEBGEO-rekken, terwijl de rekken in de N210veel hoger zijn dan voorspeld. Mogelijk zijnde rekmetingen in de N210 verstoord doordatde wapening is geïnstalleerd op de rulle aardedie tussen de paaldeksels was aangebracht.De N210 laat tussen de paaldeksels veel hogererekken zien dan bovenop de paaldeksels.

DankwoordDe ontwikkeling van de CUR Ontwerprichtlijn voorpaalmatrassystemen zou niet mogelijk zijn geweest,en de meetdata zou niet beschikbaar zijn geweestzonder de samenwerking met en de steun vanverschillende partijen.

De Nederlandse CUR Ontwerprichtlijn voor Paalmatrassystemen

Figuur 9Belastingsver-deling onderde spoorlijnin Houten, voorspelling enmetingen (VanDuijnen en VanEekelen, 2009en 2010).

Figuur 10Belastings-verdeling inde N210,voorspellingen metingen(Haring et al,2008 en VanEekelen et al,2010).

Figuur 11Belastings-verdeling inde Kyotoweg,voorspellingen metingen (van Eekelen en Bezuijen,2008 en VanEekelen et al.2010).


Dit waren onder meer: Arthe Civil & Structure,Ballast Nedam, Bataafse Alliantie, Breijn, Colbond,CRUX Engineering, CUR Bouw&Infra, Delft Cluster,Deltares, Rijkswaterstaat -DVS, Eerland Bouw-stoffen, Fugro, Grontmij, GWR, Huesker Synthetic,Kantakun, Movares, ProRail, Royal Haskoning,Tencate Geosynthetics, Tensar, Van BiezenHeipalen, Vlam Consult, Voskamp BusinessConsultancy, Voorbij Funderingstechniek. �

Referenties� Duijnen, Piet van, Eekelen, Suzanne van,Eerste paalmatras onder spoorbaan in Nederland.Overgangsconstructie zonder onderhoud?Geokunst oktober 2009, pag. 60-65.� Duijnen, Piet van, Eekelen, Suzanne van, J.M.van, 2010, Holland’s first railway on a piledembankment, design against monitoring,wordt gepubliceerd in de proceedings van9ICG, 9ICG, Brazilië, 2010.� Eekelen, S.J.M. van, Bezuijen, A., Duijnen,P. van, Jansen, H.L., Piled embankments using geosynthetic reinforcement in theNetherlands: design, monitoring & evaluation,Proceedings of 17th ICSMGE 2009 - Session 2B,

oktober 2009, Alexandrië, Egypte.� Eekelen, Suzanne van en Bezuijen, Adam,Op weg naar een Nederlandse ontwerprichtlijnvoor paalmatrassen 2, vergelijking ontwerp-modellen met veldmetingen aan de Kyotoweg,GeoKunst oktober 2008, blz 58-62.� Eekelen, Suzanne van, Jansen, Hein, Duijnen,Piet van, Kant, Martin de, Dalen, Jan van,Brugman, Marijn, Stoel, Almer van der, Peters,Marco (2010). The Dutch Design Guideline forPiled Embankments, wordt gepubliceerd in deproceedings van 9ICG, nr. 120, Brazilië, 2010.� Eekelen, Suzanne van, Bezuijen, Adamand Alexiew, Dimiter (2010), The Kyoto Road,monitoring a piled embankment, comparing 31/2years of measurements with design calculations,wordt gepubliceerd in de proceedings van9ICG, nr. 461, Brazilië, 2010.� Haring, W., Profittlich, M. & Hangen, HReconstruction of the national road N210Bergambacht to Krimpen a.d. IJssel, nl: designapproach, construction experiences and measure-ment results, 4th European GeosyntheticsConference, September 2008, Edinburgh, UK.� Heitz, C., 2006, Bodengewölbe unter ruhender

und nichtruhender Belastung bei Berücksichtigungvon Bewehrungseinlagen aus Geogittern.Schriftenreihe Geotechnik, Uni Kassel,Heft 19, November 2006.� Love, Jerry and Milligan, George 2003,Design methods for basally reinforced pile-supported embankments over soft ground,Ground Engineering, March 2003.� Peck, R.B. (1969), Deep excavations and tunnelling in soft ground, Proceedings 7th Inter-national Conference Soil Mechanics and Foun-dation Engineering, Mexico City, pag. 225-290.� Zaeske, D., 2001, Zur Wirkungsweise vonunbewehrten und bewehrten mineralischenTragschichten über pfahlartigen Gründungs-elementen. Schriftenreihe Geotechnik, Uni Kassel, Heft 10, februari 2001.� CUR 2002-7, Gewapende granulaatmatrasop palen, Toepassing, ontwerpen uitvoerings-aspecten, Gouda 2002, ISBN 903760 262 2.� CUR 2009-C159-B, Ontwerprichtlijnpaalmatrassystemen.� OVS00056-7.1 Ontwerpvoorschrift Baanlichaam en Geotechniek, Prorail, versie 002, 24-07-2006.


NIEUW

HOOFD MEDIAPARTNERS MEDIAPARTNER

2 -3 DECEMBER 2009J A A R B E U R S U T R E C H T

H É T P L A T F O R M V O O R G E O P R O D U C T E N ,TOEPASSINGEN EN DIENSTEN IN NEDERLAND

W W W. G E O I N F O X C H A N G E . N L

C O N G R E S E N VA K B E U R S O N D E R É É N D A K

Adv. VNU


www.apvandenberg.nl

Creating tools that move your business

Nieuw! Autocoson

- Volledig automatisch en continu sonderen - Gebruikersvriendelijk- Kostenbesparend

Sondeerapparatuur 25-300 kN voor on- en offshore Automatisch en continu sonderen Conussen voor geo- en milieutechnisch bodemonderzoek Boorapparatuur icm sondeerapparatuur Apparatuur voor het nemen van ongestoorde bodemmonsters Vane-testers Draadloze gegevensoverdracht Elektrische meetapparatuur Software

A.P. van den Berg Machinefabriek Postbus 68, 8440 AB Heerenveen tel. 0513 631355 fax 0513 631212 [email protected]

��

13 E J A A R G A N GN U M M E R 5N O V E M B E R 2 0 0 9

Keverling BuismanLezing 2009

Bij

lag

e

Albert Sybrandus Keverling Buisman werd gebo-ren op 2 november 1890, in Neder-Hardinxveld,en bezocht de HBS in Dordrecht. Het gezinverhuisde later naar Maassluis, waar zijn vaderdirecteur van het postkantoor was. Hij ging Weg- en Waterbouwkunde studeren inDelft aan de Technische Hogeschool, een studiedie hij gedeeltelijk bekostigde door bijlessen tegeven. Hij reisde per trein vanuit Maassluis naarDelft heen en weer, en was een ijverig en goedstudent, want reeds op 7 juli 1912, op 21-jarigeleeftijd, behaalde hij het diploma van civiel inge-nieur. Van de groep van 33 jonge civiel ingenieursdie op die dag het diploma kregen was hij debeste, en de enige die met lof afstudeerde.

Na zijn afstuderen trad Keverling Buisman indienst bij de ‘Hollandsche Maatschappy tot hetmaken van werken in Gewapend Beton’ (later deHBG, de Hollandse Beton Groep), en huwde dejonge vrouw die hij in de trein van Maassluis naarDelft had ontmoet, en op wie hij een eersteindruk maakte door zijn galante optreden.

Samen vertrokken ze in 1914 voor de HBG naarhet toenmalige Nederlandsch Indië. Hij was daarbetrokken bij vele en diverse bouwactiviteiten inTandjong Priok, maar bracht ook menig advies uitvoor projecten in andere delen van de Archipel.

Veel van zijn werk had toen al betrekking op fun-deringen en grond. Hij ontwikkelde bijvoorbeeldeen (betonnen) kleefpaal, bedoeld om in kleiach-tige gronden een groot draagvermogen te ont-wikkelen, door een stervormige doorsnede,zodat de omtrek relatief groot was ten opzichtevan het oppervlak. Bij het ontwerp van een fun-dering voor een loods in Tandjong Priok beseftehij dat de zakkingen van de kolommen ongelijk-matig zouden zijn, wat heel nadelig voor dekrachtswerking in de constructie zou zijn. Hij schreef daarom voor dat deze kolommen laternog opgevijzeld zouden moeten kunnen worden,een techniek die ook heden ten dage nog veel-vuldig wordt toegepast. Hij maakte ook bereke-ningen van de stabiliteit van een kademuur inBelawan, met behulp van de theorie van Coulomb,met een veilige waarde voor de wrijvingshoekvan de grond, waarvoor hij een waarde nam ietskleiner dan de geobserveerde helling van hetnatuurlijk talud. Dat zou je tegenwoordiggewoon een goede grondmechanische bereke-ning noemen, met de sterkte van de grondbepaald uit een proef, maar voor die tijd washet een originele combinatie van experimentelegegevens over de sterkte en een statischeberekening.

In 1918 kwam het echtpaar Buisman naar

Nederland terug, waar hij in 1919, op 29-jarigeleeftijd, benoemd werd tot hoogleraar aan deTechnische Hogeschool te Delft. Juist op datmoment ontstond er een grote behoefte aanverbetering van inzicht en kennis op het gebiedvan het gedrag van grond, door een tragischspoorwegongeval nabij Weesp, op 13 september1918. Keverling Buisman raakte betrokken bijhet onderzoek naar de oorzaken van die ramp, enhet was in dat kader dat hij zijn bijzondere gavenverder kon ontwikkelen. Voor Nederland is dathet begin van de grondmechanica als vakgebied.

GrondmechanicaTot in de jaren twintig van de vorige eeuw wasvan een vakgebied grondmechanica nog geensprake, terwijl toch de basiselementen reeds langbekend waren. Toepassingen van de mechanicaop constructies van hout, beton en staal waren albehoorlijk ver ontwikkeld. De basis voor de toe-gepaste mechanica wordt gevormd door alge-meen erkende principes als de wet van behoudvan massa, de bewegingswetten van Newton,zoals die door Cauchy en anderen waren gegene-raliseerd voor continua, en de elasticiteitswetvan Hooke, die stelt dat de vervormingen evenre-dig zijn met de spanningen, wat voor de klassiekebouwmaterialen ook een behoorlijk goede bena-dering is. Voor praktische toepassingen waren er

Inleiding

Als de grondlegger van het vakgebied van de Grondmechanica in Nederlandgeldt algemeen Prof.ir. A.S. KeverlingBuisman. In dit artikel wordt een kortoverzicht gegeven van zijn leven en werken, met de nadruk op zijn bijdragen aan de ontwikkeling van het vakgebied.

Prof. Dr. Ir. Arnold VerruijtEmeritus hoogleraar TUDelft

Figuur 1 Het spoorwegongeluk bij Weesp, 1918.

Prof. Ir. A.S. Keverling BuismanGrondlegger van de grondmechanica in Nederland


voor veel constructies relatief eenvoudige tech-nieken ontwikkeld: bijvoorbeeld voor vakwerkenop basis van de aanname dat er alleen normaal-krachten worden overgedragen. Voor balken envoor raamwerken was op basis van de aannamedat vlakke normaaldoorsneden bij vervormingenvlak blijven de zogenaamde balktheorie ontwik-keld, die het mogelijk maakte om op grond vanhet evenwicht de inwendige spanningsverdelingin een balk te bepalen, als het buigend momentbekend was, en ook dat was in veel gevallenvooral een probleem van statica.

Voor de bepaling van de spanningen en vervor-mingen in continue elastische materialen, zoalsgrond, waren ook wel enige theoretische resul-taten beschikbaar, vooral door het werk vanBoussinesq, maar dat was van een wiskundignogal complex karakter. En bovendien beseftemen al snel dat de aanname van een lineair ver-band tussen spanningen en vervormingen voorgrond niet realistisch was. Weliswaar bestondvoor het bezwijken van grondmassieven ook aleen theorie, van Coulomb uit 1776, maar hetwas niet goed duidelijk wat de relatie daarvanmet de elastische theorie was, en hoe je sterktekon invoeren in statische berekeningen. Er wasdan ook een behoorlijke verwarring onder civielingenieurs over de aanpak van problemen uit de mechanica van grond.

Daarbij kwam nog dat grond in de meeste geval-len uit (tenminste) twee fasen bestaat: korrels ofdeeltjes die tezamen een poreus materiaal vor-men, en een vloeistof, meestal water, in deporiën. Dat water kan nog door het poreuzemateriaal stromen, ten gevolge van afwijkingenin de hydrostatische druk, volgens een experi-mentele wet die in 1854 door Darcy, de stads-ingenieur van Dijon, was gevonden. Maar voor de

verdeling van de spanningen in de grond over detwee fasen was nog geen aanpak beschikbaar.

Begin van de GrondmechanicaEr was in het begin van de twintigste eeuw nietalleen een grote behoefte aan theoretischebeschouwingen, maar ook aan correlatie vantheoretisch werk aan proeven op echte grond, inhet laboratorium of in het terrein. Die behoefteontstond door de veelheid aan problemen waar-bij men gehinderd werd door een gebrek aaninzicht in het gedrag van funderingen en grond-lichamen. Belangrijk theoretisch werk is in deeerste helft van de twintigste eeuw verricht doorKarl Terzaghi, een in Praag geboren ingenieur,die aanvankelijk hoogleraar was in Wenen, maardie in 1938 naar de USA vertrok om hoogleraaraan Harvard University te worden. Hij wordtalgemeen gezien als de belangrijkste grond-legger van het vak Grondmechanica. Maar ook Nederlandse ingenieurs speelden in debeginfase van het vak een grote rol. Een belang-rijke stimulans werd geleverd door het reedsgenoemde spoorwegongeluk bij Weesp in 1918,waarbij de trein van Utrecht naar Amsterdamplotseling verongelukte door afschuiving van despoordijk bij de brug over het Merwedekanaal.De onderzoekscommissie onder leiding van deoud-minister van Waterstaat dr.ir. C. Lely kwamtot de conclusie dat de belangrijkste oorzaak wasgeweest dat het grondwater in het dijklichaam tehoog was geweest, door een gemakkelijke toe-voer van water uit het kanaal, door uitzonderlijkhoge regenval, en doordat drainage steeds moei-lijker was geworden door samendrukking van deslappe lagen onder het zandlichaam van de dijk.Er werden diverse praktische aanbevelingengedaan, onder andere tot verbetering van dedrainage, en vermindering van de mogelijkhedenvan toestroming van water uit het Merwede-

kanaal. Bij de discussies naar aanleiding van hetverslag van de commissie bleek echter ook dat ereen groot gebrek was aan kennis van de grond-mechanica, en daarom stelde het KoninklijkInstituut van Ingenieurs een nieuwe commissiein, de ‘Commissie voor Bouwgrondonderzoek’,weer onder voorzitterschap van Lely, en metals een van de leden A.S. Keverling Buisman,de net benoemde Delftse hoogleraar. Deze werd zelf voorzitter van de subcommissie‘ter bestudering van de theoretische vraagstuk-ken betreffende het draagvermogen van bouw-grond’. In andere landen (USA, Zweden, Duits-land) werden in diezelfde tijd soortgelijke studie-commissies ingesteld, ook naar aanleiding vanernstige ongelukken. Buisman en zijn commissiekwamen tot het inzicht dat het vooral ontbrakaan een systematisch onderzoek naar de ‘wet-matigheden die de vervormingen in de grondbeheersen’, en naar de inpassing daarvan in demechanica.

Een belangrijke stimulans werd geleverd doorhet in 1925 verschenen boek van Karl Terzaghi,‘Erdbaumechanik auf bodenphysikalischerGrundlage’. Keverling Buisman had daar grotebewondering voor. Het werk van de in diverselanden bestaande commissies werd daardoornaar zijn mening ‘op het tweede plan gesteld’.De splitsing van de spanningen in waterspan-ningen en effectieve spanningen werd doorTerzaghi aangegeven, evenals een aantal basis-principes van het vervormingsgedrag van grond,zoals het verschillende gedrag bij samendrukkingen bij afschuiving. Met behulp van de principesdie Terzaghi had aangegeven concentreerdeBuisman zich, naast de bestudering en ontwikke-ling van de theorie, vooral op de ontwikkelingvan apparatuur om de grondeigenschappen tekunnen meten, op de beschrijving van de gevonden

Figuur 2 Seculair effect. Figuur 3 Warmtetransport met warmtelek.

Tijd

Ver

vorm

ng


proefresultaten, eventueel door middel van niet-lineaire formules, en op het inpassen van diebeschrijving in ontwerpen. Geld om apparatuurte kopen of te bouwen had de hogeschool niet,en daarom werd veel van die apparatuur uit eigenmiddelen betaald, en opgesteld in zijn huis inDen Haag, met behulp van meccano-onderdelen,fietswielen, en uiteraard water en zand.

Pas in 1931 kwam er in het Gebouw voor Weg- enWaterbouwkunde aan het Oostplantsoen in Delftenige ruimte beschikbaar voor een laboratorium.Dat voorzag in een grote behoefte, ook bij over-heid en bedrijfsleven, en daarom werd in 1934dat laboratorium verzelfstandigd, tot ‘Labora-torium voor Grondmechanica’ (thans onderdeelvan Deltares). Op die manier kon het geven vanadviezen aan de bouwpraktijk worden gescheidenvan de universitaire taken, en konden inkomstenworden verworven. Keverling Buisman bedongwel dat de hoogleraren van de Technische Hoge-school, en de studenten, gebruik mochten makenvan de voorzieningen van het Laboratorium. Het was overigens nog tot 1955 gevestigd inde kelder van het gebouw voor Weg- en Water-bouwkunde, wat de samenwerking erg gemak-kelijk maakte.

De ontwikkeling van het vakgebiedGrondmechanica ging in de dertiger jaren inNederland zeer snel, en er waren veel activiteiten.Een weerslag daarvan kan worden gevonden inde pagina’s van De Ingenieur. Keverling Buismanspeelde daarbij een belangrijke rol. Niet alleenhield hij zelf regelmatig voordrachten, waarvandan in De Ingenieur uitvoerige verslagen ver-schenen, hij gaf ook regelmatig commentaarop artikelen en voordrachten van anderen.Daardoor had zijn werk ook een belangrijkeeducatieve functie.

Seculair effectWaarschijnlijk het belangrijkste werk van Kever-ling Buisman op theoretisch gebied is zijn werkop het gebied van de kruip van klei geweest.Terzaghi had in de twintiger jaren zijn consolida-tietheorie gepubliceerd, waarin de vertragingvan de vervormingen van een kleilaag kunnenworden berekend op grond van de traagheid vanhet proces van de uitpersing van het poriënwaterdoor de kleine doorlatendheid van de klei. Naafloop van dat proces zijn de waterspanningentot nul gereduceerd, en zouden er volgens detheorie geen verdere vervormingen zijn.Keverling Buisman geloofde eigenlijk alleenecht wat hij zelf gemeten had, en hij verrichtedaarom samendrukkings-proeven op kleimonstersin het laboratorium. Daarbij vond hij dat de

vervormingen niet tot staan kwamen, maardat de grond steeds maar meer vervormde, alnam de snelheid van vervormen wel steeds af.

Door de proefresultaten op een logaritmischeschaal uit te zetten vond hij een rechte lijn, en datleidde hem tot het voorstellen van de formule (deasymptoot van het gedrag getekend in figuur 2)

ε = εp + εs log(t / t0)waarin t0 een eenheid van tijd is, bijvoorbeeld 1dag. De grootheid εp noemde hij de directe rek,en εs de seculaire rek (van seculum, Latijn vooreeuw). Hij realiseerde zich dat deze formulevoor t ∞ natuurlijk onbruikbaar wordt,omdat dan de rek zo groot zou worden dat dedikte van het monster tot nul wordt gereduceerd,maar, praktisch ingenieur die hij was, zag hijdaarin geen bezwaar, redenerende dat na 1000jaar de seculaire rek nog maar een factor 5.5 maalzo groot was als die na 10 dagen. Later is de formule door sommigen om het on-mogelijke gedrag voor oneindig lange tijden tochsoms bestreden, totdat de experimentele beves-tiging en ook de theoretische rechtvaardiging opgrond van de zogenaamde ‘rate theory’ zo sterkwerd dat algemene aanvaarding geschiedde, inde jaren zestig. Het grote belang van de zo een-voudige formule is dat de zakkingen van slappegrond doorgaan, ook als het primaire consolida-tieproces, zoals beschreven door Terzaghi’sconsolidatietheorie, is afgelopen. Het veronacht-zamen van deze seculaire vervormingen kanernstige consequenties hebben. Het grote vlieg-veld Kansai Airport bij Osaka, aangelegd op eenkunstmatig eiland op een dik pakket van klei-lagen, is vele meters meer gezakt dan in het ont-werp voorzien, omdat met seculaire zettingengeen of althans onvoldoende rekening is gehou-den. Gebouwen en landhoofden van bruggenzijn inmiddels al eens opgevijzeld, en het eilandzal moeten worden voorzien van dijken. En datalles omdat men meende dat de zakkingenzouden stoppen na de consolidatiefase, zoalsde consolidatietheorie ook suggereert.

Interessant is dat het tijdstip van de ontdekkingvrij precies kan worden vastgesteld (oktober1932), omdat er een briefje bewaard gebleven isvan Keverling Buisman aan zijn assistent Pesman,waarin hij deze verzoekt de lopende proef nogniet te stoppen, maar nog door te gaan met hetdoen van waarnemingen omdat hij de indruk haddat de vervormingen nog doorgingen. De alge-mene erkenning van het logaritmische verloopvan de zettingen als functie van de tijd, zoalsBuisman dat voorstelde gaat zo ver dat de formulethans is opgenomen in internationale regel-

geving. Ook in computerprogramma’s voor deniet-lineaire (elasto-plastische) berekening vanspanningen en vervormingen met de methodeder eindige elementen is het logaritmischegedrag volgens Keverling Buisman vaak opge-nomen. Dat wordt dan ingebouwd als eenplastische vervorming bij alzijdige druk.

CelapparaatZoals hierboven reeds gesteld was KeverlingBuisman zeer sterk in het bepalen van de eigen-schappen van grond door beproeving. Daartoemoest nieuwe apparatuur worden ontwikkeld. Hijontwierp een handig samendrukkingsapparaat,waarin precies een grondmonster paste zoals datuit een steekbus kwam, en waarmee de zakkin-gen van een grondmonster afkomstig uit het ter-rein nauwkeurig konden worden bepaald, en dusde stijfheid van de grond kon worden gemeten,ook al is die afhankelijk van de spanning. Hij ont-wikkelde ook een apparaat voor de bepaling vande schuifsterkte van grond, in de vorm van eencel met een rubber vlies waarbinnen het grond-monster moest worden aangebracht, en met demogelijkheid een extra verticale belasting op hetmonster aan te brengen, zie figuur 3. Door dedruk van het water in de cel geleidelijk te verla-gen, door het aftappen van enig water, kan hetmonster geleidelijk tot op de rand van bezwijkenworden gebracht, als de horizontale spanningminimaal wordt. Het fraaie van deze beproe-vingswijze is dat de volledige spanningstoestandin het monster bekend is, en dat men dus zonderenige verdere aanname de bezwijkspanningenkan bepalen, dit in tegenstelling tot de schuif-proef in het zogenaamde schuifapparaat, waarinde horizontale spanning onbekend is. Later, nade tweede wereldoorlog, is het celapparaat inEngeland door Bishop en Henkel verbeterd totwat thans bekend staat als het triaxiaalapparaat.In wezen is het principe nog steeds hetzelfde,alleen is de apparatuur professioneler uitge-voerd, met een iets andere wijze van aanbrengenvan het rubber vlies , en is de proefprocedure watveranderd, in die zin dat meestal een verticalevervorming wordt opgelegd en de bijbehorendespanning wordt gemeten, maar dat zijn eigenlijkallemaal maar onbelangrijke veranderingen.In het boek ‘Grondmechanica’ van KeverlingBuisman uit 1940 worden alle basisprincipes vande celproef al op heldere wijze uiteengezet. Zowordt bijvoorbeeld ook reeds aandacht besteedaan wat thans ongedraineerde proeven wordengenoemd, en wat Buisman snelle celproeven opklei noemde. Hij concludeerde dat men bijdergelijke proeven een wrijvingshoek ongeveergelijk aan nul zou moeten vinden, en een bijzon-dere waarde van de schuifsterkte, die vooral


bruikbaar is voor snelle belastingen in het ter-rein. Hij stelde ook dat het eigenlijk niet goedis om die sterkte als cohesie aan te duiden. Datis precies de redenering die ook nu nog wordtgevolgd, en die sterkte noemt men nu de onge-draineerde schuifsterkte. Hij stelde ook al dat opdeze manier een veilige manier van construerenwordt bereikt omdat de korrelspanningen metde tijd alleen maar zullen toenemen, waardoorde sterkte vergroot wordt. En hij beval ook al aanom bij de uitvoering de optredende waterspan-ningen te meten, omdat daarmee een goedinzicht in het tot ontwikkeling komen van de kor-relspanningen kan worden verkregen. Allemaalinzichten die van grote waarde voor de prakti-sche grondmechanica zijn gebleken. In feite kanmen in zijn werk ook al de basis vinden van watthans de observational method wordt genoemd.Uiteraard besteedde het Laboratorium voorGrondmechanica onder de leiding van KeverlingBuisman veel aandacht aan het zorgvuldig stekenvan grondmonsters in het terrein, omdat diemonsters nodig waren om de sterkte en de stijf-heid in de ontwikkelde apparatuur te bepalen.En ook werd de methode voor het bepalen vanhet draagvermogen van funderingspalen metbehulp van het sondeerapparaat geleidelijkgeperfectioneerd, vanaf het eerste handson-deerapparaat, ontwikkeld door Barentsen. Eenprobleem daarbij was vaak het verkrijgen van dereactiekracht om voldoende druk te kunnen ont-wikkelen. Dat vereiste de installatie van een aan-tal ankers, waardoor de proef nogal lang duurde.Het probleem is later opgelost door vanuit eenzware vrachtwagen te sonderen, maar aan eendergelijk gebruik van een dure vrachtwagendurfde men voor 1940 blijkbaar niet te denken.

SpanningsverdelingenIn de dertiger jaren is in Nederland een uitge-breide discussie gevoerd over het probleemvan de bepaling van de spanningen in een half-oneindige ruimte ten gevolge van een belastingop het oppervlak. Voor het geval van een iso-troop lineair elastisch materiaal was daarvoor alin 1885 door Boussinesq een analytische oplos-sing gegeven. Die oplossing was weliswaar tame-lijk eenvoudig van vorm, vooral als men gebruikmaakt van poolcoördinaten, maar de afleidingwas behoorlijk gecompliceerd, en ook thans ishet aantal ingenieurs dat de formules kan aflei-den waarschijnlijk nog tamelijk klein. KeverlingBuisman had als belangrijkste bezwaar tegen deoplossing van Boussinesq dat ze uitging van eenlineair verband tussen spanningen en vervormingen,met een homogene elasticiteitsmodulus E,terwijl hij zelf, met Terzaghi, van mening was dateen logaritmische formule veel beter geschikt

was om experimenteel gevonden resultaten tebeschrijven. De voorgestelde formule was, voorhet geval van eendimensionale samendrukking,

.

waarin p1 de oorspronkelijk aanwezige (druk)-spanning in de grond is, p2 de spanning na hetaanbrengen van de belasting, en pc en C grond-constanten zijn. Keverling Buisman realiseerdezich dat men voor relatief kleine belastingen kanstellen dat p2 = p1 + ∆p en dat dan voor kleinewaarden van ∆p de formule reduceert tot

,

Dit is dan toch weer een lineair verband tussende rek en de spanningstoename. Blijkbaargedraagt het materiaal zich toch als het warelineair elastisch, alleen neemt de schijnbare elas-ticiteitsmodulus toe met de beginspanning, vol-gens E = C(p1 + pc). Dat is een eigenschap diegoed te begrijpen en te verklaren is, omdat bijhogere beginspanningen de korrels steviger opelkaar worden gedrukt, en dus moeilijker tenopzichte van elkaar kunnen verschuiven. Hetbetekent ook dat de stijfheid van de grond metde diepte toeneemt, en dat was een uitspraakdie overeenkwam met veel ervaringen: zo onder-vindt een in de grond gedrukte (of geheide) staafof paal steeds grotere weerstanden. In de aante-keningen van Keverling Buisman is terug te vindendat hij de logaritmische samendrukkingsweteigenlijk afleidde uit de veronderstelling dat destijfheid van de grond evenredig met de heersen-de spanning is. De uiteindelijke formule, met eenconstante pc, maakt het ook mogelijk dat voorbepaalde grondsoorten (Keverling Buismandacht aan klei met zeer hoge capillaire onder-spanningen) de schijnbare elasticiteitsmodulusongeveer constant zou zijn, als pc heel groot zouzijn. Voor dat soort gronden zou de spannings-verdeling volgens Boussinesq dan toch geldigzijn. Het valt ook thans nog niet mee om hetoverzicht te behouden over wat in de grondme-chanica benaderde waarheid is en wat onrealisti-sche aannamen en onbruikbare resultaten zijn.

Buisman ontwikkelde een benaderingsbereke-ning voor de spanningen en vervormingen in eengrondmassief ten gevolge van een puntlast ofeen belasting op een ronde plaat, uitgaande vanzijn geliefde aanname dat de stijfheid van degrond lineair met de diepte toeneemt, en verderaannemende dat een halve bol onder de belas-ting gelijkmatig zakt, een ad hoc aanname diehandig was in de afleiding. Hij vond daarbij datde zakking van een belaste plaat op een half-oneindig massief onafhankelijk is van de straal

van de plaat (in tegenstelling tot de lineair elasti-sche oplossing, waarbij de stijfheid afneemt metde straal van de plaat). Daarmee zou dan hetbegrip beddingsconstante ‘in eere wordenhersteld’. Een uitspraak die veel later (in 1967)door Gibson op strikt mathematische wijze isafgeleid, tot grote verrassing van veel grond-mechanische specialisten, althans van degenendie Buisman’s boek niet goed kennen.

De discussie die in Nederland over dit onderwerpwerd gevoerd werd nog verder gecompliceerddoordat Fröhlich, een in Den Haag gevestigderaadgevend ingenieur van Oostenrijkse komaf(en de latere opvolger van Terzaghi in Wenen),een aantal berekeningsresultaten presenteerdedie gebaseerd waren op een speciale eigenschapvan de oplossing van Boussinesq, namelijk dat despanningstoestand uitgedrukt in poolcoördina-ten, voor het geval dat de dwarscontractiecoëffi-ciënt gelijk is aan 0.5, alleen bestaat uit radialenormaalspanningen. Fröhlich presenteerde varia-ties op die oplossing met een geringere lateralespreiding, die dan geldig zouden zijn voor mate-rialen waarvan de elasticiteitsmodulus met dediepte toeneemt. Later is bewezen dat ook som-mige van die oplossingen volledig correct zijn,mits de waarde van de dwarscontractiecoëffi-ciënt ook wordt aangepast. De discussie wastamelijk fel en verward, al bleven de heren onderelkaar natuurlijk zeer beleefd. Sommigen trok-ken de geldigheid van Fröhlich’s formules echterin twijfel, omdat de spanningsverdeling niet aande compatibiliteitsvergelijking zou voldoen (enthans weten we dat dat in het algemeen ook zois), anderen meenden dat het eigenlijk helemaalgeen zin had om spanningen in een zo grilligmateriaal als grond te willen berekenen.Keverling Buisman zelf, de leider van de discus-sie, concludeerde tenslotte als wijs man datelke theorie haar zwakke punten heeft, en datin de langzame ontwikkelingsgang van de grond-mechanica hopelijk alle hiaten en onvolkomen-heden geleidelijk zouden worden weggenomen.Hij zag in dat de ontwikkeling van de grond-mechanica nog vele jaren zou vergen. Datproces is ook nu nog niet ten einde.

Leerboek GrondmechanicaIn de jaren 1937 tot 1939 werkte KeverlingBuisman aan zijn leerboek ‘Grondmechanica’,dat was bedoeld als vierde deel in de serieLeerboeken der Toegepaste Mechanica, waar-van de eerste drie delen werden verzorgd doorProf.ir. J. Klopper. Hij nam de proefdrukken meenaar Nederlandsch Indië toen hij daar in 1939voor een tijdelijk verblijf naar toe ging. De cor-recties heeft hij nog naar Nederland kunnen ver-

Grondlegger van de grondmechanica in Nederland


recties heeft hij nog naar Nederland kunnen ver-sturen, maar door de bezetting van Nederlanddoor Duitsland zijn daarna verdere contacten ver-broken. In Nederland is het boek van Buisman in1940 uitgegeven, bij Waltman, en velen koeste-ren hun exemplaar ervan . In Nederlandsch Indiëis in 1941 een ‘nooduitgave’ verschenen, methulp van het Bandoengsch TechnischeHogeschoolfonds, met een aantal aanvullingenbetreffende tropische grondsoorten, en met alle-maal nieuwe tekeningen, omdat de cliché’s bijWaltman lagen. Men kan slechts grote bewonde-ring hebben voor deze prestatie, die in moeilijkeomstandigheden en in korte tijd tot stand kwam.Tijdens de Japanse bezetting werd KeverlingBuisman in 1943 geïnterneerd. In het kamp werdhij ernstig ziek, en hij overleed op 20 februari1944. Zijn vrouw keerde in 1946 naar Nederlandterug. De drie kinderen, een zoon en twee doch-ters, waren verspreid geraakt over de wereld,maar kwamen na de oorlog ook naar Nederlandterug. Van Mourik Broekman, naaste collega vanKeverling Buisman in Delft, memoreerde in 1948,bij de opening van de internationale conferentiein Rotterdam, dat zijn collega’s en vrienden, diezo hadden uitgezien naar hernieuwde samenwer-king met Buisman, troost konden vinden in degedachte dat het werk in zijn geest zou wordenvoortgezet.

BetekenisDat de beoefening van de grondmechanica inNederland omstreeks 1940 relatief op een hoogpeil stond wordt goed geïllustreerd doordat hettweede Internationale Congres over Grond-mechanica en Funderingstechniek in 1948 inRotterdam werd gehouden. Tijdens het eersteInternationale Congres, in Cambridge (USA) in1936, was al besloten dat het tweede congres inNederland plaats zou vinden. De tweede wereld-oorlog maakte het onmogelijk dat in 1940 tedoen, en het werd pas in 1948 gehouden, inRotterdam. De secretaris van dat congres was Ir.W.C. van Mierlo, die later nog met enige trotsvertelde dat het congres ook financieel een suc-ces was : het Laboratorium voor Grondmechanicahad van de winst een eigen dia-projector kunnenkopen.

De toewijzing van het tweede congres aanNederland was een gevolg van de algemeneerkenning dat in Nederland belangrijk werk ophet gebied van de grondmechanica en funde-ringstechniek werd verricht. Aan het eind van dieeerste conferentie in Cambridge stelde Carlton S.Proctor, voorzitter van het Committee onResolutions, ‘it has been thought that because ofthe excellent work being done, a conference of

this kind might be held in Holland, if Hollanddesires to invite the conference’. Dat excellentewerk kwam tot uiting in het grote aantal publica-ties van Nederlandse auteurs in de Proceedingsvan het eerste congres, waaronder een aantalzeer belangrijke, zoals die van Keverling Buismanover ‘Long Duration Settlement Tests’, waarinzijn seculaire zettingen werden gepresenteerd,en een van het Laboratorium voor Grondmecha-nica over de verschillende beschikbare test-faciliteiten, waaronder het celapparaat. Naafloop van de conferentie, waarbij van Neder-landse kant helaas alleen ir. J.L.A. Cuperus vande Nederlandse Spoorwegen aanwezig was (voorde anderen waren de reiskosten vermoedelijk tehoog), schreef Terzaghi, die tot eerste Presidentvan de nieuwe International Society of SoilMechanics and Foundation Engineering wasbenoemd, lovende woorden aan KeverlingBuisman en aan Van Mourik Broekman over deNederlandse bijdragen aan de conferentie, methet verzoek inderdaad de volgende conferentiete organiseren. Overigens kenden Terzaghi enKeverling Buisman elkaar goed, onder andere

door bezoeken van Terzaghi aan Delft. De betekenis van Keverling Buisman voor deGrondmechanica is dat hij de eerste was die opbasis van uit proeven vastgesteld gedrag deverbanden tussen spanning, vervorming en tijdafleidde, en met behulp daarvan dan de analysevan stabiliteit en vervormingen verrichtte.Hij heeft, samen met een aantal buitenlandsecollega’s, de grondmechanica als aparte tak vanwetenschap ontwikkeld, en er verschillende vande belangrijkste basisprincipes van beschreven.Hij bedacht voor de bepaling van de bezwijktoe-stand van grond de beproevingsmethode vangrondmonsters in een cel, waarbij de volledigespanningstoestand kan worden ingesteld, en debezwijktoestand dus nauwkeurig kan wordenvastgesteld. Een zeer belangrijke bijdrage,die ten grondslag ligt aan alle thans gebruiktetriaxiaalapparaten. Hij introduceerde de kruip-vervormingen in de samendrukking van slappegronden, waarbij de zettingen vele eeuwen

doorgaan. Ook dit is een zeer belangrijke bijdrageaan de grondmechanica, die in sommige anderelanden pas veel later, vaak na grote schades,is doorgedrongen.

Zijn betekenis voor het onderwijs, aan TU Delften andere instituten, is zeer groot geweest, voor-al omdat hij het eerste Nederlandse leerboekover Grondmechanica schreef. Dat boek bevateen groot aantal belangrijke originele elementen(de celproef, het seculair effect, de niet-lineairestijfheid van grond) die pas veel later internatio-naal erkenning hebben gevonden, wellicht mededoor de publicatie in het Nederlands en door zijnvroegtijdig overlijden.

HerinneringenDe naam van Keverling Buisman wordt in deNederlandse geotechnische wereld onder anderehoog gehouden door de periodieke KeverlingBuisman lezing van de Afdeling Geotechniek vanhet Koninklijk Instituut van Ingenieurs. Sinds2009 worden door deze Afdeling ook jaarlijksprijzen voor de beste publicaties uitgereikt onderde naam Keverling Buisman Prijs. Zijn beeltenis iste vinden bij de ingang van Deltares (het vroege-re LGM of GeoDelft), en in de hal van hetLaboratorium voor Geotechniek van de TUDelft.Aardig is ook dat het bureau waaraan hij bij LGMwerkte bewaard is gebleven.

Dat is later gebruikt door Prof. Geuze, Dr. Bege-mann en Prof. Nieuwenhuis. Via deze laatste ishet tenslotte beland in kamer 4.94 van hetgebouw voor Civiele Techniek en TechnischeAardwetenschappen in Delft, bij een overdrachtop 11 december 2008, in het bijzijn van een klein-zoon en een kleindochter van Keverling Buisman. Het technisch archief van Keverling Buismanwordt bewaard bij Deltares, na aanvankelijk opverzoek van mevrouw Keverling Buisman beheerdte zijn door ir. T.K. Huizinga, de eerste directeurvan het LGM. Het archief is geordend door ir.T. Tjebbes, en door de familie Keverling Buismanin 1994 aan de directie van het huidige Deltaresovergedragen. Het bevat diverse publicaties,rapporten, correspondentie, collegedictatenen correspondentie. �

Literatuur– A.S. Keverling Buisman, Grondmechanica,Waltman, Delft, 1940.– W.C. van Mierlo, 40-jarig bestaan Laboratoriumvoor Grondmechanica, De Ingenieur, Jrg. 86,nr. 6, p. 101-106, 1974.– A. Verruijt, A.S. Keverling Buisman, Delfts Goud,TUDelft, 2002.

Figuur 4 Het bureau van Keverling Buisman.


Hoogveld Sonderingen sondeert

nu ook op het spoor.

Een speciaal voertuig van twee meter

breed is uitgevoerd met spoorwielen en

wordt aangedreven door kunststof tracks.

Hierdoor zullen geen beschadigingen aan

het spoor ontstaan. Door een uniek open

afl aadsysteem kan het voertuig overal op

het spoor worden afgeladen.

ADVIESgeotechniekgeohydrologiemilieutechniek

VELDONDERZOEKENsonderen(milieu)borenlandmetenakoestische paalcontrole

LABORATORIUMtraxiaalproevensamendrukkingsproeven

Het Wendelgoor 13, 7604 PJ AlmeloPostbus 3, 7640 AA WierdenTel. 0546 - 671031Fax 0546 - 671131

[email protected]

Het speciale voertuig heeft een standaard

sondeeruitrusting. Daardoor is er geen

tijdsverlies in het opbouwen van ingewik-

kelde constructies op of langs het spoor. Het

voertuig weegt 14 ton en kan zonder extra

reactiekracht sonderen tot grote dieptes.

Hoogveld Sonderingen staat bekend om

het sonderen op alle soorten terreinen,

mogelijk gemaakt door een diversiteit aan

materieel. Voor meer informatie en foto’s

over het dienstenaanbod en specialisaties,

kijk op www.sondeerwagen.nl:

Sonderen op het spoor

Sonderen op het water

Sonderen in kleine ruimtes

Sonderen op moeilijk bereikbare terreinen

Overzicht sondeermaterieel

•

•

•

•

•

Heeft u vragen? Wilt u meer informatie

of een vrijblijvende offerte?

Wij staan u graag te woord.

N I E U W !

SONDE R E N OP HET SPOOR I N N OVAT I E F E N E F F I C I Ë N T

Hoogveld is ISO 9001:2000, VCA* en BRL SIKB 2000 gecertificeerd.

JubileumBij de spoordijkafschuiving bij Beek-Elsloo in1892 waren geen doden, maar het burgerlijkevertrouwen in de veiligheid van vervoer per spoorwas geschokt en moest worden hersteld. Dit leiddetot discussies in de Tweede Kamer en tot eenaanvaring tussen geologen en ingenieurs (weten-schap versus praktijk). Er gebeurde overigensniets aan de oorzaak van de afschuiving.Bij afschuiving van de spoorwegbaan te Weespin 1918 waren 41 doden. Deze ramp leidde totde instelling van een commissie inzake het

onderzoek van het draagvermogen van grond,de Bouwgrondcommissie, met als leden Lely,Hackstroh, van den Thoorn en Keverling Buisman.

In 1924 stelde de commissie drie subcommissiesin. Keverling Buisman, intussen aangesteld alshoogleraar in de toegepaste mechanica aan deTechnische Hogeschool van Delft (hij was toen29 jaar!), werd voorzitter van de subcommissiedie zich bezig hield met de theoretische benade-ring van draagvermogen van bouwgrond enzand en tevens lid van de subcommissie die zich

concentreerde op de bestudering van methodestot proefondervindelijk onderzoek naar draag-vermogen van bouwgronden. In feite is dit deofficiële erkenning van grondmechanica als apartediscipline. Ook internationaal gebeurde dat in1924 toen ’s-werelds eerste internationale con-gres in exacte wetenschappen werd georgani-seerd, in Delft. Een tiental geselecteerde lezingenen circa 50 artikelen over toegepaste mechanicaen wiskunde illustreerden de vorderingen op hetgebied [1]. Met oprichting van de eerste society(IUTAM) werd in Delft de basis gelegd voor eennieuwe manier van kennisuitwisseling. Grondmechanica was onderdeel van toegepastemechanica. Onbekendheid met grondgedragwerd evenwel door de ASCE als a problem ofnational importance bestempeld. Het congres waswat dit betreft een doorbraak. Prandtl lichtte zijnwig toe, Reissner besprak de horizontale actieveen passieve gronddruk en Terzaghi presenteerdeDie Theorie der hydrodynamischen Spannungs-erscheinungen und ihr erdbautechnischesAnwendungsgebiet waarin het effectieve-span-ningsconcept (hij noemde het nog niet zo) ende consolidatietheorie voor het eerst wordenbehandeld. Ook ging hij fundamenteel in opzwel, cohesie en stabiliteit van ingravingen.

Aangezien het bijzondere twee-fase karaktervan grondmechanica kan worden aangegevenmet de basisbeginselen van effectieve spanningen hydrodynamische spanning, is de disciplinegrondmechanica derhalve in 1924 in Delft

Inleiding

Ter ere van Keverling Buisman (1890-1944),de Nederlandse pionier van de grond-mechanica, en vanwege het 60-jarig jubileumvan de KIVI-Geotechniek werd op de Geo-techniekdag 2009 een voordracht gehouden,die ingaat op de historie van de grond-mechanica in Nederland, op de karakteristiekeonzekerheden in het vakgebied en hoe daar-mee om te gaan, en op de maatschappelijkewaarde van duurzaamheid in en van hetvakgebied. Immers, onzekerheid verkleinenis duurzaam zijn.

Figuur 1 Het eerste internationale congres voor toegepaste mechanica, Delft, 1924. Waar zouden Terzaghi en Keverling Buisman staan?

Prof Dr Ir Frans B J Barends Lid wetenschapsraad Deltares en hoogleraar TU Delft


Figuur 2De werk-nemers van LGM in 1936.Wie kentze nog?


internationaal gestart. Keverling Buisman wasals toehoorder aanwezig.

Keverling Buisman was naast zijn onderzoek- enonderwijstaak te druk met praktijkopdrachtenen op 15 februari 1934 werd in Delft het Labo-ratorium voor Grondmechanica (LGM) opgericht(figuur 2).

Nederland bleef een bakermat. In 1948 werdhet 2e international grondmechanica congresgeorganiseerd te Rotterdam, uitgekozen van-wege het baanbrekende werk hier. KeverlingBuisman publiceerde daar zijn empirische kruip-theorie. Hij werd aanvankelijk uitgelachen, maarlater toonde Mitchell dat die theorie consistentis met natuurkundige principes. Tijdens datcongres werd de basis gelegd voor de ISSMFE,die in 1949 officieel startte samen met deKIVI-Geotechniek, dat in 1999 de succesvolle12e ECSMGE organiseerde te Amsterdam.

2009 is met recht een jubileumjaar: 85 jaar grond-mechanica, 75 jaar geotechniek met het instituutLGM (nu opgenomen in Deltares) en 60 jaar KIVI-Geotechniek. Maar is de geotechniek niet alsdiscipline aan het verdwijnen? Deltares is eenmulti-disciplinair instituut, samen met geologie,(geo)hydrologie, waterbouw en -huishouding.Ook is recent bij de Technische Universiteit Delftde sectie grondmechanica van civiele techniekondergebracht bij aardwetenschappen. De inter-nationale society ISSMGE zoekt contact metIAEG en ISRM, de vakverenigingen geologie enrotsmechanica. Nieuwe kansen. Multi- en trans-disciplinariteit zijn in de mode. Maar blijft de

identiteit van het vak geotechniek behouden of,anders gezegd, gunt de maatschappij ons ook inde toekomst disciplinair bestaansrecht? Oogstons werk de waardering die het verdient?

ModelDe concepten van Terzaghi zijn in wezen op fun-damentele natuurkundige principes berustendebedenksels. Het zijn modellen die het geobser-veerde gedrag kunnen nabootsen. Er is sinds1924 veel ontwikkeld, maar toch, het blijvenmodellen, waar we met zorg en gezondeachterdocht mee moeten werken. Ik laat datzien aan de hand van het volgende voorbeeld.Tegenwoordig is de zoektocht naar duurzameenergie populair en de ontginning van aardwarmteen warmte-koudeopslag is er zo een. Bij hetmodelleren van het warmtetransportproces inde ondergrond speelt bij gebruik van eindigeelementenmodellen de (numerieke) nepdispersieen instabiliteit een storende rol, die vaak wordtondershat. Daarom heb ik, net zoals de pioniersvan vroeger, gezocht naar een hanteerbare analy-tische oplossing, om de toepasbaarheid van stan-daard numerieke rekenmodellen te beoordelen.Mijn zoektocht in de literatuur [2,3], leverde opdat het probleem geschetst in figuur 3 analytischnogal lastig is. Ik was extra uitgedaagd.

Het gaat om het warmtetransport in een homo-gene zandlaag met dikte H en met een constante(echte) grondwatersnelheid w, waarin vanaf tijd t =0 warm water wordt geïnjecteerd met tempe-ratuur T1. De oorspronkelijke temperatuur van degrond is T = T0. De onderkant van de zandlaag isgeïsoleerd. De bovenkant kan warmte geleiden

(warmtelek), maar geen water. Als wordt aange-nomen dat de warmte in de zandlaag verticaaluniform spreidt, kan het warmtetransportprocesbeschreven worden met met drie differentiaal-vergelijkingen, zie formules (1).

Zandlaag:

(1a)

Bovenlaag:

(1b)

Warmtelek:

(1c)

Hierin zijn de parameters: D = λ/ρc + ALv, D' = λ/ρc, h = (ρc)'/(ρc), v = nw(ρc)w /(ρc),ρc = n(ρc)w + (1-n)(ρc)g, en λ is de warmtegelei-dingcoëfficiënt, ρ de dichtheid, c de specifiekewarmtecapaciteit, AL de longitudinale mechani-sche macrodispersiviteit en n de porositeit.Het accent geeft de bovenlaag aan. In het onder-havige probleem zijn D, D', AL, v en H constanten.De oplossing wordt gezocht met behulp vanLaplace transformatie. De getransformeerdeoplossing is niet zo moeilijk en wordt voor dezandlaag weergegeven met formule (2); s ishier transformatie coördinaat.

(2)

Helaas staat de inverse transformatie van dezefunctie niet in de ‘encyclopedie’ van Bateman[4], die honderden oplossingen had uitgewerkt.Het alternatief contourintegratie is vanwege

g r o n d w a t e r w i n n i n g

W K O

o n d e r g r o n d s b o u w e n

v e r v u i l i n g

g e o t h e r m i e

geothermie

ondergrondsbouwen

CO2-berging gasproductie

grondwater winning vervuiling

WKO

ondiepe ondergrond

grondwater

diepe ondergrond

zeer diepeondergrond

Figuur 3a De ondergrond. Figuur 3b Warmtetransport met warmtelek.

a q u ic lu d e

a q u if e r

x

z

w

HT 1

T 0

T 0

T 0

T 0

Q tempratuur T1 vanaf t =0

T0

T1

q0

T0T0

T0

Zacquiclude

acquifer

HX

F


de dubbele wortel in de e-macht ondoenlijk,maar, zo dacht ik, de integraal, formule (3),biedt uitkomst.

(3)

Deze elimineert een wortel in oplossing (2) endan is na enig cijferwerk de oplossing wel tevinden, zie formule (4); erfc is hier complemen-taire errorfunctie.Het ziet er op het eerste gezicht niet eenvoudiguit, maar Maple kan er zonder probleem raadmee. Het is ook hanteerbaarder dan de (benade-rings)oplossingen van Advonin en Kocabas. Ikvond in de literatuur twee nette oplossingen voorbijzondere gevallen, een van Ogata & Banks [5]voor D' = 0, en een van Lauwerier [6] voor D = 0.Bij de check met Lauwerier is gebruik gemaakt

van Taylorreeksontwikkeling, omdat voor D = 0oplossing (4) ontaardt. Figuren 4a en 4b tonendat de gevonden oplossing (4), aangegeven metde rode lijn, mooi past. De uitdaging is gelukt!Ik was er met plezier gedurende een half jaarmee bezig geweest. Hoe zit dat nu numeriek?

Met COMSOL is door Saeid een eindige-elemen-tenberekening gemaakt voor een praktische situ-atie om de analytische en numerieke methodente vergelijken. Figuur 4c laat het resultaat zienmet formule (4) voor drie situaties. Figuur 4dgeeft een beeld van de warmteverdeling na 5jaar. Figuur 4e geeft het numerieke resultaatzonder mechanische dispersie weer en laat zowelnumerieke instabiliteit (door de tijdstap) alsnepdispersie (door de elementgrootte) zien.De instabiliteit vertroebelt het warmtelekeffecten de nepdispersie maakt dat de doorbraak

schijnbaar eerder optreedt. In de praktijk wordtdaar te weinig rekening mee gehouden. InCasaglia (Italia) bijvoorbeeld is een geothermie-installatie met een koud-waterinjectiebron eneen warm-waterproductiebron (doublet) metsucces werkzaam. Men had de levensduurgeschat op 20 jaar, maar er is na 20 jaar geenenkel signaal van doorbraak (koud water in deproductiebron). De echte levensduur, voorspeldmet het numerieke model STAR met veel nep-dispersie, is onderschat. Ik verwacht dat we inNederland grootschalig aardwarmte en warmte-koudeopslag gaan exploiteren. Om dat efficienten weldoordacht te doen is het nodig met debeperktheden van modellen rekening te houden.

OnzekerheidDe toepasbaarheid van modellen in de geotech-niek is beperkt door de methode zelf, door onzeker-

Figuur 4a Lauwerier. Figuur 4b Ogata & Banks. Figuur 4c Analytisch.

m e t d i s p e r s i e

m e t g e l e i d i n g

z o n d e r g e l e i d i n g

met dispersie

met geleiding

zonder geleiding

Formule 4 Figuur 4e Numeriek.

numerieke dispersie

numeriekeinstabiliteit

n u m e r i e k

a n a l y t i s c h

30o

70o

50o

200100

T

x

w a r m t e l e k

numerieke dispersie

t i

n u m e r i e k

a n a l y t i s c h

30o

70o

50o

200100

T

x

e

geleidingFiguur 4d Warmteverdeling na 5 jaar.


heid in grondeigenschappen en door subjectievekeuzes en aannames van de ingenieur. Het effectvan deze beperkingen kan verassend groot zijn enwordt gewoonlijk door niet-geotechnici onder-schat. Resultaten kunnen daarom sterk afwijkenvan verwachtingen. Ik zal proberen dit aspect ineen engineering factor uit te drukken en enkelesuggesties geven hoe om te gaan met het empiri-sche karakter van de geotechniek. Als maatstafvoor de bepaling van de onzekerheid kies ik devariatiecoëfficiënt v en Student’s t-verdeling1.Als wordt aangenomen dat van een set de klein-ste (Min) en de grootse (Max) overeenkomenmet de 5% en 95% waarde, voldoet de variatie-coëfficiënt aan formule 5:

(5)

Hierin is µ het gemiddelde van de set, σ de stan-daardafwijking en uit een tabellenboek komtxk95% , de 95% overschrijdingswaarde vanStudent’s t-verdeling bij een set van k elemen-ten. Voor staal is de waarde van v gewoonlijkkleiner dan 0,03 overeenkomend met een onze-kerheid van maximaal 5%, voor beton rond de

0,09 overeenkomend met circa 15% onzekerheid,maar voor grond zal blijken dat die meestal gro-ter is dan 0,30, ofwel minstens 50% onzekerheid.

Figuur 5 geeft een beeld van ons vermogengrondcondities met niet-destructieve veldwaar-nemingen (NDT) te bepalen. Er is globaal hoog-stens 30% kans dat dat lukt, ofwel een variatie-coëfficiënt van ruim 0,3. De ingenieur zal zijn(subjectieve) ervaring moeten toevoegen. Figuur 6a toont het resultaat van de predictiesvan de paalbelastingproef tijdens ESOPT-II in1982 [7] door 15 internationale experts. Devoorspelde paalbelasting bij 10 mm zakkingvarieert van 360 tot 1110 kN en de bezwijk-belasting van 600 tot 1500 kN. Dit correspon-deert met een variatiecoëfficiënt volgensformule (5) van 0,29 en 0,25. In 1992 werd eenzelfde wedstrijd georganiseerd tijdens de 4e ICApplication of Stress-Wave Theory to Piles.Vier verschillende palen werden dynamischgetest en 9 experts maakten hun predictie voorhet statische draagvermogen. De resultaten staanin figuur 6b. Het testrapport vermeldt dat deinterpretatiemethode meer variatie gaf dan de

verschillende monitoringsystemen en dat lokaleervaring geen significant betere voorspelling gaf.De variatiecoëfficiënt ligt tussen 0,15 en 0,36.

Sinds de jaren tachtig werd het opdrijven onver-wachts een dominant bezwijkmechanisme bij dij-ken. Opdrijven treedt op bij hoge rivierstandenals de daarmee corresponderende grondwater-drukken groter worden dan het grondgewicht.Een ontwerpen toetsmethode werd bedacht [8]met een veldproef in Bergambacht in 2001 alslaatste stap. Tevoren werden vijf expertsgevraagd het gedrag tijdens de veldproef tevoorspellen, eerst met standaard grondinforma-tie (I), daarna met aanvullingen (II) en tenslottemet uitgebreide informatie (III). In figuur 7a staande resultaten, de voorspelde stabiliteitsfactoren.Te zien is dat met groeiende informatie de resul-taten convergeren. De proef bezweek bij een fac-tor 1.02. De voorspellingen waren conservatief(minstens 15%). Ook bleek dat de keuze van hetvoorspelmodel minder telt dan de compleetheidvan informatie, de individuele interpretatie ende onzekerheid in de schuifsterkte. De variatie-coëfficiënt van de voorspellingen onderling isklein, maar met de 15% onderschatting resteert0,20 tot 0,36.

In 2008 werd de taludstabiliteit van een groteproefdijk op slappe grond getest, een IJkdijk-project, zie figuur 7b. Een grote internationalecompetitie werd georganiseerd en 40 internatio-nale deskundigen waagden een voorspelling voorhet stadium waarin de dijk zou bezwijken. Hetgebeurde in fase 4. De voorspellingen tonen eenbrede spreiding, meer door individuele aannamesen keuzes dan het gebruik van standaard- ofgeavanceerde modellen. De corresponderendevariatiecoëfficiënt is hier 0,46.

Bovenstaande voorbeelden geven aan dat deonzekerheid in de geotechniek 10 keer groter isdan bij staal en 3 keer groter dan bij beton. Dezeaanzienlijk grotere marge komt door gebrek aaninformatie van de ondergrond en de interpretatieen keuzes van de ingenieur (subjectiviteit).Dat laatste aspect noem ik de engineering factor.Die factor schommelt dus tussen de 20 en 45%,en soms meer. Voor de praktijk betekent dat eenveilige marge van 40 to 100% zou moeten wordentoegepast. Dat gebeurt niet altijd, want het kostgeld. Het risico dat men dan neemt wordt onder-schat. Genoemde voorbeelden laten zien datinvestering in verbeteringen van voorspelmodellenecht zin heeft als we de engineering factor dras-tisch kunnen reduceren. Hoe doen we dat? Grond is een natuurlijk materiaal. De natuur iscomplex en vol verrassingen en in de ondergrond

kxMinMaxMinMax

v %95/+−==

µσ


Figuur 6a Paalproef ESOPT-II 1982.

p i l e s e t t l e m e n t [ m m ] t e s t

l o a d Q [ k N ]


l o a d Q [ k N ]


l o a d Q [ k N ]


l o a d [ k N ] load Q [kN]

Figuur 6b Paalproeven 4ICSWTP 1992.

Expert Pile 1 Pile 2 Pile 3 Pile 4

1 - 0.59 1.32 0.70 2 3.32 0.80 1.53 1.08 3 - - - 1.06 4 1.20 1.10 1.29 1.25 5 2.00 1.06 1.38 1.50 6 0.60 0.63 1.35 1.22 7 1.03 0.79 1.26 0.80 8 1.42 1.46 1.04 0.71 9 1,21 0.74 1.41 1.00

Max/Min 5.5 1.9 1.4 2.1 Average 1.54 0.90 1.32 1.04 v5%-95% 0.36 0.26 0.15 0.29

Figuur 5 Zijn obstakels of voorkomens met NDT te detecteren? Legenda: + OK; ? onbekend; +?Mogelijk; ! schade; - onmogelijk; N:ondiep (1 - 5 m); M: medium-diep (5 - 20 m); F:diep (meer dan 20m).


gebeurt van alles. Feitelijk gaat het in ons vak-gebied om zeker advies zonder verassingen,een duurzaam advies. Als dan de bandbreedtegroter is dan in andere aanpalende disciplines,moeten we daar open en met zorg mee omgaan.

Voorzorgbeginsel [9] In de literatuur [10,11] , worden risico’s inge-deeld naar de graad van zekerheid over kans vanoptreden en bijbehorende gevolgen. Het geefteen bereik weer, met aan het ene uiterste totaleonzekerheid over kansen en gevolgen en aan hetandere uiterste risico’s met eenduidig te bereke-nen kansen en gevolgen op basis van beschikbarekennis en ervaring. Op risico’s met een grotemate van zekerheid over kansen en gevolgen zijnde beginselen eigen verantwoordelijkheid of soli-dariteit van toepassing. Juridisch geldt het pre-ventiebeginsel. Ergens in dat bereik wordt deonzekerheid over kans en of gevolg van een risicodermate groot, dat het zo niet mogelijk is het risi-co voldoende te beheersen. Op dergelijke risico’sis het voorzorgsprincipe van toepassing is. Ditbetekent dat pro-actief beleid wordt geformu-leerd en uitgevoerd, op basis van vermoedensover mogelijke serieuze schade zonder dat er alharde wetenschappelijke bewijzen beschikbaarzijn. Tenslotte zijn er ook onbekende risico’s,

waar je je niet op kunt voorbereiden. Bijhet omgaan met het voorzorgsbeginsel bijmenselijke activiteiten in de ondergrond worden drie aspecten onderscheiden: weten-schappelijke onzekerheid, schadedrempel enomkering van de bewijslast.

Natuurlijke processen zijn vanuit een weten-schappelijk perspectief onzeker vanwege beperktekennis en grote complexiteit, dynamiek en onbe-kendheid met (langeduur)effecten van menselijkhandelen. Het is daarom niet duidelijk of erschade ontstaat en in welke mate. Alvorens voor-zorgsmaatregelen kunnen of (in juridische zin)moeten worden genomen, is het vaststellen vande mate van mogelijke schade noodzakelijk.Hierbij wordt het principe van niet-verwaarloos-bare schade gehanteerd, of met betrekking totde natuurlijke omgeving, stringenter, het princi-pe van kans op onherstelbare schade. Ten aanzienvan de bebouwde omgeving geldt als criteriumvaak esthetische schade in tegenstelling totgebruiksschade of constructieve schade.

Vanwege onbekendheid met langeduureffectenten aanzien van de natuurlijke omgeving is hetvaststellen van een passende schadedrempelgeen sinecure. In sommige gevallen bestaan er

historische ervaringen waarmee een ondergrensvoor de schadedrempel kan worden aangegeven,waarbij is aangenomen dat het natuurlijke sys-teem zich in de toekomst net zo gedraagt als inhet verleden. Deze aanpak is bijvoorbeeldgevolgd bij het vaststellen van de gebruiksruimtevoor gaswinning onder de Waddenzee. In hetalgemeen verbindt men aan het voorzorgsbeginselhet principe van omkering van de bewijslast.De veroorzaker dient aan te tonen dat door hemaangebrachte maatregelen de gespecificeerdeonzekerheden naar vermogen en volgens delaatste stand van de kennis uitsluiten, dan weltot een aanvaardbaar niveau reduceren.

Wat mij ook belangrijk lijkt is de individuele ensociale beleving van risico’s. Die beleving is cul-tuur- en generatieafhankelijk maar bepalend bijde maatschappelijke beoordeling. Gewoonlijkwordt risico uitgedrukt in kans maal gevolg. Eentechnische benadering, want het behartigt nietde inherente verschillen in perceptie of de bele-ving van direct of indirect betrokkenen. Voorvoldoende draagvlak bij onzekerheden dienenverschillen in de toegevoegde waarde en de bele-ving van alle betrokkenen in beeld te wordengebracht en transparant te worden gecommuni-ceerd. Het gaat om risicocommunicatie, over

Figuur 7a Bergambacht proef, 2001. Figuur 7B IJkdijkproef, 2008.

containers

sand core

peat and clay

sloot

kleidek

klei en veen

zand

containers

sand core

peat and clay

sloot

klei ek

klei en veen

zand

Phase Phase description Experts Method

1 2 3 4 5 6 7 8

before the test digging the ditch deepening the ditch filling the sand core emptying the ditch filling containers saturating the dike no failure

1 1 1 6

10 13

4 4

- E

- - - -

- --

-

- - -E S P E S E S P E S E

E: educated guess, S: slip circle analysis, P : FEM (P laxis)

Phase Phase description Experts Method

1 2 3 4 5 6 7 8

before the test digging the ditch deepening the ditch filling the sand core emptying the ditch filling containers saturating the dike no failure

1 1 1 6

10 13

4 4

- E

- - - -

- --

-

- - -E S P E S E S P E S E

E: educated guess, S: slip circle analysis, P : FEM (P laxis)

Expert Stage I

Stage II

Stage III

Max/Min

1 0.52 0.86 0.85 1.65 2 0.63 - - - 3 0.84 0.82 0.80 1.05 4 0.75 0.92 0.91 1.23 5 - 0.82 0.87 -

Max/Min 1.62 1.12 1.14 Average 0.69 0.85 0.84 v5%-95% 0.11 0.05 0.06


weten, zien en ervaren. Voor het realiseren vanvertrouwen blijkt risicocommunicatie van groterbelang dan de inhoud, de risico’s zelf.

Niet alle risico’s zijn in eenduidige kansen en/ofgevolgen uit te drukken. We kunnen ze dan voor-spellen (verantwoorde schattingen). Een syste-matische aanpak voor schatten met gebruik vande juiste expertise is de probabilistische metho-de. Voor alle bedachte alternatieven wordengekwantificeerde kansen bepaald en de bijbeho-rende gevolgen berekend, zowel de positieveals de negatieve. Tenslotte wordt bij vergelijkduidelijk welk alternatief de voorkeur verdienten kan door betrokkenen een rationele keusgemaakt worden.

De onzekerheden van de ondergrond als natuur-lijk materiaal geven een extra complicatie. Hetgeschatte risico zal afhangen van de perceptievan de ondergrond en de respons op menselijkhandelen. In de praktijk dienen daarom meerde-re scenario’s in de risico-beschouwing te wordenmeegenomen. Gerichte monitoring tijdens hetgebruik van de ondergrond zal de kennis van dieondergrond vergroten en daarmee de onzeker-heid van de risico’s kunnen verkleinen. Dit houdtin dat om risico’s te beheersen de mogelijkheidtot bijsturen van het proces gewenst is. Een vande instrumenten in ons vakgebied daarvoor isde Observational Method.

Bij het realiseren van bouwprojecten in of met deondergrond staat de Eurocode de ObservationalMethod toe. Het karakter van deze methode isin overeenstemming met het voorzorgsbeginsel.De Eurocode [12] zegt: ‘The complexity of inter-action between the ground and the retainingstructure sometimes makes it difficult to designa retaining structure in detail before the actualexecution begins…When prediction of geotechnicalbehaviour is difficult, it can be appropriate toapply the approach known as the observationalmethod, in which the design is reviewed duringthe construction.’

Bij de start wordt uitgegaan van een ontwerpmet een zekere flexibiliteit waarbij alle bedenk-bare onzekerheden en risico’s met voldoendemarge (risico-analyse) zijn veilig gesteld en alszodanig aan de vigerende (bouw)norm voldoet.Uiteindelijk is dat toch meestal een beleidsmatigeof politieke keuze. De Observational Methodstaat toe dat met behulp van adequate anddoelgerichte monitoren tijdens de realisatie vanhet bouwproject volgens een vooraf vastgesteldeprocedure een of meerdere aannames in het ont-werp kunnen worden bijgesteld met als doel op

kosten en bouwtijd te besparen, waarbij deveiligheid en kwaliteit gegarandeerd blijft. Hetbehaalde voordeel of nadeel kan dan volgenseen vóóraf vastgestelde overeenkomst onderde betrokkenen worden verdeeld.

Ik constateer tenslotte dat er onbalans is tussentijd voor regels en techniek, tussen tijd voorprocedure en realisatie. De omgeving wordtmondiger, de situaties worden complexer en er isminder ruimte en vertrouwen voor specialisten,vooral wanneer die als solisten optreden. Doorde toenemende beschikbaarheid en omloopsnel-heid van informatie spreken specialisten elkaarook nog wel tegen, wat voor andere betrokke-nen uitermate verwarrend is. Het is daarom zaakom innovaties in aanpak en beleid samen met allestakeholders te organiseren en de maatschappe-lijke waarde ervan in consensus vast te stellen. Het voorzorgbeginsel is een geschikt instrumentom geotechnische risico’s te mitigeren. Voorzorgklinkt beter dan risico. Verstandig gebruik ervanis van nut voor het vertrouwen in ons vak enonderbouwt ons maatschappelijk nut.

Nieuwe duurzaamheidOm de door ons gewenste maatschappelijke rolte kunnen blijven spelen, dienen we eerst bijonszelf te raden gaan en een gelijkluidend appeluit te dragen voor beter begrip van de onzeker-heden in ons vakgebied. Feitelijk zijn we danduurzaam bezig en kunnen we als discipline hetmaatschappelijk oordeel fier tegemoet zien eneventueel weerleggen. We dragen dan bij aanzorgvuldigheid en transparantie. Ik noem drienieuwe manieren van zulke verduurzaming:benutten van individuele kennis (GeoBrain),spelend leren (Gaming) en transdisciplinariteit(GeoImpuls).

De gedachte achter GeoBrain, waar subjectiviteit(intuitie, gevoel en ervaring) en objectiviteit(berekening, modellering, meting) op structurelewijze worden geïntegreerd, is een modus om deengineering factor te reduceren en innovatie metbeleving te versterken. Met het spel dijkpa-trouille is een succesvolle start gemaakt om hetomgaan met onzekerheden via serious gaming tetrainen. Het initiatief GeoImpuls is een podium,waar met alle stakeholders een strategie wordtontwikkeld en uitgeprobeerd om de relatiefgrote faalkosten en tijdsoverschrijdingen in groteprojecten door onzekerheden in de geotechniekdrastisch te reduceren. Dit initiatief zal in iedergeval breed inzicht in en begrip van geotechni-sche risico’s genereren. Zo ontstaat verrijking viawisselwerking over de grenzen van de discipline:transdisciplinariteit.

Ja, de manier van werken in de geotechniek isaan het veranderen. We gaan beter om met onze-kerheden. Dat komt ons en de maatschappij tengoede, want geotechniek is het fundament vaneen duurzame samenleving. �

Literatuur[1] Biezeno, C.B. & Burgers, J.M. (editors)Proceedings of the First International Congressfor Applied Mechanics. Waltman, Delft, 1925.[2] Kocabas, I. (2004) Thermal transients duringnon-isothermal fluid injection into oil reservoirs.J. PSE 42: 133-144. Naast meerdere vereen-voudigingen neemt Kocabas de transversalewarmtedispersie mee. [3] Schultz, R (1987) Analytical modelcalculations for heat exchange in a confined aquifer.J. Gheophys 61:12-20. Het beschrijft een lastigeoplossing van de Rus Advonin (1964); dispersieontbreekt. [4] Bateman H. (1954) Tables of integral trans-forms. McGraw-Hill BC, London.[5] Ogata A. & Banks R.B. (1961) A solution forthe differential equation of longitudinal dispersionin porous media. US Geol. Survey, Prof. Paperno. 411-A.[6] Lauwerie H.A. (1955) The transport of heatinto an oil layer caused by the injection of hot fluid.J.Appl.Sc.Res., Section A, Vol 5, Nr 2-3,pag. 145-150.[7] Weele, A.F. van. (1992) Prediction versusperformance. Proc. XII ICSMGE, Rio de Janeiro,Balkema, Vol.4 : 2259-2273.[8] Van, M.A., Koelwijn, A.R. & Barends, F.B.J.(2005) Uplift phenomenon: model, validationand design. ASCE Journal of Geomechanics,Vol 5(2), pp. 98-106.[9] Wetenschappelijke Raad voor het Regerings-beleid, Rapport 85 (2008) Onzekere Veiligheid:Verantwoordelijkheden Rond Fysieke Veiligheid.Amsterdam University Press, 208p.[10] Staveren, M. Th. van (2006) Uncertaintyand ground conditions; a risk managementapproach. Elzevier Ltd, 321p.[11] Staveren, M. Th. van (2009) Risk,innovation & chance. Ipskamp Drukkers BVEnschede, 395p.[12] EC7, prEN 1997-1:2004(E), sectie 2.7en 9.4.

1 De t-verdeling werd in 1908 gepubliceerd doorW.S. Gosset onder het pseudoniem Student.De methode is bruikbaar als de standaardafwijkinggeschat moet worden uit een beperkte set gegevens.



Geo-Info Xchange is het resultaat van een intensieve samen-

werking tussen (GIN), Geo-Business Nederland en VNU Exhi-

bitions Europe. De beurs combineert het traditionele GIN-

congresprogramma met een uitgebreid expositieprogramma

en diverse beursactiviteiten. Zowel Henk Ensink als Yvette

Pluijmers zien een grote meerwaarde in de bundeling van de

krachten van het GIN-congres met de expertise van een

professionele beursorganisator. ‘De geo-informatiesector is

een sector waarin groei en innovatie momenteel hoogtij

vieren. Steeds meer bedrijven en sectoren gaan gebruik

maken van geo-producten en -diensten. Ook neemt de

bekendheid van geo-producten en hun toepassingen hand

over hand toe. De hoogste tijd dus voor verdere verbre-

ding en professionalisering van de geo-informatiesector

en het traditionele GIN-congres’, aldus Henk Ensink.

‘De nieuwe beurs vormt hiervoor het uitgelezen

platform’

KANSENEnsink en Pluijmers zijn ervan

overtuigd dat de verbre-

ding van de beurs bezoekers en exposanten geen windeie-

ren zal leggen. ‘Door de diversiteit van het aanbod op de

beursvloer kunnen bezoekers zich veel breder oriënteren op

de beschikbare geoproducten en -diensten en haar toepas-

singen. Voor bezoekers die nog niet zo bekend zijn met de

sector gaat op de beursvloer een hele nieuwe wereld open’,

voorspelt Pluijmers. ‘Zij krijgen bijvoorbeeld inzicht in

mogelijkheden van geo-informatiesystemen voor kosten-

besparing: hoe kan het sneller, beter en goedkoper met

behulp van geo-informatiesystemen. Tegelijkertijd maakt de

beurs innovatie en vernieuwing zichtbaar voor mensen die al

wel bekend zijn met de sector.’

INTERESSANTE SPREKERS GIN-CONGRESMet de toezegging van Ed Parsons, Geospatial Technologist

bij Google, zijn alle keynote sprekers bekend van het GIN-

congres. In het programma is een balans gevonden tussen

inwinning / beheer versus toepassingen, business-to-

business versus business-to-consumer en publiek versus

privaat. De presentaties behandelen thema’s uit

Henk Ensink Bestuurslid Geo-InformatieNederland (GIN)

Yvette PluijmersAlgemeen ManagerGeoBusiness Nederland(GIN)

N I E U W E V A K B E U R S

Verbreding en professionalisering, dat zijn de kernwoorden voor deeerste editie van de vakbeurs Geo-Info Xchange die op 2 en 3 decemberplaatsvindt in Jaarbeurs Utrecht. De nieuwe beurs, bedoeld voor iedereendie professioneel actief is in de geo-informatie sector, vormt hét platformvoor geo-producten, -toepassingen en -diensten in Nederland. Een beursmet potentie, aldus Henk Ensink, bestuurslid van beroepsverenigingGeo-Informatie Nederland (GIN) en Yvette Pluijmers, Algemeen Managervan branchevereniging GeoBusiness Nederland.

34 GEOtechniek – – Special november 2009

uiteenlopende segmenten, zoals bouw en infrastructuur,

ruimtelijke ordening en mobiliteit. Verbreding is ook hier het

kernwoord.

Sprekers die op het programma staan zijn o.a.:

� Ed Nijpels, voorzitter van GeoBusiness Nederland;

� Sybilla Dekker, voormalig Minister van VROM;

� Saskia Borgers, als nieuwe plaatsvervangend Secre-

taris-Generaal van het Ministerie van VROM verantwoor-

delijk voor de geo-informatie in Nederland;

� Elise van der Wulp van de Stichting Arbeidsmarkt Geo,

die met de GO GEO campagne aankomend talent

enthousiast maakt voor een carrière in de geo business;

Het GIN Congres heeft iedere dag een ochtend- en een

middagsessie. Tussendoor heeft u uitgebreid de tijd om de

beurs te bezoeken. Kijk voor het volledige programma en

tijdslot op www.geoinfoxchange.nl.

TOEKOMSTHoewel de eerste editie van de beurs zich nog moet aan-

dienen, zien Pluijmers en Ensink de toekomst van de beurs

al zonnig tegemoet. ‘De geo-informatiesector heeft nog

een enorme groeipotentie. Vooral op de business-to-busi-

ness markt valt er nog een hoop te winnen’, aldus

Pluijmers. ‘Via Geo-Info Xchange kunnen we hier dit jaar

alvast mee beginnen, maar we kunnen hier vooral ook in

de toekomst nog een flinke slag in gaan slaan.’ Volgens

Ensink gaat de beurs een snelle ontwikkeling doormaken.

‘Geo-informatie is booming business. Op dit moment hou-

den ruim 15.000 mensen zich op professionele wijze bezig

met de geo-industrie en de verwachting is dat dit aantal de

komende jaren fors zal groeien. Het kan niet anders

dan dat ook de beurs van deze ontwikke-

ling gaat profiteren.’

GRATIS TOEGANKELIJKVia de website www.geoinfoxchange.nl kunt u zich

gratis voorregistreren. Na registratie krijgt u voor het

begin van de beurs uw toegangsbadge toegestuurd,

waarmee u bij de entree direct door kunt lopen.

Bovendien kunt u zowel de beurs als het congres met

uw badge bezoeken.

Geo Informatie Nederland (GIN) heeft alsdoel de bevordering van kennis over ende toepassing van geo-informatie en hetverrichten van alles wat daarmee verbandhoudt of daaraan bevorderlijk kan zijn. De vereniging beoogthet platform te zijn voor de verzameling, bestudering en ver-spreiding van kennis over geo-informatie. De vereniging richtzich zowel op de ondersteuning van personen en organisa-ties die zich met geo-informatie bezig houden als op demaatschappelijke omgeving waarin de geo-informatie-sector opereert en wil het aanspreekpunt zijn naar deoverheid met betrekking tot de vakontwikkeling in degeo-informatie.

In branchevereniging GeoBusiness Nederlandwerken bedrijven uit de geo-informatiesectorsamen om hun belangen te behartigen. Het doeldaarvan is het vergroten van het marktvolume enhet verbeteren van de marktwerking in de geo-informatiesector. GeoBusiness Nederland is in2007 ontstaan uit een fusie van Vereniging NederlandseBedrijven in de Geodesie en Geo-Informatie (VNBG) enBedrijven-platform Geo-Informatie. De fusie zorgt ervoordat de sector krachtiger naar buiten kan treden.

Geo-Info Xchange2 & 3 december 2009Tijden: 10.00-16.30 uurJaarbeurs Utrecht, hal 5www.geoinfoxchange.nl

V E R B R E D I N G E N P R O F E S S I O N A L I S E R I N GS TA A N C E N T R A A L

Figuur 1 Na ingrijpende aanpassingen van de bouwwijze, met veel extra kosten en vertraging, is de tramtunnel in Den Haag alsnog gerealiseerd. Een aanwinst voor de stad.

Dik-Gert Mansvoorzitter van de CUR Bouw & Infra commissie

Leren van geotechnisch falen: iets wat u allen aangaat!Iedereen herkent dat gevoel als je hoort van eenschadegeval waarvan de oorzaak zo voor de handligt: dom, dom, dom. Dat was jou nooit over-komen. Maar de vraag is of die zelfverzekerdheidterecht is. Als het jezelf overkomt als project-manager, als adviseur of als aannemer val je terugop je formele positie: 'Wat was je opdracht?' en'Als alle anderen geen fouten hadden gemaaktwas het wel goed gegaan!'. Voor de buitenstaander blijft het dezelfde fout.Genoeg reden om eens met andere ogen naarschades van gronden grondgebonden construc-ties te kijken. Niet met de schuldvraag op hetnetvlies maar met het doel lessen te trekkendie er toe moeten leiden dat diezelfde fout nietnog eens wordt gemaakt, niet door jou of deprojectorganisatie waar je deel vanuit maakt,maar ook niet door anderen. Met dat doel voorogen is 'Leren van geotechnisch falen' gestart.

De door KIVI NIRIA Geotechniek en Rijkswater-staat geïnitieerde CUR Bouw &Infra commissieheeft de ervaringen met het project ‘Leren vanInstortingen’ als startpunt gekozen. Daar gaathet om falende constructies van beton, staal enandere materialen. Op de overeenkomsten enverschillen tussen de vakgebieden constructiesen geotechniek kom ik straks nog terug. Dezecommissie, waarvan ik voorzitter mocht zijn,heeft 6 cases geselecteerd en daarmee een zeke-re spreiding nagestreefd over de verschillendewerkvelden. Voorwaarde voor selectie was dat

gegevens ter beschikking waren of werdengesteld. De gekozen cases zijn:� ziekenhuis Vlietlanden te Schiedam� parkeergarage Westerhaven Groningen� Zuidpoort te Delft� Baggerdepot IJsseloog� museumparkgarage te Rotterdam� provinciale weg N470 te Zuid Holland

In al deze gevallen hebben grond- of grond-gebonden constructies niet voldaan aan de ver-wachtingen. Soms leidde dat tot relatief geringeschade, soms tot grote schade: extra kosten,omgevingschade, gevolgschade, (tijdelijke)onveiligheid en imagoschade. Om grip te krijgen op de oorzaken is een rubrice-ring gehanteerd. Ik beperk me nu tot twee groe-pen, de volledige rubriceringen kunt u lezen inhet betreffende rapport en de al verschenen ennog te verschijnen artikelen in Geotechniek.

� Op het microniveau hebben we het over foutengemaakt door het individu: de professional, dieeen taak uitvoert in het bouwproces. Je hebteen oorzaak te pakken als duidelijk is dat eenander, op die plaats, diezelfde fout niet hadgemaakt. In deze rubriek vallen dus de vergis-singen van een adviseur door slordigheid ofgebrek aan kennis, de heiploeg die slecht werklevert terwijl hun collega ploeg dat wel goeddoet.

� Op mesoniveau hebben we het over fouten van

de projectorganisatie: had een andere project-organisatie, met andere spelregels, taakverde-lingen, coördinatie, toetsing, controles endergelijke wel een goed resultaat bereikt?Projectorganisaties starten bij de opdracht-gever, groeien en muteren tijdens het ontwerpen bouwproces. Verkeerde en goede besluitenover taakverdelingen, inkoop, opknippen,communicatiekanalen, toetsingen en controlesworden in die projectorganisaties genomen.

Na het onderzoeken van de individuele cases is ereen doorsnede gemaakt over de zes cases: welkeoorzaken zien we telkens terugkomen, wat zijnde structurele oorzaken die optreden? Deze structurele oorzaken zijn dan blijkbaar eengevolg zijn van fouten in onze werkwijzen engewoonten van hoe wij bouwprojecten tot stand brengen.Zonder hier volledig te kunnen zijn enkelebelangrijke conclusies.� Veel fouten komen voort uit de fragmentatie

van taken en de slechte onderlinge samenwer-king, communicatie en coördinatie daarvan; ditis een fout van de projectorganisatie, die zofouten op individueel niveau uitlokt en vervol-gens er niet uithaalt.

� Op microniveau worden fouten gemaakt in deanalyses, worden zaken vergeten en ontbreekthet aan koppeling met de uitvoering: wordthet uitgevoerd zoals bedacht en werkt hetzoals bedacht?


Deze conclusies tonen dat er bijna altijd meerde-re oorzaken in het spel zijn. De eerste case, dievan de paalfunderingen ten behoeve vanVlietlanden, illustreert dit:� Er wordt een foute keuze van paaltype

gemaakt, op grond van kosten en zonderafweging van risico’s. Vervolgens gaat het inde uitwerking mis: de berekening van dewapening is bij de constructeur van de onder-aannemer ondergebracht en leidt tot minderwapening dan in het bestek voorgeschreven.Het bouwterrein is niet, zoals oorspronkelijkde bedoeling was tijdig opgehoogd en voor-belast. Bij het maken van de palen is meerbeton nodig dan vooraf als grens gesteld. Engedurende de uitvoering zijn de plaatselijkeontgravingen en ophogingen net wat andersdan verondersteld en voorgeschreven.

Met de twee projecten ‘Leren van…’ kan een ver-gelijk gemaakt worden tussen beide werkvelden.Bij bouwconstructies is informatie over materi-aaleigenschappen, belasting en dergelijkecompleter en met minder onzekerheid omgeven

dan bij grond en grondgebonden constructies.Dat leidt tot andere oorzaken. Maar de over-eenkomsten in oorzaken op het niveau van deprojectorganisatie zijn groot. Verder valt opdat de problemen met gronden grondgebodenconstructies vaak al optreden gedurende deuitvoering: dan worden bouwputten maximaalaangesproken en komen fouten aan het licht.Bij bouwconstructies zit het gevaar meer in deverborgen gebreken: het lijkt wel goed maardat is het niet, dat blijkt dan soms pas veel later.

In het begin van deze voordracht heb ik gezegddat het doel is dat dezelfde fout niet nogmaalswordt gemaakt. Daarvoor is het begrijpen van'waarom fouten worden gemaakt' wel een beginmaar nog niet voldoende. Duidelijk is dat op drieniveaus veranderingen nodig zijn: op het niveauvan de professionals, van de projectorganisatieen van de sector. Allen moeten meer oog moetenhebben voor echte kwaliteit: het waarmaken vande verwachtingen. Een éénzijdige focus op laag-ste prijs is fout en blijkt bovendien achteraf vaakschone schijn. Risico’s moeten worden onder-

kend en beheerst. Als professional moet je jeervan overtuigen dat je voldoende middelen terbeschikking krijgt en de mogelijkheden in desamenwerking om je taak te vervullen en nietklakkeloos elke projectorganisatie aanvaarden.Doet die projectorganisatie wel wat ze moetdoen: voorwaarden scheppen om te presterenen toetsing en controle waar nodigProjectorganisaties moeten focussen op kwali-teitsbeheersing: selectie van de juiste opdracht-nemers, controle mechanismen inbouwen enz.De opdrachtgever staat aan het begin van elkeprojectorganisatie en speelt in die zin eenbelangrijke rol.

Risicomanagement, op alle niveaus, kan desleutel zijn om generieke verbeteringen tebewerkstelligen en te komen tot een aanzienlijkereductie van falende gronden grondconstruc-ties. Ik beveel u het door de commissie opgestel-de rapport, de verschenen en nog te verschijnenartikelen in Geotechniek van harte aan. �


Tubex b.v.

Postbus 1834250 DD WerkendamTel. +31(0)183 679 888Fax +31(0)183 501 [email protected]

www.tubexbv.nl

GROOTS IN KLEINE RUIMTESTrillingsvrije paalfunderingen� Grondverdringend � In beperkte ruimtes� Geluidsarm � In beperkte hoogte� Trillingsvrij � Grote druk-, trek- en horizontaal krachten

Samenvatting

Diepwandtechniek werd in Nederland totvoor kort gezien als ‘Beproefde techniek’.Recente ervaringen met bouwputten in degrote steden leren echter dat er risico’szijn. Wat is er aan de hand? Zijn we dein de jaren ‘70 en ‘80 opgedane kennisvergeten of moet er kennis wordenontwikkeld? Aan beide aspecten wordtmomenteel gewerkt: In CUR/COB verbandwordt een ’state of the art’-rapport overontwerp en uitvoering van diepwandengeschreven en bovendien vindt erwetenschappelijk onderzoek plaats naar de kritische procesparameters tijdens het maken van diepwanden.

Jan van DalenPromovendus TU-DelftGeotechnisch adviseur Strukton Engineering

Nieuwe ervaringen vragen om nieuwe inzichten Figuur 1 Parkeergarage Kruisplein, Rotterdam. Bron: Besix

Diepwandtechniek opnieuw onder de loepInleidingBij projecten in stedelijk gebied, waar trillings-hinder, geluidsoverlast gepaard gaan met dewens tot grote diepte een bouwput te maken enwaarbij bovendien hoge eisen worden gesteldaan de stijfheid van de kerende wand vormt dediepwand een niet meer weg te denken variant.De diepwandtechniek biedt ook voor de toe-komst goede kansen om te komen tot econo-misch haalbaar ondergronds ruimtegebruik.

Tot voor enkele jaren werd de toepassing vandiepwanden beschouwd als ‘beproefde tech-niek’, gepaard gaande met een laag risico.Ervaringen met enkele projecten van de laatstejaren hebben anders laten zien. Vooral hetvoorkomen van lekkages heeft in de pers nogalde aandacht getrokken vanwege de gevolgendie in zandgrond groot zijn gebleken.

Daarnaast wordt de diepwandtechniek momen-teel volop gebruikt voor zowel projecten diereeds in uitvoering zijn zoals de parkeergarageKruisplein te Rotterdam, de parkeergarageHoutwal te Harderwijk als voor bijvoorbeeldde Spoortunnel Delft die zich nu in de ontwerp-

fase bevindt.Naar aanleiding van de schadegevallen zijn,mede met het oog op de kansen voor de toe-komst, recent zowel een CUR/COB commissie,als promotieonderzoek gestart. Gedachte hierbij is dat zowel moet wordeningezet op herontdekking en bundeling vanbestaande kennis, als op nieuwe kennis. Hetuiteindelijke doel hiervan is om te komen tot eensituatie waarbij het toepassen van diepwandenin Nederland weer wordt gezien als beproefdeen betrouwbare techniek.

CUR /COB commissieIn juni 2009 is een gezamenlijke CUR/COBcommissie (diepwanden) van start gegaan.De doelen van deze commissie zijn:1.Realiseren van een ’state-of-the-art’ rapport

waarin alle bestaande kennis en ervaring m.b.t.ontwerp en uitvoering wordt opgenomen.

2.Voorbereiden van de uitvoering van eenpraktijkonderzoek, zo mogelijk bij de tebouwen spoortunnel Delft.

State of-the-art rapportAanpak bij het opstellen van dit rapport is de

bestaande literatuur en praktijkervaring in kaartte brengen en te bundelen in één publicatie.Aan de hand van het state of the art rapportkunnen partijen die zich richten op ontwerp enof uitvoering hun kennisniveau optimaliseren.

Bij diepwanden kunnen ontwerp en uitvoeringniet los van elkaar worden gezien. Dit blijkt uitaspecten als:

het ontwerp van het wapeningsnet, bij voor-beeld in verband met:

– de doorstroombaarheid hiervan tijdens hetbetonneren,

– de benodigde stijfheid tijdens transport eninhijsen van de korf in de diepwandsleuf;eigenschappen van het bentoniet in relatie totzowel optimale sleufstabiliteit als verdringingdoor de vloeibare beton;betonsamenstelling in relatie tot zowel degewenste betonkwaliteit in de eindfase alsde (rheologische) eigenschappen tijdensbetonneren van de panelen;ontwerp en uitvoeringswijze van de voegen inrelatie tot risico’s en waterdichtheid.

Binnen de commissie zijn deze raakvlakken


tussen ontwerp en uitvoering onderkend. Omdeze reden is besloten om in de uit te brengenpublicatie naast ontwerp en uitvoering ook derelatie tussen beiden te beschrijven. Daarnaastzal ook aan aspecten als monitoring en invloedop de omgeving aandacht worden geschonkenen heeft de commissie zich tot doel gesteld eenhoofdstuk ‘Geleerde lessen in de praktijk’ opte nemen.

De gewenste inhoud heeft zijn weerslag gehadop de samenstelling van de commissie.Uitvoerende partijen (aannemers), Ingenieurs-bureau’s, Opdrachtgevers als Prorail en RWS,Deltares en de TU Delft zijn vertegenwoordigd.Maar ook de betonen bentonietindustrie zodatook de kennis van deze materialen optimaal kanworden ingebracht.

Het schrijven van een state of the art verhaalimpliceert dat dit voornamelijk gebaseerd is opbestaande kennis. Beschikbare Nederlandseliteratuur zijn paragraaf 4.3 uit het handboek‘Ondergronds Bouwen’ uit 1997, waarin bondigis ingegaan op zowel ontwerp- als uitvoerings-aspecten. Daarnaast is in 2001 CUR aanbeveling76 ‘Rekenregels voor Diepwanden’ verschenen,waarin vooral relaties worden gelegd met deNEN 6720 (VBC19950 ‘Voorschriften Beton’en met NEN-EN 1538 ‘Uitvoering BijzonderGeotechnisch werk, Diepwanden’. Recent is deNEN-EN 1538 overigens nog op enkele puntenaangepast.

Overige Nederlandse literatuur betreft voor-namelijk artikelen die veelal gerelateerd zijnaan uitgevoerde projecten of aan tijdens deuitvoering van deze projecten geconstateerdeaspecten. Ook in buitenlandse literatuur zijnveel projectbeschrijvingen te vinden en daarnaastook normen. Met name de DIN 4126 ‘Cast in-situDiaphragm walls’ biedt een compleet overzichtvan diverse ontwerpaspecten.

De commissie heeft zich tot doel gesteld de ken-nis anno 2009 met betrekking tot uitvoering enontwerp van diepwanden zo goed mogelijk teverzamelen en in beeld te brengen. Hierbij wordtgebruik gemaakt van wat in literatuur is terugte vinden en de kennis en ervaring bij personenwerkzaam in de branche.

Het werk in de commissie vordert gestaag. Tentijde van het schrijven van dit artikel (september2009) was het eerste concepthoofdstuk metontwerpaspecten en -berekeningen besproken inde commissie en was er tevens een eerste aanzettot het hoofdstuk over de raakvlakken tussen

ontwerp en uitvoering. Betreffende ontwerp en ontwerpberekeningenis gebleken dat er belangrijke discussiepuntenliggen op het gebied van:

de in rekening te brengen wandwrijvingshoek;de juistheid van de toepassing van eenverenmodel voor diepwanden onder alleomstandigheden.

De wandwrijvingshoek is mede afhankelijk van – voor zover aanwezig – de wrijvingseigenschap-pen van een laagje bentonietcake tussen betonen grond. Voor de situatie ter plaatse van destations in de Noord-Zuidlijn is deze beproefd;echter er wordt nog gezocht naar meer meet-gegevens.

Betreffende gebruik van een verenmodel tenopzichte van een EEM model zijn er tot op heden2 overwegingen door de commissie onderkend:

Eventuele verticale boogwerking wordt nietmeegenomen in een verenmodel; het optredenhiervan kan weliswaar onder bepaalde omstan-digheden de wand ontlasten, doch de stempel-krachten doen toenemen.De meeste verenmodellen zijn erop gebaseerddat aan de actieve zijde neerwaartse- en aan depassieve zijde opwaartse wandwrijvingoptreedt. Bij verticale deformatie van de wand– onder invloed van verticale belasting – zou,gelet op de grote buigstijfheid van de wanddeze wrijvingsrichting anders kunnen zijn, het-geen directe invloed heeft op de grootte vande horizontale gronddrukken; in een EEMmodel kunnen deze aspecten rechtsreeks wor-den meegenomen in de berekening.

In de commissie is vastgesteld dat er voor dientte worden gewaarschuwd dat een verenmodelniet onder alle omstandigheden zonder meer kanworden toegepast (b.v. bij plaatselijke bovenbe-lastingen).

Volgens de huidige planning zou eind 2009 eeneerste concept en in de eerste helft van 2010 dedefinitieve versie van het complete State of theart rapport over ontwerp en uitvoering van diep-wandpanelen beschikbaar moeten zijn.

Gewenst praktijkonderzoek De exacte inhoud van een praktijkonderzoek ismomenteel (september 2009) nog niet vastge-steld. Eén van de onderwerpen waarop hetonderzoek zich vermoedelijk zal richten, is op hetkunnen detecteren van niet-beton insluitingen ineen reeds gemaakt diepwandpaneel, vooraf-gaand aan ontgraven.

Volgens planning zal vanaf november 2009 een

promovendus aan de TU Delft onderzoek gaandoen naar mogelijke detectie technieken, waarbijhet project Spoortunnel Delft mogelijk kanworden benut om hiermee praktijkervaring op tedoen. De promotor voor dit onderzoek is prof.Frits van Tol. Momenteel worden voor dit onder-zoek fondsen geworven in Geo-impuls verband.

Kritische procesparameters bij deuitvoering van diepwandpanelenSinds juni 2009 vindt tevens promotieonderzoekaan de TU Delft plaats naar de kritische proces-parameters bij het maken van diepwandpanelenin met name slappe West-Nederlandse gronden.

Het onderzoek richt zich vooralsnog vooral opmechanismen rond het ontstaan en het al danniet weer verdwijnen van een afpleisterendlaagje bentonietcake op de overgang van sleufnaar omringende grond, maar ook ter plaatsevan voegovergangen. Diverse aspecten moetenin dit kader beter in beeld worden gebracht.Hierbij wordt onder meer gedacht aan:

invloed van grondsamenstelling op het bentoniet;gevolgen voor het ontstaan en deeigenschappen van de filtercake;In hoeverre blijft de filtercake intact tijdenshet verversen en/ of regenereren van debentoniet;in welke mate blijft de filtercake intact tijdenshet betonneren van de sleuf;in welke mate wordt het betonneren beïnvloeddoor obstakels in de diepwandsleuf (zoals dewapening).

Momenteel worden proevenseries uitgevoerd diezich vooral richten op de vorming van de cake.Tevens is er inmiddels een deelonderzoek gestartnaar de stroming van beton binnen de sleuf in defase van betonneren.

Het uiteindelijke doel van dit onderzoek is inkaart te brengen welke factoren van invloed zijnop de kwaliteit van de uiteindelijke gerealiseerdediepwand en op de voegen tussen de diepwandpanelen in slappe gronden zoals die voorkomenin West-Nederland. Tevens is het doel dezefactoren dusdanig te optimaliseren dat ontgra-vingen binnen diepwanden in de toekomst, inde genoemde slappe gronden, zonder noemens-waardige risico’s op lekkage kunnen wordentoegepast.

Het laatstgenoemde promotieonderzoek wordtdoor de auteur uitgevoerd aan de TU-Delft,bij de leerstoel van de hoogleraar OndergrondsBouwen, Johan Bosch.


En spreekt onderstaande jou aan?

:nesie-eitcnuF :duohni-eitcnuF- het in multidisciplinaire teams bijdragen aan het ontwerp van diverse geotechnische constructies w.o. kerende constructies, funderingen en grondlichamen - het (zelfstandig) uitvoeren van diverse geotechnische berekeningen t.b.v. het aanbiedings- en uitvoeringsproces, o.a. met de M-Serie programmatuur en met Plaxis - bij voldoende ervaring als projectverantwoordelijke leiding geven aan kleine ontwerpteams - standplaats Utrecht en mogelijk ook elders op projectbasis

- HBO Civiele Techniek (constructieve afstudeerrichting met geo- en funderingstechnische vakken) of TU (Masteropleiding Civil Engineering, variant Hydraulic and Geotechnical Engineering) - enkele jaren ervaring in het vakgebied is een pré. Pas afgestudeerden worden ook uitgenodigd te reageren - naast geotechnisch ook constructief inzicht hebben - kennis van de voor het vakgebied relevante normen en richtlijnen - gevolgde cursussen op het vakgebied is een pré

Dan zien wij graag jouw reactie tegemoet via de post of e-mail!

Ben JIJ de praktijkgerichte geotechnicus?

Een betrokken ingenieur !

Engineering

Strukton Engineering bv Postbus 1025 3600 BA Maarssen Tel. 030 248 6233 Fax 030 248 6666

Web www.struktonengineering.nlE-mail [email protected]

Lelystraat 49 3364 AH Sliedrecht Tel. +31 (0)184-410333 [email protected] www.dieseko.com

Complexe bouwput met soil-mix en mega-jet in hetstadscentrum van Kortrijk

Figuur 1 Werkvloer voor vloerplaat -2 (-6,9m).

Ir. E. WillemsProjectleider Smet F&C

De jobHet voormalige postgebouw in het stadscentrumvan Kortrijk op de hoek van de Graanmarkt en deDoorniksesteenweg, op een perceel grond van30m bij 24m, werd afgebroken en herbestemd alscommercieel en residentieel gebouw. Het nieuwegebouw zal bestaan uit 8 bovengrondse en 4ondergrondse bouwlagen en is voorzien van eenautolift.De ondergrond bestaat uit zand en leemhoudendzand en zandhoudende leem met afwisselendezwakke tot middelmatige pakkingsdichtheid toteen diepte van 19m. Vervolgens is er een sterkwatervoerende compacte zandlaag tot 23mdiepte. Daaronder bevindt zich de formatie vanIeper die vooral uit klei bestaat. Het postgebouw werd opgericht in 1954 en destructuur bestond uit gewapende betonnenkolommen, dakspanten en liggers. De gevels,bestaande uit opgaande met arduinen platenomhulde kolommen vertrekkende vanaf de fun-dering tot aan de dakrand , moeten om architec-tonische redenen behouden blijven. Het gebouwbeschikte over een diepe kelder met een (dubbel-wandige) gewapende betonnen vloer waaronderzich de fundering bevond, een raster van door-lopende zolen, op 4,5m onder het straatpeil.

De aanpalende gebouwen zijn slechts over eendeel van de bebouwde oppervlakte voorzienvan kelders die aangezet zijn op ca. 2,5m onderstraatpeil. Het waterpeil in rust bevindt zich

op -3,8m en mag niet verlaagd worden. Aangezien de bestaande fundering aangezet wasop -4,5m diepte moet destijds voor de constructieervan een bemaling zijn toegepast. Om deafbraak van deze funderingszolen netjes uit tevoeren werd besloten om in de stoep, aan de2 zijden van de toekomstige bouwput, gespreidlangsheen de te behouden gevels, 5 gecontro-leerde sondegestuurde combi-bronnen te instal-leren die het waterpeil op -5m moeten houden. De moeilijkheid bestaat dus in de afbraak van eengebouw dat dieper gefundeerd is dan de aan-palende gebouwen en de constructie van eenwaterdichte bouwput die wordt uitgegraven tot -13m (-14,5m t.p.v. liftputten) zonder noemens-waardige waterdaling in de omgeving en ditvan op een kleine bouwplaats langs alle zijdenomgeven door muren (hetzij de te behoudengevels, hetzij de aanpalende gebouwen).

Gekozen uitvoeringswijzeHet gebouw kan slechts worden afgebrokennadat het funderingspeil van de aanpalendegebouwen is verlaagd tot beneden het aanzetpeilvan de fundering van het af te breken gebouw.Ook moeten eerst de nodige stuttingen en scho-ringen worden geplaatst t.b.v. het behoud van devoorgevels alvorens met de afbraak kan begon-nen worden. Deze schoringen hebben als gevolgdat grote ballastbelastingen op straatpeil vlaklangs de gevels moeten geplaatst worden.Om de niet geringe gronden waterdrukken

tegen de bouwkuip te kunnen opnemen, enomdat het niet verantwoord is om onderbestaande gebouwen in een met waterdrukbelaste wand grondankers te plaatsen, werdbesloten om de bouwput in stross uit te voeren.Het oorspronkelijke ontwerp voorzag in eensecanspalenwand met palen van slechts 40cmdiameter. De architectuurplannen waren geba-seerd op deze geringe ruimte-inname. In dit gabarit van beschoeiing kon onmogelijk devereiste wapening worden ingebouwd. Er werddaarom gekozen voor een soil-mix wand uitge-voerd met de methode CSM met een dikte vanca 50cm. Deze wand werd uitgevoerd vanaf het

Samenvatting

Een nieuwbouw met vier ondergrondsebouwlagen uitvoeren in het centrum vanKortrijk, zonder waterverlaging in de om-geving is de uitdaging. Die uitdaging is noggroter als de kleine bouwplaats volledigomringd is door hoge muren en wankelegebouwen. De oplossing die financieelhaalbaar is, bestaat uit een combinatie vanmeerdere technieken. Soil-mix bouwput-wanden tot 23m diep en jetgout-techniekenvoor funderingen en onderschoeiingenmaken het project levensvatbaar. Eencreatieve herziening van het ontwerp vande bouwput was nodig om de vertragingen,ontstaan tijdens de afbraakwerken, weerongedaan te maken tijdens de ruwbouw-werken. De ruwbouwwerken zullen tot deafdek van verdieping +1 uitgevoerd wordenterwijl de uitgraving van de bouwput instross wordt verder gezet.

Figuur 2 Ook de boorstelling moet over de gevel.


werkvlak -3,5m na afbraak van de keldervloer.De soil-mix wand moet zorgen voor een geslotenbouwkuip die aansluit in de Ieperiaanse kleizodat slechts een onderhoudsbemaling nodigis om het eventuele lekwater weg te pompen.

Vervolgens werden in deze soil-mix wand grond-ankers voorzien op het peil -4,5m. Door de plaat-sing van deze ankers is het mogelijk de bouwputuit te graven tot ca -6,9m, zijnde de vloerplaatvan verdieping -2. Vanaf dit niveau moeten deverdiepingen -3 en -4 dan verder in stross wordenuitgegraven. De vloerplaten van verdiepingen -2en -3 stutten de CSM wanden. De dikte van dezevloerplaten werden voor dit doel aangepast.De CSM-wanden werden berekend voor dedefinitieve toestand t.t.z. met neutrale grond-druk-coëfficiënten en een waterpeil op éénmeter boven het normale rustpeil. Niettemin ishet de bedoeling om, zodra de funderingsplaat(verdieping -4) is afgewerkt enkelzijdig bekistevoorzetwanden aan te brengen van onder (-4)naar boven (-2). Om dit technisch mogelijk temaken worden de tussenvloeren slechts tot opca 20cm afstand van de soil-mix-wanden gegoten.

De ruimte van 20 cm wordt open gelaten om delatere voorzetwanden van de verdieping er onderte kunnen storten. De stortopening van 20cmwordt overbrugd door stalen steunen die in devloeren zijn ingegoten en afsteunen op de verti-cale kolommen (HEB400) in de soil-mix-wanden.Om deze vloerplaten te ondersteunen tijdens dewerffase werden voorafgaandelijk stalen kolom-men (poutrellen) ingepland ter plaatse van detoekomstige betonkolommen. Deze voorlopigekolommen werden eveneens geïnstalleerd vanafhet werkvlak op -3,5m, t.t.z. hetzelfde werkvlakvanaf waar de CSM-wanden werden gemaakt.

De uitvoering van een aantal bouwelementen instross zoals funderingspalen, paalkopmassievenen trekpalen, die in het oorspronkelijke ontwerpwaren voorzien, leek ons te ingewikkeld voor destross-methode en werden daarom afgeschaft.Om dit mogelijk te maken werden de tussenvloe-ren van de ondergrondse verdiepingen verdikt(tot 30cm) en werd de funderingsplaat (vloer-plaat verdieping -4) als één plaat van 80cm dikteherontworpen. Deze grondverbetering bestaatuit grote jet-groutmassieven (zuilen met een dia-meter tot 2,5m doormeter) aangezet in de com-pacte zandlaag op het peil -19,5m en reikend totonder de funderingsplaat. In deze grondverbete-rende groutmassieven werden vervolgens directna de uitvoering ervan de stalen voorlopigekolommen ingebouwd die de vloer(stut)platenvan verdieping -2 en -3 moeten dragen. De lengte

van elke stalen kolom in het groutmassief werdzowel gedimensioneerd voor de op te nemenopwaartse krachten (trek) t.g.v. de waterdrukkenin definitieve fase, als op de neerwaartse belas-ting van de te dragen vloeren in de tijdelijke fase.

Wijzigingen in de uitvoeringBij de afbraak van het gebouw werden aanzien-lijke hoeveelheden asbest vastgesteld. Hierdoorwerden de afbraakwerken aanzienlijk vertraagden zelfs tijdelijk stilgelegd om een inventarisatievan het asbest op te stellen en een nieuwe sloop-vergunning aan te vragen. Dit had tot gevolg datde opleveringsdatum eveneens zou opschuiven.Om commerciële redenen was dit niet mogelijk.Er werd daarom besloten om niet te wachtenmet de opgaande bouw tot de bouwput helemaalis uitgegraven en de vloerplaat -4 is gestort.Zodra de eerste stutvloer op -6.9m (vloer vanverdieping -2) zou zijn gestort worden deopgaande werken samen met de neerwaartseuitgravingen gelijktijdig uitgevoerd en dit totde afdekplaat van verdieping +1.

Door deze wijziging werden uiteraard de kolom-men in tijdelijke fase zwaarder belast dan voor-zien en zodoende moesten zowel deze kolommenals de groutmassieven worden herberekend.Omdat de soil-mix-wand is aangezet in deIeperiaanse klei, omwille van de beoogdewaterdichte gesloten kuip, was terecht de vreesgerezen dat er te grote en haast niet berekenbaredifferentiële zettingen zouden ontstaan tussenenerzijds de de soil-mix-wand, waarop o.a. denieuwe gevel steunt, en de binnenstructuur dieop de vloerplaat en de groutmassieven steunt.Er werd daarom besloten om de bovenbouw via

de voorzetwanden tegen de CSM-wand naar devloerplaat over te dragen. Deze bijkomende eis gaf aanleiding tot een aan-tal bijkomende groutzuilen onder de funderings-plaat. Om de differentiële zettingen en de ver-vormingen aan de randen van de funderingsplaatonder controle te houden werden de betonnenvoorzetwanden van verdieping -4 mee opgenomenin de berekening van de vloerplaat. �

Werkzaamheden 2009 / 2010

Start afbraakwerken 5 januari

Schorsing werken 8 januari

Herneming afbraakwerken 28 februari

Jet-grout-onderschoeiingswerken 4 mei tot 2 juni

Grondverbetering en tijdelijke kolommen plaatsen 4 tot 18 juni

Soil-mix-wanden CSM 24 juni tot 17 juli

Stort vloerplaat verdieping -2 18 september

Stort vloerplaat -4 4 december 09

Stort afdek boven gelijkvloers 19 februari ‘10

Werken uitgevoerd door:Architectenbureau: Bureau Goddeeris uit Kortrijk (B)Studiebureau stabiliteit ruwbouw:cvba Studiebureel Boucherie uit Roeselare (B)Hoofdaannemer: Besix Vanhout NV uit Geel (B)Aannemer beschoeiingen en funderingen:Smet F&C nv uit Dessel (B)Studiebureau stabiliteit geotechniek: Jan Maertens & Partners uit Mechelen (B)

Figuur 3 Uitvoering CSM-wand op niveau -3.5m.


Met sterke producten van een ervaren partner in geotechniek

• Stabiele (bouw)wegen ➞ Enkagrid® MAX voor grondstabilisatie

• Steile grondlichamen ➞ Enkagrid® PRO voor grondwapening

• Erosievrije oevers en taluds ➞ Enkamat® voor erosiepreventie

• Waterafvoer op maat ➞ Enkadrain® voor drainage

• Bouwrijpe grond ➞ Colbonddrain® voor grondconsolidatie

Grip op grond

Colbond bv • tel. 026 366 4600 • fax 026 366 5812 • [email protected] • www.colbond.com • www.colbond-geosynthetics.nl

InleidingIn de Arabische Golf treft men, in de bovenlagenveelal zand aan. Mogelijk is dit zand sterk kalk-houdend. Kalkhoudend zand gedraagt zich andersdan de kwartszanden die wij hier in Nederlandaantreffen. Wanneer men wat verder en dieper inde grond kijkt is zand zeker niet de enige grond-soort waar in ontwerp en uitvoering rekening meemoet worden gehouden. Ook andere grondsoorten zoals gesteente vanzeer zwak tot hard, kalkhoudend zand en kalk-houdend gesteente, gips, caprock en dergelijkekomen voor en vragen om hele andere funderings-en uitvoeringstechnieken dan men doorgaans inNederland toepast. In dit artikel zal aandachtworden besteed aan de grondsoorten en gesteen-ten die men in de Arabische Golf mogelijk kanaantreffen, evenals de typische eigenschappenhiervan. Voorts zal worden aangegeven hoe dezeondergrond het constructieve ontwerp kan beïn-vloeden en wat dat betekent voor de uitvoerings-methode.

Algemene geologieIn het algemeen wordt in de kustwateren van deArabische Golf een bovenlaag van sediment aan-getroffen met daaronder gesteente. De sediment-

laag kan bestaan uit zand, silt en grind en varieertin laagdikte doorgaans van 1 tot 10m. Het sedi-mentaire zand kan kwartszand (silica zand) zijn,maar ook kalkzand en allerlei mengvormen daar-van. Puur kwartszand, zoals wij dat in Nederlandkennen, heeft volgens bijvoorbeeld hetClassificatiesysteem van Clarke & Walker (zie tabel1) een kalkgehalte (CaCo3) lager dan 10%. Bij eenkalkgehalte tussen de 10% en 50% spreekt menvan kalkhoudend kwartszand (calcareous silicasand), bij kalkgehalten tussen de 50% en 90% vankwartshoudend kalkzand (siliceous carbonatesand) en bij een kalkgehalte >90% van kalkzand(carbonate sand).

Het gesteente is doorgaans sedimentair van origineen bestaat uit zandsteen, siltsteen en conglo-meraat, gevormd in een marien afzettingsmilieu.Soms bevinden zich laminaties of massieve dikkegipslagen in het sedimentaire gesteente. Gips iseen evaporiet, een sedimentair gesteente datdoor verdamping van water is ontstaan.De sterkte van het sedimentaire gesteente wordtuitgedrukt in de Unconfined CompressiveStrength (UCS value) en kan variëren van zeerzacht (<0,3 MPa) tot matig hard (0,3 tot 50MPa).Zeer zacht sedimentair gesteente met een UCS

kleiner dan 1,25MPa is in feite matig gecemen-teerd zand, silt of grind. Ook het gesteente kan inmeer of mindere mate kalkhoudend zijn. De classi-ficatie van zand kan ook op kalkhoudend gesteen-te worden toegepast. Wanneer er in een boor-beschrijving bijvoorbeeld een laag wordt geclassi-ficeerd als calcareous sandstone, dan wordt hetbetreffende gesteente door een geotechnischingenieur geïnterpreteerd als een zandsteenmet een kalkgehalte van tussen de 10% en 50%.Sedimentair gesteente met een kalkgehaltetussen de 90% en 100% wordt calcisiltite (carbo-nate siltstone), calcarenite (carbonate sandstone)of calcirudite (carbonate conglomerate / breccia)genoemd.

In sommige gebieden wordt een relatief dunnemaar zeer harde laag, ook wel ‘caprock’ genoemd,boven zachter gesteente aangetroffen, bijvoor-beeld in de kustwateren van de VerenigdeArabische Emiraten.

Grond en gesteentesoorten zoals hierbovengenoemd, vragen om een specifieke aanpak zowelqua ontwerp als qua uitvoering. Allereerst dientmen zich een goed beeld te vormen van de speci-fieke grondeigenschappen en eigenschappen van

Samenvatting

Funderingen voor waterwerken in deArabische Golf vragen een andere aanpakin vergelijking tot de Nederlandse praktijk.Men treft een andersoortige grondslag aan,welke vraagt om een goede interpretatiewaarbij men zich bewust is van de specifiekemateriaaleigenschappen om zo tot het juistefunderingsconcept te komen.Een verkeerde interpretatie van de grondslagkan leiden tot een onjuist funderingsconceptmet mogelijk verregaande consequentiesvoor het project.In dit artikel wordt slechts het spreek-woordelijke ‘tipje van de sluier gelicht’,en een globale inzage gegeven in de geo-technische praktijk in de Arabische Golf.

C. van OosteromProjectleiderBAM Infraconsult

M. HoogvlietGeotechnisch AdviseurBAM Infraconsult

Figuur 1 Steiger project in uitvoering in de Arabische Golf (project locatie 3).

Funderingen voor waterwerkenin de Arabische Golf


gesteenten en de daarbij belangrijke aspectenvoor zowel ontwerp als uitvoering.

Kalkhoudend sedimentHet kalkgehalte van zand heeft grote invloed opde beschikbare schachtwrijvingscapaciteit vangeheide open stalen buispalen. Geheide open sta-len buispalen in kalkhoudende en kalkzandenmobiliseren in het algemeen aanzienlijk minderschachtwrijving dan dat ze zouden doen in eenkwartszand met vergelijkbare relatieve dichtheid.Hierbij kan de schachtwrijvingscapaciteit in kalk-houdend kwartszand teruglopen tot ca. 15% à30% van de waarde in een niet kalkhoudend zand.Ook is bekend dat de gemobiliseerde schachtwrij-ving van geheide palen in kalkhoudend zand veel-al aanzienlijk lager is dan de gemobiliseerdeschachtwrijving van geboorde palen. Dit komtenerzijds door de methode van installeren,heien van palen resulteert in een afname van deeffectieve korrelspanning rond de paal doorverbrijzeling van kalkdeeltjes. Daarnaast speeltook de ruwheid van het paaloppervlak een rol.De interactie tussen de grondslag en een ruwoppervlak van een geboorde paal is aanzienlijkbeter dan dat van een gladde stalen buispaal.

Wanneer een paal wordt geheid in een kwarts-zand dan zal de horizontale effectieve korrel-spanning normaal gesproken toenemen doorhet heien. De mate waarin de korrelspanningtoeneemt wordt mede bepaald door de grond-verdringing van het toegepaste paalsysteem.Bij open stalen buispalen is dit effect uiteraardkleiner dan bij prefab betonpalen.Kalkhoudende zanden in de Golf zijn grotendeelsontstaan uit verbrijzelde, verweerde en groten-deels vergane stukjes schelp afkomstig vanmariene levensvormen. Deze kalkhoudendekorrelvormige deeltjes, die een hardheid hebbenvan ongeveer 3 op de schaal van Mohs, vormeneen relatief zwakke en verbrijzelbare structuurvergeleken bij kwartszanden die een hardheidvan ca. 7 hebben op de schaal van Mohs.

Niet alleen een hoog kalkgehalte van het sedi-ment is bepalend voor de mate van verbrijzeling.Daarnaast is ook de mate waarin de kalkdeeltjeszelf gevoelig zijn voor verbrijzeling een belang-rijke factor. Kalkhoudende zanden kunnenbestaan uit skeletachtige overblijfselen vanmariene organismen en/of uit niet skeletachtigevormen van kalkhoudend materiaal. Niet skelet-achtige kalkhoudende zanden met ronde totovaalvormige vormen tonen doorgaans een lagegevoeligheid voor verbrijzelen en laten in ditopzicht een vergelijkbaar gedrag zien als kwarts-zanden. Skeletachtige kalkhoudende zanddeel-

tjes worden gekenmerkt door de aanwezigheidvan holle ruimten in en tussen de deeltjes waar-door de gevoeligheid voor verbrijzelen hoog is.De aanwezigheid van dunne plaatvormigeschelpdeeltjes verhoogt de gevoeligheid voorverbrijzeling van kalkhoudende zanden.Het is dus van belang te weten dat een verhoogdkalkgehalte mogelijk resulteert in een aanzienlijkereductie van de wrijvingscapaciteit van een gehei-de open stalen buispaal, maar dat het kalkgehalteop zichzelf geen informatie over de gevoeligheidvoor verbrijzeling van het kalkhoudende materiaalgeeft.

Kalkhoudend gesteenteHetzelfde mechanisme van verbrijzeling welkeresulteert in een verlaagde schachtwrijving voorgeheide open stalen buispalen geldt ook voorkalkhoudend gesteente.Waar men normaal uit mag gaan van een schacht-wrijvingscapaciteit van tussen de 4% en 10% vande UCS waarde moet men in gesteente met eenverhoogd kalkgehalte (>50%) mogelijk rekeninghouden met aanzienlijk lagere waarden. Helaaszijn er weinig resultaten van paaltesten op openstalen buispalen in kalkhoudend gesteentebeschikbaar. Uit een statische paaltest en dyna-mische paaltesten op een project in de ArabischeGolf (voorbeeld project locatie 3) bleek deschachtwrijving van geheide open stalen buis-palen slechts ca. 40kPa te bedragen. Het gesteen-te waarin werd geheid bestond uit zachte tot

matig zachte zandsteen, zachte tot matig hardekalkhoudende zandsteen, zachte tot matig zachtecalcarenite/carbonate sandstone en calcisiltite.Ook Tomlinson [2] geeft een waarde voorschachtwrijving van 45kPa aan voor een openstalen buispaal in carbonate sandstone/siltstone.

Gelukkig heeft, mede dankzij Johan Cruijff, iedernadeel ook z'n voordeel. Waar de heibaarheid inniet kalkhoudend gesteente met een UCS waardevan circa 5MPa veelal problematisch wordt, gaathet heien van stalen buispalen in kalkhoudendgesteente relatief makkelijk. Doorgaans is eenlichter heiblok nodig en kan verder wordengeheid dan in een vergelijkbaar niet kalkhoudendgesteente. Uiteraard moet in dit soort gevallenworden gezocht naar een optimum. Bij een zekerepaallengte zal, mede door de hoogte van de staal-prijs op het moment van inkopen, het maken vanrock sockets goedkoper zijn en mogelijk ook eenkortere uitvoeringstijd vergen.Een complicerende factor bij het maken van ont-werpen voor constructies in de Arabische Golf,kan zijn dat er in de ter beschikking gesteldegrondonderzoeksrapporten niet altijd gegevensover het kalkgehalte zijn opgenomen. Gegevensover de gevoeligheid voor verbrijzelen wordenvrijwel nooit aangetroffen, zodat het voor degeotechnicus vaak moeilijk is een adequateinschatting te maken van de te mobiliserenschachtwrijving.

Tabel 1 Carbonate Classification System (gebaseerd op Clarke & Walker) Bron: Fugro Geotechnical Investigation Report


Wanneer er caprock wordt aangetroffen in hetprojectgebied dan kan dat het heien van openstalen buispalen bemoeilijken. Omdat een cap-rock laag doorgaans slechts een halve tot enkelemeters dik is, kan er, ondanks de soms hoge UCSdruksterke van het gesteente, meestal wel door-heen worden geheid. Doorgaans wordt in ditsoort gevallen een paalschoen toegepast omschade aan de paal (plooien van de teen) tevoorkomen of kan de caprock worden voor-geboord of verbrijzeld. Een paalschoen wordtsoms ook toegepast bij het heien in matig zachtgesteente om het verbrijzelen van het gesteenteaan de paalpunt te vergemakkelijken en omschade aan de paalpunt door hoge drukspanningentijdens het heien te voorkomenWanneer de UCS waarde van het gesteente tehoog is om er open stalen buispalen voldoendediep in te kunnen heien of wanneer het kalk-gehalte in het gesteente zodanig hoog is dat erzeer lange stalen buispalen moeten worden toe-gepast dan wordt een rock socket geïnstalleerd.Hierbij wordt een open stalen buispaal over eenbepaalde lengte de grond in geheid waarna debuispaal wordt leeggehaald. Vervolgens wordter onder de paalpunt uitgeboord, indien nodigwapening geïnstalleerd en wordt ten slotte hetuitgeboorde gat gevuld met beton.

GrondonderzoekWanneer in Nederland grondonderzoek wordtgedaan, dan bestaat dit grondonderzoek voor-namelijk uit sonderingen en mogelijk boringen,afhankelijk van het type project. In het buitenland, en dus ook in de Arabische Golf,bestaat een grondonderzoek vrijwel uitsluitenduit boringen met Standaard Penetratie proeven(SPT’s), Rotary Core Boring in het gesteente enlaboratoriumonderzoek op monsters verkregenuit de SPT’s en de boorkernen. Op basis van de ’standard Penetration Test’ kande relatieve dichtheid van zandlagen wordengeschat en met behulp van correlaties kan eeninschatting worden gemaakt van de ongedraineer-de schuifsterkte van klei. Naast classificatie testenzoals bepaling van het volumiek gewicht, zeef-analyses en Atterbergse grenzen, worden opmonsters uit de boorkernen vrijwel altijd Uniaxialedruksterkte proeven (UCS tests) en Punt-lastproeven (Point Load Tests) gedaan om de druk-sterke van het gesteente te bepalen. Meestalworden meer Point Load testen gedaan dan UCStesten, omdat de eerste een snelle test is diezonder monster preparatie kan plaatsvinden en deeisen aan de monstergrote lager is. De Point LoadTest is een indextest voor de sterkteclassificatievan een gesteente en kan worden gebruikt om dede eenassige druksterkte in te schatten. Daartoe

Uitvoerings- Ondermaats boorgat Overmaats boorgatstap d.m.v. UnderReamer Casing paal

1 Heien van de stalen buispaal Heien van de stalen buispaal Heien van de tot vooraf vastgesteld tot vooraf vastgesteld overmaatseheicriterium heicriterium (tijdelijke) casing

2 Plaatsen van de boorinstallatie op de paal

3 Door de paal heen gat in de Door de paal heen gat in Door de paal heenrots boren. De diameter van de rots boren. De diameter gat in de rots boren.het geboorde gat is ca. van de eerste meter van De diameter van het 150mm tot 200mm kleiner het geboorde gat is geboorde gat is ca. dan de diameter van de ca. 150mm tot 200mm 150mm tot 200mm stalen buispaal. kleiner dan de diameter kleiner dan de diameter

van de stalen buispaal. Daarna van de tijdelijke casing.klappen de ‘UnderReamers’uit en kan er een gat worden geboord met een diameter die ongeveer 250mm to 300mm groter is dan de diameter van de stalen buispaal.

4 Gat schoon maken (bijvoorbeeld door middel van air liften)

5 Vooraf geprefabriceerde wapeningskorf Definitieve stalen buis-in het geboorde gat installeren paal door de casing

paal in het geboordegat laten zakken.

6 Beton aanbrengen Ruimte tussen geboordgat en definitieve stalenbuispaal vullen metbeton / grout.

7 – – Casing verwijderen

Figuur 2Schematischeweergave van de rock socket typen.

Tabel 2 Typen rock sockets (ingedeeld naar uitvoeringsmethode)

Figuur 3Voorbeeld project locaties.


moeten er in de boringen voldoende UCS testenen Point Load testen op hetzelfde stuk boorkernzijn gedaan, zodat een betrouwbare correlatiekan worden vastgesteld tussen UCS waarde ende Point Load sterkte-index. Daarnaast wordtin veel gevallen van zowel zandmonsters alsgesteentemonsters het kalkgehalte bepaald.In de tenderfase van een buitenlands project wor-den aard en omvang van eventueel uit te voerenaanvullend grondonderzoek geïnventariseerd.Omdat de kosten van de uitvoering van de funde-ring van waterwerken in de Arabische Golf veelaleen groot deel van de projectkosten uit maken ishet van belang dat alle (voldoende betrouwbare)grondinformatie beschikbaar is wanneer het defi-nitief ontwerp moet worden gemaakt. Om diereden is het belangrijk dat de geotechnisch inge-nieur die betrokken is bij het ontwerp tenminstevoor een groot deel van de periode van hetgrondonderzoek aanwezig is zodat de gewenstegeotechnische informatie ‘boven water’ komt.

Ontwerp en uitvoeringUit het voorgaande kan al min of meer wordengeconcludeerd dat voor paalfundaties voorwaterwerken in de Arabische Golf veelal stalenbuispalen worden toegepast.Hoe de paalfundatie er precies uit gaat zien isafhankelijk van onder andere:� Grondopbouw;� Krachten die door de paal naar de ondergrond

moeten worden overgedragen;� Beschikbaar materieel.Voor de installatie gaat in veel gevallen devoorkeur uit naar het heien van palen.Het betreft een relatief eenvoudig proces enresulteert doorgaans, in vergelijking met hetmaken van sockets, in een korte uitvoeringtijden lagere kosten.Het is echter veelal niet mogelijk uitsluitendgeheide palen toe te passen en in die gevallenmoeten toch ook rock sockets worden toegepast.In tabel 2 is overzicht gegeven van een drietal rocksocket typen met daarbij aangegeven de belang-rijkste uitvoeringsstappen. In figuur 2 zijn dezerock socket typen schematisch weergegeven.

Enkele voorbeelden van projecten in de Arabische GolfHoe één en ander in praktijk is gebracht zal aan dehand van een aantal voorbeeld projecten wordentoegelicht. In figuur 3 zijn de project locatiesweergegeven.

Project locatie 1:Grondonderzoek op de betreffende locatie geeftaan dat we te maken hebben met een bovenlaagvariërend in dikte van 0,50m tot circa 5,0m die

voornamelijk bestaat uit zand. Onder het zandbevindt zich een gesteente variërend in sterktevan ‘zwak’ tot ‘matig sterk’.De UCS waarden van de Limestone en hetCalcisiltite varieert van 2MPa tot 60MPa. Tijdensde tenderfase is op basis van het beschikbaregrondonderzoek vastgesteld dat het zoweluitvoeringstechnisch als ontwerptechnisch eenlastige grondslag betreft.Door de aard van de gekozen paalconfiguratie ende belastingen moeten grote trek en druk belas-tingen via de palen naar de ondergrond wordenovergedragen, in veel gevallen in combinatie metbuigende momenten.Dit alles heeft er toe geleid dat er is gekozen vooreen fundatie op stalen buispalen en het toepassenvan geboorde sockets. Op basis van het bij deaannemer in het gebied beschikbare materieel iser gekozen voor rock sockets met een ondermaatsgeboord gat. Om het boorwerk tot een minimumte beperken zijn er in het project de volgende paal‘typen’ toegepast:� Palen geheid, geen socket;

� Palen geheid, gat boren tot benodigd paalpunt niveau en paal nageheid tot diepte;

� Palen geheid, gat boren en voorzien van kortsocket (palen voornamelijk op druk belast);

� Palen geheid, gat boren en voorzien van langsocket (palen met grote trekbelastingen:trekanker).

De consequentie van meerdere paal typen in decomplexe en variabele grondslag is wel dat erstrikt en vakkundig toezicht nodig is. Zo moetener op het werk de goede beslissingen wordengenomen in het geval een paal niet voldoet aanhet vooraf gestelde criterium.Voor palen zonder socket moet bijvoorbeeldworden voldaan aan een minimale blowcount incombinatie met een minimaal teenniveau. Wordtde voorgeschreven blowcount gehaald voordat depaalteen op diepte is, dan moet er worden geko-zen om uit te boren en na te heien of uit te borenen een socket te maken. Of andersom; wanneerde paalteen op diepte maar de blowcount is telaag, dan kan ervoor worden gekozen de paal opte lengen en verder te heien of om een socket van

Funderingen voor waterwerken in de Arabische Golf

Project Type waterbouwkundige Type fundering Typische geologielocatie constructie

1 Steiger voor laden en lossen Geheide stalen buispalen Geen tot enkele meters zandige klei / siltvan zeeschepen. De steiger voorzien van sockets met daaronder ca. 1 meter caprock gevolgdligt in de open zee. door zachte tot matig harde limestone (3

tot 60MPa) en zachte tot matig zachte calcisiltite (2 tot 30MPa).

2 Steiger voor laden en lossen Geheide stalen buispalen Een tot 10m sediment bestaande uit van zeeschepen. De steiger voorzien van sockets zachte silt, zand, kalkhoudend kwartszandligt niet beschut in een en kwartshoudend kalkzand met daaronderhaven maar wel enigszins 10m tot 25m zachte tot matig zachte beschermd tegen de golven siliceous calcisiltite met gipslagen en vanuit de Arabische golf door gevolgd door zachte tot matig zachtenatuurlijke ondiepten (koraal calcisiltite en calcareous siltstone (0, en eiland(jes) voor de kust). tot 10MPa met gemiddelde UCS van

ca. 2,5MPa).

3 Steiger voor laden en lossen Geheide stalen buispalen Geen tot enkele meters zand met daarondervan zeeschepen. De steiger lokaal een zachte tot matig harde caprockligt buiten de haven. (UCS 5 tot 25 MPa) laag gevolgd door

afwisselend zachte tot matig zachte zandsteen, zachte tot matig harde kalkhoudende zandsteen, zachte tot matig zachte calcarenite/ carbonate sandstone en calcisiltite.

4 Steiger met extreem hoge Grote diameter Vier tot 8m sediment bestaande uit zachtedekbelasting. De steiger ligt geboorde betonpalen zandige silt, siltig zand en grind met beschut tegen de golven daaronder afwisselend extreem zachte binnen de golfbrekers van (licht gecementeerde) tot zachte zandigeeen haven. siltsteen, extreem zachte tot zachte

zandsteen en zeer zacht tot zacht conglomeraat (0,2 tot 5 MPa; gemiddelde UCS van 2 MPa).

Tabel 3 overzicht voorbeeld project locaties


een nader vast te stellen lengte aan te brengen.Om alle mogelijke scenario’s vooraf in kaart tebrengen en zodoende op het werk snel de juistebeslissing te nemen worden er in de praktijkstroomschema’s opgesteld.Het boren van het gat in de harde grondslag voorde installatie van rock sockets is weergegeven infiguur 4.

Project locatie 2Uit het beschikbare grondonderzoek is geconclu-deerd dat er rekening gehouden moet wordenmet een relatief hoog kalkgehalte. De gemiddel-de UCS waarde van het gesteente is laag. Dezecombinatie leidt ertoe dat er rekening moetworden gehouden met verminderde schacht-wrijvingswaarden. Palen zouden wel geheidkunnen worden maar de verwachting is wel datpalen erg lang worden en er veel palen nodig zijn.Er is gekozen voor het heien van de palen doorhet sediment en vervolgens onder de paal uit eenrock socket te maken.

Project locatie 3Ook hier betreft het een moeilijke grondslag.

Interpretatie van het beschikbare grondonder-zoek heeft er toe geleid dat er voor de paal-fundatie is gekozen voor het heien van stalenbuispalen. Er is voorafgaand aan de uitvoeringvan het werk een zeer uitgebreide heianalyseuitgevoerd waaruit een heihamer (IHC S150)als meest geschikte hamer naar voren is gekomen.De keuze voor de heihamer heeft goed uitgepakt.Zoals verwacht konden alle palen naar de vereistediepte worden geheid. Het heien door de caprockbleek moeilijk, wat in lijn was met de verwachting.Tijdens de ontwerpfase is bewust gekozen vooreen, redelijk lage waarde voor de schachtwrijving,namelijk 45 kPa. Helaas bleek tijdens de statischepaaltest dat zelfs deze waarde nog te hoog was.De testpaal ‘bezweek’ bij een schachtwrijving vanslechts 40 kPa. Dit heeft er uiteindelijk toe geleiddat een aantal palen moest worden verlengd endat er uiteindelijk op aanzienlijk meer palendynamische paaltesten zijn uitgevoerd.Een ruim aantal palen waarop direct na het opdiepte heien een dynamische test is uitgevoerd isna verloop van enige tijd (tussen de 1 en 2 maan-den) nageheid en opnieuw dynamisch getest. De waargenomen toename van de schachtwrijving

bleek hoger dan verwacht; op sommige palenbleek er een toename tussen de 20% en 65%.figuur 1 geeft een overzicht van het werk in uit-voering en in figuur 5 is te zien hoe offshore wordt geheid.

Project locatie 4In deze regio zijn meerdere projecten uitgevoerd.Er zal worden ingegaan op één van deze projec-ten. Het betreft een kade constructie bestaandeuit een betonnen dek op geboorde betonpalen.Het werk is ‘in den droge’ uitgevoerd. De veran-derlijke belasting waar de kade voor ontworpenmoest worden is extreem hoog, namelijk 400kN/m2. Vanwege de resulterend hoge paalbelas-tingen is gekozen voor grote diameter (1,50m)boorpalen. In figuur 6 zijn de paalkoppen nog tezien. De palen zijn beproefd en de vooraf bepaaldeontwerpwaarden zijn daarmee aangetoond.

Aantoonbaarheid draagvermogenEen laatste belangrijk verschil met de Neder-landse situatie is dat er op buitenlandse werken,en dus ook op werken in de Arabische Golf, eenof meerdere statische- en dynamische paaltesten

Figuur 4 Boren van gat ten behoeven van het rock socket. Figuur 5 Heien van palen offshore.


worden uitgevoerd op geïnstalleerde palen. Door middel van de statische paaltesten moethet paaldraagvermogen dat in het definitieveontwerp is vastgesteld worden aangetoond enworden de dynamische paaltesten (PDA - PileDynamic Analysis) gekalibreerd aan de resultatenvan de statische paaltesten. Vervolgens moet hetdraagvermogen van een vooraf bepaald aantalpalen met dynamische paaltesten wordenaangetoond. In figuur 7 zijn voorbeelden vandiverse statische paaltesten weergegeven.

AfsluitingBij waterwerken in de Arabisch Golf krijgt degeotechnisch adviseur te maken met grondslagenmet eigenschappen die men in Nederland nietaan zal treffen. (Paal) fundaties van waterwerken zijn doorgaanseen groot deel van de bouwkosten. Dit in combi-natie met een altijd aanwezige mate van onzeker-heid van de ondergrond maken gerelateerdefinanciële risico’s meestal bijzonder groot.Het is dan ook essentieel dat men beschikt overvoldoende geotechnische informatie van eengoede kwaliteit en dat vervolgens deze informatie

op de goede manier wordt geïnterpreteerd omzodoende tot de juiste keuze voor het funderings-concept te komen. Onvoldoende geotechnische informatie en/ofonvoldoende ervaring van de geotechnischadviseur met de locale grondslag zouden anderskunnen resulteren in onjuiste keuzes met mogelijkverregaande consequenties voor de kosten enuitvoeringstijd van het project. Het is aan te radendat tijdens het uitvoeren van grondonderzoek enhet testen van palen de geotechnisch adviseur diebetrokken is bij het ontwerp op site aanwezig is. �

Literatuur[1] CIRIA Report 181 Piled Foundations inWeak Rock, 1999.[2] Pile Design and Construction Practice,Fourth Edition, 1994, M.J. Tomlinson.[3] OTC 4852: Grouted Piles in Weak CarbonateRocks. A.F. Abbs & A.D. Needham, Dames &Moore Int, 1985.[4] Engineering for Calcareous SedimentsVolume I and II, 1999. Proceedings of the 2ndInternational Conderence on Engineering forCalcareous sediments, edited by Khalil A.

Funderingen voor waterwerken in de Arabische Golf

Figuur 6 Boorpalen ten behoeven van de kade constructie.

Figuur 7a Voorbeelden van statische (offshore) paaltest opstellingen.

Figuur 7b

Figuur 7c


Uw organisatie of branchevereniging

profileren in Geotechniek?

Bespreek de

mogelijkheden met

Uitgeverij Educom:

010-425 6544.

[email protected]

Complete pdf - GeoTechniek

Documents

Transcript of Complete pdf - GeoTechniek