Geotechniek special december 2013

JAARGANG 17 NUMMER 5 DECEMBER 2013ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

THEMA

GEOTECHNIEKDAG 2013

ELEMENTAIR

N103 Cover_Opmaak 1 25-11-13 11:31 Pagina 1

Cover II_Opmaak 1 25-11-13 11:02 Pagina 1

Inhoud

4 Is Eurocode 7 af?Ir. G. Hannink / Ir. M. Lurvink / Ir. A.J. van Seters

10 Overzicht van geotechnische aspecten Deurganckdoksluis: bouw grootste sluis ter wereld Ir. L. Vincke / Ir. L. De Vos / Ir. E. Beyts

16 Contactgroep ‘microtechnieken’ van de NVAFStuwende krachten Willem de Meijer en Theo de Jong: Het gaat om de leden! J. van der Burg

18 Geologisch onderzoek naar aardbevingen en de relatie met activiteit in de ondergrond Dr. A.R. Niemeijer

21 Interactie constructeur en geotechnicus Ir. A. Kooistra

22 Zwelbelasting op funderingen CUR/COB-commissie C202 Ing. E. Kwast / Ir. M. Peters

28 Diepwandproef Delft Dr. J.H. van Dalen

32 Afstemming van aanbod, vraag en buffering van (geo-)thermische energie in (middel)grote gebouwenSmart Geotherm Ir. G. Van Lysebetten / Ir. L. François / Prof. Ir. N. Huybrechts

36 Diepe bouwput langs historische panden in centrum Den Haag Deel 1Ing. M. van Baars

44 Nieuwe voeten voor de spoorbrug over de Waal bij NijmegenIr. R. Spruit / Ir. G. Hannink / Dr. O. Oung

50 Stabiliteitsanalyses met ongedraineerde schuifsterkte voor regionale waterkeringenIng. T.A. van Duinen / Ir. H. van Hemert

56 Dijken optimaliseren met sensoringIng. R.D. van Putten

60 Geo-Impuls Webportaal Betrouwbaar Ondergrondmodel: wegwijzer naar vaste grondIr. A. Venmans

Neem deel aan de Geotechniek

Onderwijsspecial april/mei 2014!

De Onderwijsspecial, gericht op de aanwas van

nieuwe geotechnici, wordt gemaakt i.s.m. TU's en

Hogescholen en ook via deze kanalen gedistribueerd

in Nederland en België. Presenteer u als werkgever

naar toekomstige werknemers met een artikel en/of

corporate advertentie. Informeer bij de uitgever

naar de aantrekkelijke plaatsingstarieven:

[email protected], telefoon 010-425 6544.

N103 GEO Special_Opmaak 1 25-11-13 10:46 Pagina 1

2 GEOTECHNIEK Special – December 2013

Hoofd- en Sub-sponsors

Kleidijk 353161 EK RhoonTel. 0031 (0)10 - 503 02 00 www.mosgeo.com

H.J. Nederhorststraat 12801 SC GoudaTel. 0031 (0) 182 59 05 10www.baminfraconsult.nl

Rendementsweg 153641 SK Mijdrecht

Tel. 0031 (0) 297 23 11 50www.bauernl.nl

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

IJzerweg 48445 PK HeerenveenTel. 0031 (0)513 - 63 13 55www.apvandenberg.com

Ballast Nedam EngeneeringRingwade 51, 3439 LM NieuwegeinPostbus 1555, 3430 BN Nieuwegein

Tel. 0031 (0)30 - 285 40 00www.ballast-nedam.nl

Korenmolenlaan 23447 GG WoerdenTel. 0031 (0)348 - 43 52 54www.volkerinfradesign.nl

Dywidag Systems International

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

Veilingweg 2 - NL-5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 (0)418-57 84 03

www.dywidag-systems.com

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

Siciliëweg 611045 AX AmsterdamTel. 0031 (0)20- 40 77 100www.voorbijfunderingstechniek.nl

CRUX Engineering BV

Pedro de Medinalaan 3-c1086 XK AmsterdamTel. 0031 (0)20 - 494 3070 www.cruxbv.nl

Sub-sponsors

Hoofdsponsor

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

URETEK Nederland BVZuiveringweg 93, 8243 PE LelystadTel. 0031 (0)320 - 256 218 www.uretek.nl

Vierlinghstraat 174251 LC Werkendam

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

Veurse Achterweg 102264 SG Leidschendam

Tel. 0031 (0)70 - 311 13 33www.fugro.nl

Galvanistraat 153029 AD RotterdamTel. 0031 (0)10 - 489 69 22www.gw.rotterdam.nl

Klipperweg 14, 6222 PC MaastrichtTel. 0031 (0)43 - 352 76 09

www.huesker.com



Mede-ondersteuners

Cofra BVKwadrantweg 91042 AG AmsterdamPostbus 206941001 NR AmsterdamTel. 0031 (0)20 - 693 45 96Fax 0031 (0)20 - 694 14 57www.cofra.nl

Ingenieursbureau AmsterdamWeesperstraat 430Postbus 126931100 AR AmsterdamTel. 0031 (0)20 - 251 1303Fax 0031 (0)20 - 251 1199www.iba.amsterdam.nl

PostAcademisch Onderwijs (PAO)Postbus 50482600 GA DelftTel. 0031 (0)15 - 278 46 18Fax 0031 (0)15 - 278 46 19www.pao.tudelft.nl

Profound BV Limaweg 172743 CB WaddinxveenTel. 0031 (0)182 - 640 964 Fax 0031 (0)182 - 649 664 www.profound.nl

Jetmix BV Postbus 254250 DA WerkendamTel. 0031 (0)183 - 50 56 66Fax 0031 (0)183 - 50 05 25 www.jetmix.nl

Royal HaskoningDHVPostbus 1516500 AD NijmegenTel. 0031 (0)24 - 328 42 84Fax 0031 (0)24 - 323 93 46www.royalhaskoningdhv.com

nv Alg. Ondernemingen Soetaert-SoiltechEsperantolaan 10-aB-8400 OostendeTel. +32 (0) 59 55 00 00Fax +32 (0) 59 55 00 10www.soetaert.be

SBRCURnetPostbus 18193000 BV RotterdamTel. 0031 (0)10 - 206 5959Fax 0031 (0)10 - 413 0175www.sbr.nlwww.curbouweninfra.nl

LezersserviceAdresmutaties doorgeven [email protected]

© Copyrights Uitgeverij Educom BV December 2013 Niets uit deze uitgave mag worden gereproduceerd met welke methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. © ISSN 1386 - 2758

Colofon

ABEF vzw Belgische Vereniging Aannemers FunderingswerkenPriester Cuypersstraat 31040 BrusselSecretariaat: [email protected]

BGGG Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniekc/o BBRI, Lozenberg 71932 [email protected]

SMARTGEOTHERMInfo : WTCB, ir. Luc FrançoisLombardstraat 42, 1000 BrusselTel. +32 11 22 50 [email protected]

Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door:

GEOTECHNIEKJAARGANG 17 – NUMMER 5DECEMBER 2013

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

Geotechniek is een uitgave vanUitgeverij Educom BV

Mathenesserlaan 3473023 GB RotterdamTel. 0031 (0)10 - 425 6544Fax 0031 (0)10 - 425 [email protected]

Uitgever/bladmanagerUitgeverij Educom BVR.P.H. Diederiks

RedactieBeek, mw. ir. V. vanBrassinga, ing. H.E.Brouwer, ir. J.W.R.Diederiks, R.P.H.Hergarden, mw. Ir. I.Meireman, ir. P.

RedactieraadAlboom, ir. G. vanBeek, mw. ir. V. vanBouwmeester, Ir. D. Brassinga, ing. H.E. Brinkgreve, dr. ir. R.B.J.Brok, ing. C.A.J.M.Brouwer, ir. J.W.R.Cools, ir. P.M.C.B.M.Dalen, ir. J.H. vanDeen, dr. J.K. van

Diederiks, R.P.H.Graaf, ing. H.C. van de Gunnink, Drs. J.Haasnoot, ir. J.K.Hergarden, mw. Ir. I.Jonker, ing. A.Kleinjan, Ir. A.Langhorst, ing. O.Mathijssen, ir. F.A.J.M.Meinhardt, ir. G.Meireman, ir. P.

Rooduijn, ing. M.P.Schippers, ing. R.J.Smienk, ing. E.Spierenburg, dr. ir. S.Storteboom, O. Vos, mw. ir. M. deVelde, ing. E. van der

Coverfoto: Peter van Oosterhout


InleidingDe eerste generatie Eurocodes is het meest uitge-breide stelsel van normen voor het constructief engeotechnisch ontwerp ter wereld. De ontwikke-ling van dit technisch complexe stelsel mag als eengeweldige prestatie worden beschouwd en de impact is groot, omdat het dagelijks werk van ca. 500.000 professionals in Europa er door wordtbeïnvloed.

Het heeft ongeveer 25 jaar geduurd om in Europatot een gezamenlijke set voorschriften voor debouw te komen. Inmiddels zijn er voor de diversevakgebieden 58 Eurocode delen, waarvan tweevoor de geotechniek. De Europese Commissie nam hiertoe destijds het initiatief en sloot in 1980een overeenkomst met de International Societyfor Soil Mechanics and Geotechnical Engineering(ISSMGE) om een voorbeelddocument van een gemeenschappelijke geotechnische norm (Euro-code 7) op te stellen.

Voor het samenstellen van Eurocode 7 is begon-nen met een ad hoc werkgroep die aanvankelijkbestond uit vertegenwoordigers van 9 en later 11landen die in de periode van 1981 t/m 1987 22keer vergaderden en in december 1987 met eeneerste volledig concept voor Eurocode 7 kwamen(figuur 1). Nederland was hier vanaf het begin bijbetrokken en speelde een belangrijke rol, omdathet met Wim Heijnen en Henk Nelissen de verant-woordelijkheid had voor het secretariaat van dewerkgroep.

De definitieve versie van Eurocode 7, deel 1 werdin 2004 goedgekeurd door vertegenwoordigersvan 28 Europese landen. De definitieve versie vanEurocode 7, deel 2 volgde in 2006 met de goed-keuring van inmiddels 30 Europese landen. Euro-code 7, deel 1 behandelt het ontwerp vangeotechnische constructies en Eurocode 7, deel 2beschrijft het gebruik en de interpretatie van ter-rein- en laboratoriumproeven.

De Eurocodes zijn in Nederland in werking getre-den met de vaststelling van een nieuw Bouw-besluit op 1 april 2012. Aanvragen voor een bouw-vergunning dienen sinds die tijd te worden geba-

seerd op de Eurocodes. Er is dus nu meer dan een jaar ervaring met het werken met o.a. Eurocode 7. Wat zijn die ervaringen en zijn we met het verschijnen van de Eurocodes nu klaar methet normalisatiewerk? Wat gebeurt er op norm-gebied in Europa en wat doet de NEN-commissieGeotechniek nu in Nederland?Dit artikel geeft antwoord op deze vragen.

Het huidige normenstelselEurocode 7, deel 1 is in Nederland op verschil-lende manieren verkrijgbaar. NEN heeft ernaar ge-streefd de belangrijkste Eurocode delen tevertalen en alle wijzigings- en correctiebladen inéén uitgave te bundelen. Het Bouwbesluit 2012wijst waar mogelijk deze geconsolideerde versiesen de bijhorende nationale bijlage aan. Dat betekent dat in het huidige Bouwbesluit NEN-EN 1997-1+C1:2012 en de nationale bijlage NEN-EN+C1:2012/NB:2012 zijn aangewezen. De aanvullende bepalingen zijn onderdeel van denationale bijlage en moeten daarom vanuit hetBouwbesluit worden toegepast.

De NEN-commissie Geotechniek wilde graag éénboek met de norm en nationale bijlage voor deeindgebruiker. Dit is NEN 9997-1 geworden. Delaatste versie hiervan, NEN 9997-1+C1:2012, is in-houdelijk gelijk aan NEN-EN 1997-1+C1:2012 enNEN-EN 1997-1+C1:2012/NB:2012. In tabel 1 iseen overzicht gegeven van combinaties van norm-uitgaven en correctiebladen die gelijk zijn aan dedoor het Bouwbesluit gevraagde methode. In hetvoorwoord van NEN 9997-1+C1:2012 staat hier

het volgende over opgenomen: NEN 9997-1 vormtde consolidatie van NEN-EN 1997-1+C1:2012 enNEN-EN 1997-1+C1:2012/NB:2012. Construc-tieve geotechnische berekeningen die met NEN9997-1 zijn gemaakt, zijn daarmee identiek aan diewelke door het Bouwbesluit 2012 zijn aangewezenen kunnen als zodanig worden ingediend bij het bevoegd gezag.

Geotechnici werken in Nederland dus niet met Eurocode 7, deel 1, maar met NEN 9997, deel 1 (figuur 2). In diverse artikelen in de vakbladenblijkt dat hierover verwarring heerst. De relatietussen beide is uiteengezet in figuur 3. De aanvul-lende Nederlandse bepalingen bestaan uit arti-kelen afkomstig uit de inmiddels ingetrokkennormen NEN 6740: Geotechniek - Basiseisen enbelastingen, NEN 6743-1: Funderingen op(druk)palen, NEN 6744: Funderingen op staal,NEN 6745-1 en NEN 6745-2: Proefbelasting vanfunderingspalen (op druk en op trek) en o.a. CUR-publicatie 2001-4: Ontwerpregels voor trekpalenen CUR-publicatie 166: Damwandconstructies.

Reacties op NEN 9997, deel 1Als wordt afgegaan op het aantal reacties dat bijNEN het afgelopen jaar is binnen gekomen, dan isde overgang naar NEN 9997-1 probleemloos ver-lopen. Er zijn alleen redactionele opmerkingen ge-maakt en er is gewezen op de diverse drukfoutjesin de norm die ondanks een zo goed mogelijkecontrole toch in de vele formules zijn blijven zit-ten. Deze reacties zijn veelal afkomstig van de op-stellers van de norm en vanuit de NEN-commissieGeotechniek.

De eerste reacties van gebruikers zijn pas recentbinnen gekomen. En dat is ook logisch. Pas bij hetechte gebruik kom je de punten tegen die niet he-lemaal consistent zijn en bij het indienen van eenbouwaanvraag blijkt dan ineens dat vergunning-aanvrager en vergunningverlener anders tegeneen bepaald artikel aankijken. Vaak is dan de eer-ste reactie dat de opstellers van de norm hun werkniet goed hebben gedaan. Zo simpel ligt het na-tuurlijk niet. De opstellers hebben tijdens het pro-ces van het samenstellen van een norm behoefteaan feedback van de toekomstige gebruikers,


Is Eurocode 7 af?Ir. M. Lurvink

NEN

Ir. A.J. van SetersFugro GeoServices

Figuur 1 - Eerste con-cept van Eurocode 7

Ir. G. HanninkGemeente Rotterdam, Projectmanagement &

Engineering


maar die zijn dan meestal te druk om zich er in teverdiepen. Men moet zich daarom terdege reali-seren dat het afleveren van een perfecte norm nietmogelijk is en dat het verbeteren van normtekstenalleen mogelijk is als er zoveel mogelijk uitwisse-ling is tussen opstellers en gebruikers. Er is dus ge-woon nog een weg te gaan.

Op één specifiek punt is al voor de introductie vanNEN 9997-1 kritiek geuit. Op de Funderingsdag in 2010 is melding gemaakt van het feit dat de Nederlandse geotechnische normen niet zijn afgestemd op de specifieke omstandigheden voorpaalfunderingen in overgeconsolideerde grond-soorten [11]. Met name de schachtwrijving vanpotklei wordt volgens de auteurs in de norm veelte laag berekend. Voorts werd gewezen op ver-dringingsrisico’s bij keileem en potklei en ont-spanningsrisico’s bij overgeconsolideerde zand-lagen.Door de NEN-commissie Geotechniek wordt er-kend dat de beschikbare informatie over deze on-derwerpen beperkt is. CUR Bouw & Infra heeftonderzocht of het mogelijk was om een onder-zoekscommissie naar deze problematiek te latenkijken, maar dat is toen niet gelukt. Vooralsnog zal dus ook voor deze grondsoortenmoeten worden gewerkt met de voorschriften vanNEN 9997-1.

GROTE BOUWBEDRIJVEN EN

INGENIEURSBUREAUS

De grote bouwbedrijven en ingenieursbureaus inNederland werken ook veel buiten de eigen lands-grenzen. Zij zien de overgang van nationale nor-men naar Europese normen als een mogelijkheidom gemakkelijker internationaal te opereren. Nuzij daadwerkelijk met de Eurocodes worden ge-confronteerd, merken zij dat er nog geen sprake isvan een volledige harmonisatie (figuur 4): alle lan-den in Europa hanteren weliswaar de Eurocodes,maar daarnaast moet in elk land rekening wordengehouden met aanvullende nationale bepalingen.Bovendien stuiten zij op veel onduidelijkheden,merken zij dat het werken met de Eurocodes veelgewenningstijd vergt, dat de normen complex zijnen dat het werken ermee veel administratie vergt.De indruk wordt gewekt dat de invoering van deEurocodes in veel gevallen leidt tot zwaardere

constructies. Er wordt bijvoorbeeld gewezen opde introductie van de Consequence Classes, waar-bij CC3 leidt tot 10% verzwaring en dus ook totbijvoorbeeld 10% meer palen.De kritiek van deze grote bedrijven richt zichvooral op het gehele stelsel van Eurocodes en nietspecifiek op Eurocode 7 (of NEN 9997-1).

FUNDERINGSBEDRIJVEN

In de afgelopen tijd hebben de funderingsbedrij-ven gewezen op de soms slechte aansluiting tus-sen de Eurocodes onderling. Het gaat daarbijvooral om de Eurocodes 2 (Beton), 3 (Staal), 4(Staal-beton) en 7 (Geotechniek). Vanuit Eurocode2 worden bijvoorbeeld betondekkingen en afmetingen van de wapening van geotechnischeconstructies voorgeschreven die afwijken van wat tot op heden in Nederland gebruikelijk is. Ditheeft uiteraard geleid tot discussies met de Bouw-toezichten.Als gevolg van NEN-EN 1992 (Eurocode 2) zoudenbijvoorbeeld wapeningskorven ca. 15% zwaarderworden. Niet alleen gaan de kosten daardoor omhoog, ook heeft veel wapening in palen endiepwanden mogelijk een negatief effect op dekwaliteit van het eindproduct. Constructeurs worstelen hiermee en er is een grote behoefte aan meer duidelijkheid.

BOUWTOEZICHTEN

De bouwtoezichten ontvingen het afgelopen jaarnog wel eens aanvragen voor een bouwvergunningop basis van NEN 6740. Deze moesten dan wordenomgezet naar NEN 9997-1. Over het algemeenverloopt de overgang naar de Europese normen


SamenvattingDe Eurocodes zijn in Nederland in werking getreden met de vaststelling van eennieuw Bouwbesluit op 1 april 2012. Er is dus nu meer dan een jaar ervaring methet werken met o.a. Eurocode 7. In 2010 heeft de Europese Commissie het initiatief genomen tot een verdere ontwikkeling van het Eurocode systeem. VoorEurocode 7 wordt een verdere harmonisatie nagestreefd en wordt beoogd de

gebruiksvriendelijkheid te verbeteren. Zo wil men o.a. de gemeenschappelijkegedeelten in de diverse nationale bijlagen overhevelen naar Eurocode 7. De tweede generatie Eurocodes zou in 2018/2019 als ontwerpversie gereed moeten zijn en de definitieve versie ongeveer twee jaar later.

Figuur 2 - NEN 9997, deel 1.

Figuur 3 - De relatie tussen NEN 9997,deel 1 en Eurocode 7, deel 1.

Tabel 1 - Eurocode 7-1 versus uitgaven van NEN 9997-1 en de relatie met het Bouwbesluit 2012.


echter zonder al te veel problemen. Wel is er somsdiscussie over de toepassing van tabel 7.c met depaalfactoren, althans als het over anker- en/of mi-cropalen gaat. Voor deze categorie palen zijn inNEN 9997-1 voor het eerst aparte factoren gede-finieerd. Er wordt op gewezen dat de diverse be-

grippen niet altijd eenduidig zijn en ook niet altijdaansluiten bij die in de uitvoeringsnormen NEN-EN1536, 12699 en 14199.De regels voor avegaarpalen zijn door de introduc-tie van de Eurocodes veranderd. Zonder aanvul-lende regelgeving is het door het intrekken van deTGB-serie en NVN 6724 niet meer duidelijk hoeavegaarpalen moeten worden gewapend. Aan hetverschaffen van die duidelijkheid wordt momen-teel gewerkt.

Normontwikkeling in EuropaDe Europese Commissie heeft de ontwikkeling vande Eurocodes tot 1990 ondersteund, waarna hetwerk aan alle Eurocodes voor verdere ontwikke-ling, publicatie en onderhoud werd overgeheveldnaar CEN (Comité Européen de Normalisation) teBrussel. Door CEN is een technische commissie (TC250) opgericht die de ontwikkeling van de Euroco-des vanaf 1990 heeft begeleid.Voor elke Eurocode is een aparte subcommissie(SC) van CEN/TC 250 verantwoordelijk. Subcom-missie 7 (CEN/TC 250/SC 7) heeft vanaf 1993 de di-verse voornormen en normen van Eurocode 7, deel1 en deel 2 uitgebracht. CEN/TC 250/SC 7 is dustevens verantwoordelijk voor het samenstellen vanNEN-EN 1997-2 (Eurocode 7, deel 2). Op dit mo-ment is er in Nederland alleen een Engelstaligeversie beschikbaar (figuur 5).

Behalve CEN/TC 250/SC 7, zijn er twee andere Eu-

ropese technische commissies actief op het gebiedvan de geotechniek. Technische Commissie 288 (CEN/TC 288) heeft inde afgelopen 15 jaar een serie Europese normen ophet gebied van de uitvoering van bijzonder ge-otechnisch werk uitgebracht. Deze normen zijn inNederland in de Engelse taal door NEN gepubli-ceerd. Technische Commissie 341 (CEN/TC 341) houdtzich bezig met het opstellen van Europese normenop het gebied van de uitvoering van terrein- en la-boratoriumproeven.

De normen die door de Technische Commissies 288en 341 worden samengesteld, behoren niet tot deEurocodes, maar worden wel in alle Europese lan-den (EN) en soms wereldwijd (ISO) gebruikt. Euro-code 7 verwijst waar mogelijk naar deze normendie niet vanuit het Bouwbesluit zijn aangestuurd.Het gebruik van deze normen is dan ook een pri-vaatrechtelijke (contractuele) aangelegenheid.Wel mag er van worden uitgegaan dat met toepas-sing van deze normen, in combinatie met Eurocode7, aan de Nederlandse bouwregelgeving wordtvoldaan. Op enkele normen wordt hierna inge-gaan.

CLASSIFICATIE VAN GROND

Met de invoering van de Eurocodes is NEN 5104,Classificatie van onverharde grondmonsters, ver-vangen door de internationale normen NEN-EN-ISO 14688-1 en -2. Deze normen zijn onlangs inNederland geïntroduceerd en vertaald alsookvoorzien van een nationale bijlage. Deel 1 – Iden-tificatie en beschrijving – gaat over de classificatiein het terrein en Deel 2 – Grondslagen voor classi-ficatie – geeft een aanvulling op basis van labora-toriumproeven. Beide normen zijn ontwikkelddoor TC 341.

Het belangrijkste verschil met NEN 5104 is de clas-sificatie van klei en leem op basis van plasticiteit(Atterbergse grenzen). De indeling naar korrelver-deling verdwijnt voor leem en klei, maar blijft voorzand en grind gehandhaafd. In de nationale bijlageis de indeling van de zandgradaties verfijnd, zoalsvoorheen in NEN 5104 en worden bijmengselsnaast het hoofdbestanddeel eveneens verfijndweergegeven in vergelijking met NEN-EN-ISO14688. Voor een uitgebreide beschrijving wordtverwezen naar [9]. Op de Nederlandse vertaling van de nationale bij-lage kan tot 1 februari 2014 commentaar wordengeleverd via www.normontwerpen.nen.nl.

ELEKTRISCH SONDEREN

Sinds februari 2013 is de nieuwe norm NEN-EN-ISO 22476-1 Geotechnisch onderzoek en beproe-ving – Veldproeven – Deel 1: Elektrische sondering


Figuur 4 - Ontwerpbenaderingenvoor funderingen op staal in Europa(naar Bond, 2013).

Figuur 5 - Eurocode 7, deel 2 (NEN-EN 1997-2).


met en zonder waterspanning van toepassing alsvervanging van de ingetrokken norm NEN 5140.De nieuwe norm geeft o.a. de vereiste nauwkeu-righeden voor de meting van de conusweerstand,plaatselijke wrijving, waterspanning, helling endiepteregistratie. Deze eisen zijn hoger dan voorvergelijkbare klassen uit NEN 5140. Voor een uit-gebreide beschrijving wordt verwezen naar [10].Het is in feite een heel opmerkelijke norm, wantde van oorsprong Nederlandse vinding is hiermeezowel in Europa als elders in de wereld als onder-zoeksmethode erkend.

SNELLE PAALTESTEN

Vanuit Nederland is het initiatief genomen om eenNEN-EN-ISO norm op te stellen voor het uitvoerenvan snelle paaltesten, zoals de Statnamic LoadTest, de Pseudo Static Pile Load Tester en deSpring Hammer Device. Een eerste concept is in-middels aangeleverd bij de betreffende EuropeseTechnische Commissie. Met dit initiatief wordt be-oogd een goedkoper alternatief te bieden voor destatische proefbelasting. Met de ontwikkeling vandeze norm zal binnenkort in een werkgroep, waar-van Nederland het voorzitterschap en het secreta-riaat heeft, worden begonnen. Dat is iets later danvoorzien, vanwege problemen met het secretari-aat van CEN/TC 341. Mede om financiële redenenzag het Griekse normalisatie-instituut zich ge-noodzaakt het secretariaat van deze TechnischeCommissie over te dragen aan Groot-Brittannië.

VERANKERINGEN

Aan verankeringen, d.w.z. ankers met een grout-lichaam en een vrije lengte, zijn in Europees ver-band drie normen gewijd:– Uitvoeringsnorm NEN-EN 1537 – Uitvoering vanbijzonder geotechnisch werk – Grondankers– Beproevingsnorm NEN-EN-ISO 22477-5 – Ge-otechnisch onderzoek en beproeving – Beproe-ving van geotechnische constructies – Deel 5:Beproeving van ankers– Ontwerpnorm NEN-EN 1997-1 (Eurocode 7, deel1), Hoofdstuk 8: Verankeringen.Deze drie normen waren niet goed op elkaar afge-stemd. Zo stond er in NEN-EN 1537 een passageover het testen van ankers, terwijl dit in feite inNEN-EN-ISO 22477-5 dient te worden geregeld.Verder was er geen voorschrift voor de vaststellingvan de grootte van de kracht die benodigd is vooreen proefbelasting. Deze is gekoppeld aan hetontwerp, waarop Eurocode 7, deel 1 echter geenantwoord gaf.

Vanaf 2010 is er gewerkt aan een goede afstem-ming van deze drie normen. EN 1537 en EN 22477-5 zijn inmiddels aangepast. De vaststelling van eennieuw hoofdstuk 8 in Eurocode 7, deel 1 kostteveel inspanning, maar ook daarover is in de voor-

bereidende werkgroep eind 2012 overeenstem-ming bereikt. In 2013 is de tekst door de Europesenormalisatie-instituten goedgekeurd.

Volgens de nieuwe normtekst in Eurocode 7, deel1 zal er geen onderscheid meer worden gemaakttussen het belastingsniveau bij een bezwijkproefen bij een lange duur proef. Dat zal in Nederlandwennen zijn. De NEN-commissie Geotechniek be-raadt zich nog, of een aanvullende nationale bepa-ling wordt toegevoegd, dan wel dat het voorstelvoor Nederland ongewijzigd wordt overgenomen.

TWEEDE GENERATIE EUROCODES

In 2010 heeft de Europese Commissie het initiatiefgenomen tot een verdere ontwikkeling van het Eurocode systeem. Gedacht wordt aan zowelnieuwe als herziene Eurocodes, die onderdeelgaan vormen van de tweede generatie Eurocodes.Binnen de CEN-organisatie is hiervoor een plan pgesteld dat in 2013 is voorgelegd aan de Euro-pese Commissie [1]. Subcommissie 7 van CEN/TC250 wil een verdere harmonisatie bereiken en degebruiksvriendelijkheid van Eurocode 7 verbete-ren. Zo wil men het aantal ontwerpbenaderingenverminderen (thans 3) en gemeenschappelijke gedeelten in de diverse nationale bijlagen over-hevelen naar Eurocode 7. Ook wil men rekenmodellen toevoegen en de gebruiksvriendelijk-heid verbeteren door rekenvoorbeelden op tenemen in technische rapporten. Nieuwe onder-werpen die naar verwachting zullen worden opge-nomen, zijn grondwaterdrukken, onderscheid naarfaalkans, gewapende grond en numerieke metho-den.

Er wordt een samenwerking met andere subcom-missies nagestreefd, niet alleen met de subcom-missie die zich bezig houdt met Eurocode 0(NEN-EN 1990), maar ook met de subcommissiesdie zich richten op de materialen (staal, beton,metselwerk, etc.) om tegenstrijdigheden in bere-keningsmethoden en bepalingen te voorkomen enonnodig conservatisme te reduceren.

De tweede generatie Eurocodes zou in 2018/2019als ontwerpversie gereed moeten zijn en de defi-nitieve versie ongeveer twee jaar later.

Normontwikkeling in NederlandDe NEN-commissie Geotechniek is verantwoorde-lijk voor de inhoud van de nationale bijlage bij Eu-rocode 7 en voor de aanvullende Nederlandsebepalingen. Deze zijn beide tezamen met Euro-code 7, deel 1 opgenomen in NEN 9997-1. Wat houdt de NEN-commissie Geotechniek mo-menteel bezig? Uiteraard is dat een veelheid aanzaken. Op enkele daarvan wordt hierna nader in-gegaan.

PAALFACTOREN

Vanaf 2010 is in Geotechniek regelmatig over deproblematiek van de paalfactoren gepubliceerd[5, 6, 15 en 16]. Aan het onderzoek naar de verbor-gen veiligheden is in 2012 een vervolg gegevendoor twee proeven uit te voeren in de geocentri-fuge [8]. Het belangrijkste doel van dit onderzoekwas het aantonen van de mogelijkheid dat tijdsaf-hankelijk gedrag en groepseffecten van invloedzijn op de draagkracht van grondverdringendepalen in zand.

In de geocentrifuge is tijdens dezelfde ‘vlucht’ eenenkele paal en een paal in een palenrij van driepalen beschouwd (figuren 6 t/m 8). Na de installa-tie van de palen zijn deze na elkaar proefbelast na1, 10, 100 en 1.000 minuten na de installatie. De‘vlucht’ is vervolgens herhaald om de reproduceer-baarheid aan te tonen en de betrouwbaarheid vande resultaten te vergroten.

Uit de proeven kan niet worden geconcludeerd ofde draagkrachtvergroting van de palen in zandmet de tijd met geocentrifugeproeven is aan tetonen. Bij de achtereenvolgende proeven is ver-groting van de schachtwrijving gemeten. Het isechter niet zeker dat de vergroting alleen het ge-volg is geweest van de factor tijd. Zo ja, dan is het

IS EUROCODE 7 AF?


Figuur 6 - Bovenaanzicht van de modelpalen(diameter 16 mm) in de container (diameter 900mm) van de geocentrifuge (ontleend aan [8]).


mogelijk om de draagkrachtvergroting met centri-fugeproeven aan te tonen.

Voor een vervolgonderzoek is vooralsnog onvol-doende financiering beschikbaar. Het ziet erdaarom thans naar uit dat de paalfactoren per 1 ja-nuari 2016 zullen worden verlaagd, zoals in NEN9997-1 is vermeld. Het toepassen van hogere fac-toren is dan alleen mogelijk als door middel vanproefbelastingen is aangetoond dat die hogerefactoren kunnen worden gehaald. Voor nieuwepaalsystemen zijn sowieso proefbelastingennoodzakelijk alvorens aan deze palen draagkrachtmag worden toegekend. Bij in de grond gevormdepalen zal daarbij de installatieprocedure en devorm van de paalpunt moeten worden vastgelegd,om uiteindelijk met generieke paalfactoren tekunnen ontwerpen. Op extra draagkracht van-wege de mogelijk tijdsafhankelijke toename vande draagkracht of door het groepseffect kan danechter niet worden gerekend.

DRAAGKRACHT VAN OPEN STALEN BUISPALEN

Bij het samenstellen van NEN 9997-1 is de draag-krachtbepaling volgens CUR-rapport 2001-8 Bearing Capacity of steel pipe piles vervallen.Deze mogelijkheid was wel geboden in de inmid-dels ingetrokken NEN 6743-1. De normcommissie Geotechniek heeft hiertoe be-sloten, omdat er beperkingen waren bij de toepas-baarheid van de in die publicatie gepresenteerderekenregel (wanddikte (t) gedeeld door de diame-ter (D) moet groter zijn dan 1/60) en omdat er wei-nig ervaring met deze rekenregel was.

Thans wordt in verband met enkele recente publi-caties [7 en 13] overwogen de verwijzing naar deCUR-publicatie toch weer op te nemen als aanvul-lende bepaling in NEN 9997-1.

BESTAANDE GEOTECHNISCHE CONSTRUCTIES

Met de introductie van het nieuwe Bouwbesluit op1 april 2012 moet voor de beoordeling van de con-structieve veiligheid van een bestaand bouwwerkbij verbouw en afkeuren NEN 8700 – Grondslagenworden toegepast. Deze norm sluit aan op de Eu-rocodes en geeft specifieke voorschriften voor be-staande constructies. De veiligheidsbeoordelingvan een bestaande constructie wijkt op een aantalpunten af van die van nieuwbouw [14]:– Het verhogen van het veiligheidsniveau brengtmeestal relatief meer kosten met zich mee voorbestaande bouwwerken dan voor bouwwerken inhet ontwerpstadium.– De periode dat de constructie nog mee moet, isvaak anders dan de standaard ontwerplevensduurvan 50 jaar.– De mogelijkheid bestaat om via metingen mo-gelijk meer over een constructie te weten tekomen.

Het is de bedoeling dat in navolging van de Euro-codes er een aantal, vooralsnog Nederlandse nor-men voor bestaande bouw en verbouwingenkomen. Vrijwel gelijktijdig met NEN 8700 is NEN8701 - Belastingen opgesteld. Door de NEN-com-missie Geotechniek is een werkgroep opgerichtdie zich bezighoudt met de ontwikkeling van NEN8707.Aanvankelijk had de werkgroep voor ogen omNEN 8707 voorlopig alleen te richten op de beoor-deling van bestaande funderingen [12]. Hiermeeis in Nederland al ca. 40 jaar ervaring en bovendienkon de werkgroep daarbij gebruik maken van en-kele recente publicaties van de brancheverenigingF3O [3 en 4]. Het is de bedoeling om zowel een re-kenkundige benadering als een benadering vanmeten en waarnemen in NEN 8707 te presenteren.Thans streeft de werkgroep er naar om alle onder-

werpen die in NEN 9997-1 worden behandeld, ookin NEN 8707 op te nemen. De werkgroep zal daar-bij voor het hoofdstuk Grondkerende constructieso.a. gebruik maken van de CUR-publicatie overbinnenstedelijke kademuren [2].

De onzekerheid over de grootte van de paalfacto-ren speelt ook hier een rol. In het geval van per 1januari 2016 verlaagde paalfactoren zal bij een re-kenkundige benadering een wat oudere paalfun-dering bijna altijd worden ‘stuk gerekend’, terwijlde palen mogelijk in de loop der tijd extra draag-kracht hebben gekregen.

Ontwikkelingen in normenlandOok normenland heeft te maken met de economi-sche stagnatie en de politieke ontwikkelingen vande laatste jaren. Bedrijven en instellingen hebbenminder geld en tijd over voor het ontwikkelen enonderhouden van normen en de (rijks)overheidtrekt zich terug uit normcommissies, omdat mendit een zaak van de markt is gaan vinden. Boven-dien, de Eurocodes zijn toch af, dus waarom is erüberhaupt nog financiering van NEN en zijn com-missies nodig?

De rol van de normcommissies is inderdaad een an-dere dan een aantal jaren geleden. De norm(sub)-commissies Geotechniek hebben hier al op inge-speeld. Om de kosten te beperken is er thans éénnormcommissie Geotechniek, waarin de oude driesubcommissies zijn opgegaan. Zo nodig wordenvoor bepaalde onderwerpen werkgroepen opge-richt, zoals voor het opstellen van NEN 8707.

En ook al wordt de tijdsbesteding van commissie-leden niet door NEN betaald (de werkgever doetdat dus in feite), er blijven kosten voor de onder-steuning door het NEN-bureau en het vertegen-


Figuur 7 - Dwarsdoorsnede van de proef-opstelling(ontleend aan [8]).

Figuur 8 - Proefopstelling

(ontleend aan [8]).


woordigd zijn in Europese Technische commissies.De normcommissie Geotechniek werkt thans met een minimale begroting voor de regulierewerkzaamheden. Engelstalige Europese normen worden in principe niet meer in het Nederlandsvertaald. Andere activiteiten gaan alleen van startindien daarvoor projectgerichte financiering voorkan worden verkregen.

Het is belangrijk dat vanuit Nederland de inbrengin de Europese Technische commissies wordt ge-continueerd bij de totstandkoming van de tweedegeneratie Eurocodes en de verdere ontwikkelingvan onderzoeks- en uitvoeringsnormen. Als we datniet doen, dan zullen de toekomstige ‘afspraken’niet goed passen bij de Nederlandse bouwpraktijk.

Tot slotHet secretariaat van Subcommissie 7 (CEN/TC250/Subcommissie 7), verantwoordelijk voor Eurocode 7, wordt al sinds jaar en dag verzorgddoor NEN, de laatste twee jaar in de persoon van Mark Lurvink en voor hem door Leendert Buth.SC 7 heeft in de Engelsman Andrew Bond een enthousiaste en doortastende voorzitter en heeft sinds kort een Nederlandse vice-voorzitter: Adriaan van Seters.

Referenties1. CEN/TC 250: Towards a second generation of EN Eurocodes, 29 May 2013.2. CUR: Binnenstedelijke kademuren (verschijntbinnenkort).3. F3O: Richtlijn onderzoek en beoordeling van funderingen op staal (ondiepe funderingen), eerste versie, 17 januari 2012.4. F3O: Richtlijn onderzoek en beoordeling van houten paalfunderingen onder gebouwen, versie 2, 31 maart 2012. 5. Hannink, G., A.J. van Seters en H.L. Jansen:Draagkracht van palen, Geotechniek nr. 1, januari 2011, blz. 26 t/m 28.6. Hannink, G. en A.J. van Seters: Bouwbesluit2012 van kracht, NEN 9997-1 beschikbaar en CUR-commissie bezig met draagkracht van funderingspalen, Geotechniek nr. 3, juli 2012, blz. 26 en 27.7. Jacobse, J.A. en J.H. van Dalen: Effect installatiemethode van open stalen buispalen op de conusweerstand, Geotechniek nr. 1, januari 2013, blz. 18 t/m 23.8. Lange, D. de: On the possibility of simulatingpile set-up in sand by means of centrifuge modeltesting, M.Sc. Thesis, 22 April 2013.9. Nohl, W.A., G. de Lange en M. Lurvink: Van

oude NEN 5104 naar nieuwe NEN-EN-ISO 14688,Geotechniek nr. 4, oktober 2011, blz. 44 t/m 46.10. Nohl, W.A. en A.J. van Seters: Nieuwe sondeernorm NEN-EN-ISO 22476-1 ‘Elektrisch sonderen’, Geotechniek nr. 3, juli2013, blz. 33 t/m 35.11. Peels, J. en O. Dijkstra: Overgeconsolideerdegronden in Noord-Nederland spannend, Geotechniek nr. 5, Thema-uitgave Funderings-dag, december 2010, blz. 22 t/m 26.12. Seters, A.J. van e.a.: Bestaand bouwwerk beoordelen? Fundeer je kans!, Geotechniek nr. 1,januari 2012, blz. 14 en 15. 13. Schippers, R.O. en J.W.R. Brouwer: De nieuwe Ramspolbrug op open stalen buispalen, Geotechniek nr. 2, april 2013, blz. 22 t/m 27.14. Steenbergen, R.D.J.M., N.P.M. Scholten enA.C.W.M. Vrouwenvelder: Veiligheidsfilosofie bestaande bouw, Cement nr. 4, 2012, blz. 8 t/m 16.15. Tol, A.F. van, R. Stoevelaar en J. Rietdijk:Draagvermogen van geheide palen in internationalecontext, Geotechniek nr. 5, Thema-uitgave Funderingsdag, december 2010, blz. 4 t/m 9.16. Tol, A.F. van: Draagkracht funderingspalen,een up-date, Geotechniek nr. 5, Thema-uitgaveFunderingsdag, december 2012, blz. 14 t/m 18. �

IS EUROCODE 7 AF?


InleidingDankzij haar diepte van -17.80m TAW neemt deDeurganckdoksluis de fakkel over van de Beren-drechtsluis als grootste sluis ter wereld.Met de nieuwe sluis willen het Vlaamse Gewest enhet Gemeentelijk Havenbedrijf Antwerpen de toegang tot de dokken op de linker Scheldeoeververzekeren. Ze komt op het einde van het Deur-ganckdok dat in verbinding staat met de Schelde.Het dok vormt voor het scheepvaartverkeer met-een de toegang tot de nieuwe sluis vanuit deSchelde. Aan de kant van het dokkencomplexwordt aangesloten op het Waaslandkanaal (zie figuur 1).

De Deurganckdoksluis wordt 68 meter breed en 500 meter lang. De bodem van de sluis zal op -17,80 m TAW liggen, omdat op die manier dediepgang van de achterliggende dokken maximaalkan worden benut.De werken voor de bouw van de sluis zijn gegundaan de Tijdelijke Handelsvereniging Waaslandsluisbestaande uit Jan De Nul NV, CEI De Meyer NV,Betonac NV, Herbosch-Kiere NV, AntwerpseBouwwerken NV. Bouwheer is de projectvennoot-schap Deurganckdoksluis NV tussen de Vlaamseoverheid en het Gemeentelijk Havenbedrijf Antwerpen. De afdeling Maritieme Toegang vande Vlaamse overheid neemt de projectleiding voorhaar rekening. ‘

Op 24 oktober 2011 zijn de werken gestart. De indienststelling van de sluis is voorzien in 2016.Niet alleen de bouw van de sluis zelf maar ook dewegenis ter ontsluiting van de sluisinfrastructuurmet onder andere een wegtunnel, een viaduct,fietserstunnels, gebouwen op het sluisplateau,…zijn omvangrijke bouwwerken die moeten afge-rond zijn voor de indienststelling van de sluis. Een beeld van hoe de site er in 2016 zal uitzienwordt weergegeven in figuur 2.

GrondonderzoekReeds in 2001 werd het eerste verkennend grond-onderzoek opgestart. In totaal werden er in deze


Overzicht van geotechnische aspecten

Deurganckdoksluis: bouw van de grootste

sluis ter wereld

Ir. L. De VosVlaamse overheidAfd. Geotechniek

Ir. E. BeytsTHV Waaslandsluis

Ir. L. Vincke-Vlaamse overheidAfd. Geotechniek

Figuur 1 - Locatie Deurganckdoksluis. Figuur 2 - Site Deurganckdoksluis in 2016.


fase door afdeling Geotechniek van de Vlaamseoverheid 30 sonderingen en 6 boringen uitgevoerdmet laboratoriumonderzoek op 65 ongeroerdemonsters. Bij het laboratoriumonderzoek werd denadruk gelegd op het onderzoeken van de ge-otechnische karakteristieken van de Boomse klei. Bij het vastleggen van de geotechnische parame-ters van de verschillende grondlagen kon ook ge-steund worden op een groot pakket grondonder-zoek dat werd uitgevoerd in het kader van debouw van de kaaimuren van het Deurganckdok. De geotechnische lagenopbouw bestaat voor degehele site uit een bovenliggend pakket slappeHolocene lagen met hierin een aanzienlijk veen-pakket. Hieronder bevinden zich de tertiaire zanden van Antwerpen (Formatie van Lillo, For-matie van Kattendijk en Formatie van Berchem).Deze zanden rusten op de stijve Boomse klei (zie figuur 3).De bodem van de sluis bevindt zich juist boven hetaanzetniveau van de Boomse klei.

In de loop van het project werden er bijkomendnog een groot aantal sonderingen uitgevoerd, endit specifiek ter plaatse van toekomstige construc-ties (o. a. langsheen het tracé van de definitievewegenis, ter plaatse van de toekomstige weg-tunnel, ter plaatse van de toekomstige gebouwenop het sluisplateau,…). Hieruit kon men op elkegewenste locatie de precieze laagscheidingen be-palen en de aard en dikte van de holocene boven-lagen vastleggen. De site wordt doorkruist door een oude bagger-geul die werd opgevuld met heel slap materiaal.Dankzij het grondonderzoek kon de precieze loca-tie en diepte van deze geul verder worden afgeba-kend waardoor duidelijk werd waar de voorop-gestelde taludhelling van het uitgravingsprofielverflauwd diende te worden.

UitvoeringsfasenEén van de eerste grote stappen in het volledigbouwproces was het maken van een waterrem-mend scherm rondom de gehele site zodat hierbin-nen een droge bouwput kon gerealiseerd worden.De totale lengte van dit scherm bedraagt onge-veer 3km en werd uitgevoerd als een cement-ben-

tonietscherm tot een 3-tal meter in de Boomseklei. Binnen dit scherm kan bemaald worden zon-der noemenswaardige invloed naar de omgevingtoe en kan tot op diepte worden uitgegraven inden droge. De uitgegraven zandlagen die nog kunnen her-bruikt worden voor de latere aanvulling achter dekolkmuren en de dwarsmuren wordt apart gestoc-keerd op zandstocks. De overige grond wordt ge-bruikt voor de verdere demping van het nabij-gelegen Doeldok.

MonitoringEen uitgebreid meetprogramma is momenteel

lopende om de werf op te volgen. Ruim voor de aanvang van de werken werd gestartmet de eerste metingen. Rondom het toen nog te plaatsen waterremmend scherm werden in deverschillende watervoerende zandlagen een 30-talpeilbuizen geboord. Continue waterpeilmetingenwerden verricht met behulp van divers ter controlevan de rustwaterstand voorafgaand aan de bema-ling.

Van zodra het grondwater werd verlaagd werdendeze waterpeilmetingen aangevuld met diver-metingen binnen het scherm om de gerealiseerdewaterpeildaling in de bouwput verder op te


SamenvattingDe bouw van de Deurganckdoksluis is één van de grootste werven momenteel lopende in België. De belangrijkste geotechnische aspecten horende bij zowel het ontwerp als de uitvoering van deze sluis worden kort toegelicht. In ditartikel wordt de nadruk gelegd op het intensieve monitoringsprogramma dat momenteel aan de gang is. Specifieke aandacht wordt besteed aan de meet-apparatuur die werd geplaatst ter begroting van de zwel van de Boomse klei.

Figuur 4 - Ontlasting

Boomse klei.

Figuur 3 - Typesondering

met aanduiding geotechnische lagenopbouw.


volgen. Ook werden zettingsbakens geplaatstjuist buiten het waterremmend scherm om even-tuele zettingen te kunnen opsporen en opvolgen. Gezien het waterremmend karakter van de cement-bentonietwand essentieel is gedurendede bouw van de sluis, werden inclinometerbuizenvoorzien in de wand om de horizontale verplaat-singen te kunnen opvolgen. Via regelmatige uitle-zingen kan worden opgevolgd of de bemaling ende uitgraving nabij de wand zorgt voor een tegrote verplaatsing of kromming van de wand. In de nabije toekomst zullen ook inclinometer-

buizen worden voorzien in de kolkmuren om dehorizontale verplaatsing ervan te kunnen opvol-gen tijdens de aanvulling maar ook later wanneerde sluis in werking is. Verder zullen in de nabije toekomst ook nog topo-grafische metingen worden uitgevoerd van dekolkmuren om de horizontale en vertikale bewe-gingen op te volgen. Daarnaast zijn er ook nog tal van meetpuntenvoorzien op diverse andere constructies: terplaatse van een vernagelde wand, onder de voor-belasting van de een wegtunnel,…

Zwel van de Boomse kleiEen belangrijk geotechnisch vraagstuk bij de bouwvan de sluis is het begroten van de zwel en dezweldruk van de Boomse klei. Ten gevolge van de diepe uitgraving (ca. 30m) dienodig is om de sluishoofden en kolkmuren te bou-wen, zal de Boomse klei sterk ontlast worden.Door de afname van de vertikale korrelspanningwil de klei uitzetten (zwellen). Bij het uitzettenvergroot het volume van de grond en wordt erwater aangezogen. Wegens de lage doorlatend-heid van de Boomse klei zal het water zeer traagtoestromen. In die periode treden poriënwateron-derspanningen op. Deze onderspanningen nemenin de tijd langzaamaan af onder gelijktijdig uit-zwellen van de klei. Wanneer de zwel verhinderdwordt (bijvoorbeeld door een neerwaartse belas-ting), bouwt de klei een aanzienlijke (opwaartse)zweldruk op (zie figuur 4).

Ter hoogte van de sluismuren zal de zweldruk ge-compenseerd worden door het uiteindelijk ge-wicht van de muren. Ter plaatse van de sluisvloerechter zal het neerwaartse gewicht van de vloerruim onvoldoende zijn om het zwellen volledigtegen te gaan. Daarom werd beslist hier tegels(met afmetingen van 10m bij 10m en dikte 2m) teleggen die opwaarts mogen verplaatsen. Voor de deurlopen is het ontoelaatbaar om eengrote opwaartse beweging te ondergaan na deplaatsing van de deuren, omdat de deuren tenallen tijde moeten kunnen blijven rollen over debodemrails. Door het gewicht van de 4m dikkedeurloop zal een gedeelte van de zwel verhinderdworden. Het centrale deel ervan zal nog beperkteopwaarts verplaatsen. De resterende zweldruk dieonder de deurloop wordt opgebouwd, zal wordenopgevangen door de wapening.

Aangaande de precieze waarden van de te ver-wachten zwel en zweldruk die zullen optreden bin-nen de levensduur van de sluis, zijn verschillendeberekeningen doorgevoerd. De waarde van dedoorlatendheid en stijfheid van de Boomse kleizijn in deze berekeningen belangrijke parameters.Een kleine variatie in deze parameters zorgt voorgrote verschillen in de te verwachten resterendezweldruk onder de deurloop en resulterende zwelvan de tegels. Gelet op de beperkte kennis betreffende de zwelvan de Boomse klei is het onzeker hoe deze in wer-kelijkheid zal reageren op de ontlasting. Dit wordtmet behulp van een uitgebreid monitoringspro-gramma verder opgevolgd aan het benedenhoofd. In het ontwerp werd ingerekend dat de Boomseklei ter plaatse van de deurloop gedurende 1.5 jaarà 2 jaar vrij kan uitzwellen door het laten openlig-gen van de uitgraving. Hierdoor zal al een aanzien-lijk percentage van de zwel zijn opgetreden enmoet de deurloop enkel voor de resulterendezweldruk gewapend worden.

Monitoring zwel van de Boomse kleiEen uitgebreid monitoringsprogramma werd op-gesteld om in situ na te gaan hoe de Boomse kleireageert op de ontlasting. Klassieke meetappara-tuur werd aangevuld met meer advanced meet-technieken. De initiële zwel kon helaas niet worden opgeme-ten. De eerste meetapparatuur kon pas geplaatstworden wanneer de uitgraving reeds op dieptewas aan het benedenhoofd. Praktisch bleek hetniet evident om al meetapparatuur (bijvoorbeeldeen extensometer) te plaatsen vóór de start vande werken en deze dan te behouden tijdens de uit-graving. Hoeveel de initiële zwel van de Boomseklei hier bedroeg, is dus niet meer te achterhalen.Uit verschillende literatuurbronnen blijkt dat dezeinitiële zwel aanzienlijk kan zijn.


Figuur 5 en 6 - Locatie meetapparatuur zwel Boomse klei.


In december 2012 werd de meetapparatuur aanhet benedenhoofd geplaatst (zie figuren 5 en 6).Ter plaatse van de deurloop werd hiertoe een uit-graving gerealiseerd tot 0.5m onder de toekom-stig drempelaanzet (~-23m TAW) wat ongeveer 1monder het aanzetniveau van de Boomse klei is.Vanaf dit niveau werd alle apparatuur aange-bracht/geboord. De locatie wordt geschemati-seerd voorgesteld in de figuur 7.

Om de zwel van de Boomse klei op te meten werdeen klassieke stangenextensometer geplaatst met4 ankerpunten op verschillende dieptes in deBoomse klei (-26m TAW, -29m TAW, -35m TAW en-48m TAW). Het diepste ankerpunt bevindt zichdus op ongeveer 25m onder de top van de klei.Dieper in de klei werd geen meetapparatuur ge-plaatst, enerzijds omwille van praktische uitvoer-baarheid en anderzijds ook omdat uit de Plaxis-berekeningen bleek dat de diepere zwel beperktzou zijn.

Daarnaast werd door het WTCB (Wetenschappe-lijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf)ook een vertikale extensometer op basis van eenoptische vezel techniek (type FBG) geplaatst totdezelfde diepte. Deze heeft 10 ankerpunten. Om de poriënwaterspanningen op te meten in deklei werden 4 piëzocellen ingebouwd in een boor-gat op de dieptes die overeenkomen met de diep-tes van de stangen van de klassieke extensometer.Daarnaast werd nog een push-in piëzocel inge-duwd op -29m TAW. Alle boorgaten waarin meetapparatuur werd ge-plaatst werden opgevuld met een groutmengsel.

In horizontale richting langsheen de richting vande deurloop (dus dwars op de richting van de sluis-kolk) werd op het niveau -23m TAW een SAAF(Shape Accel Array Field) geplaatst met een lengtevan 67m (dus vanaf de locatie van de sluismuur totonder de deurkamer). We wensen hiermee voor-namelijk de differentiële zwel op te meten tussenhet centrale stuk van de deurdrempel en de uitein-den onder de sluismuur/deurkamer. Hier verwach-ten we pas duidelijke meetresultaten van zodrahet gewicht van de muren aan beide uiteinden vol-doende is om een verschillend zwelprofiel te krij-gen tussen het centrale deel en de uiteinden. Naast de SAAF werd ook een horizontale FBG-glasvezelkabel geplaatst (door het WTCB) methetzelfde doel als de SAAF. Hiernaast werd ook een dubbele rij geotextielenmet optische vezel (GeoDetect S-Br) aangebrachtin de sleuf met een kleine tussenlaag zand tussenbeide geotextielen in.

Bij de plaatsing werden de SAAF, de horizontaleglasvezel en de GeoDetect aan het ene uiteinde

(westkant) vastgemaakt aan een dubbele dam-plank met beperkte lengte. De bovenkant vandeze damplank wordt op regelmatige tijdstippentopografisch opgemeten zodat we steeds een re-ferentiepunt hebben aan het ene uiteinde van demeetapparatuur.

Na plaatsing van de meetapparatuur werd de sleufterug opgevuld met een 3m dik zandpakket tot ca.-20m TAW. Hier bovenop werd dan nog een werf-weg aangelegd tot ongeveer -18.75m TAW. Naast de topografische opmeting van het boven-einde van de damplank worden nog een aantalpunten systematisch opgemeten (waaronder dedamwand evenwijdig van de deurloop en het uit-einde van de oude dokmuur kant west). Onder de deurloop zullen er in de nabije toekomstnog een aantal gronddrukcellen worden voorzienom de effectief optredende zweldruk op temeten. Deze kunnen echter pas geplaatst wordenbij het betonneren van de deurloop. De voorzieningen zijn getroffen zodat de meet-apparatuur uitleesbaar blijft ook na betonneren enin dienstnemen van de sluis.

Regelmatige stroompannes bemoeilijken hetdraaiende houden van de meetapparatuur. Inwerfomstandigheden is het niet evident om eencontinue stroomtoevoer te garanderen. De metingen zijn gestart in december 2012. Dedeurloop ligt ongeveer 1 jaar open. Momenteel is

het echter nog te vroeg om al sluitende conclusieste trekken aangaande de opgetreden zwel en deresterende zweldruk. Volgende bevindingen kun-nen wel geformuleerd worden:De zwel die tot nu toe is opgetreden ter plaatsevan de beide extensometers (8mm) en de dam-plank (35mm) is minder dan verwacht uit de voor-afgaande berekeningen. Mogelijk treedt de zweltrager op of is de totale zwel lager dan verwacht.Mogelijk wordt het zwellen ook tegengehoudendoor het aanzienlijk pakket grond dat erboven nogaanwezig is. Ook het aandeel initiële zwel kan nietworden achterhaald. Ten gevolge van de beperkte zwel die al werd op-gemeten is het onzeker of de resterende zweldrukonder de deurloop conform het oorspronkelijkontwerp zal zijn. Er kan nu nog geen meetappara-tuur worden geplaatst om de zweldruk op temeten.

Beide types extensometer vertonen exact het-zelfde zwelprofiel maar er is nog enige onzeker-heid of de extensometers de volledige zwelopmeten. De topografische metingen van de bo-venkant van de damplank duiden namelijk op eengrotere zwel dan deze van de extensometers watonlogisch is. Mogelijk is er enige slip tussen dewand van het boorgat en de groutopvulling waar-door de extensometerstangen/ankers de klei nietvolledig volgen. Op dit moment zijn er testen aande gang om dit na te gaan. Ook kan de damwand,

DEURGANCKDOKSLUIS: DE BOUW VAN DE GROOTSTE SLUIS TER WERELD


Figuur 7 - Overzicht meetapparatuur zwel Boomse klei.


die samengedrukt werd bij het inbrengen, een ze-kere ontspanning vertonen. De piëzocellen vertonen nog geen stijgend ver-loop (dissipatie van de poriënwateronderspan-ning). Dit kan mogelijks verklaard worden door hetaanwezige spoelwater (gebruikt bij het boren vanhet boorgat).

De resultaten van de horizontale meetapparatuurzullen pas beter te interpreteren zijn wanneer debeide uiteinden voldoende belast worden doorhet gewicht van de sluismuur/deurkamer. Mo-menteel zijn aan beide zijden de eerste betonwer-ken gestart. De huidige rekken en differentiëlevervormingen zijn voorlopig te gering en vallenbinnen de meetnauwkeurigheid van de meetsys-temen. Wel kan al afgeleid worden tot waar dehuidige betonwerken invloed uitoefenen op deklei in het centrale deel van de deurloop.

Vervolgtraject zwel van de Boomse kleiZoals in voorgaande paragraaf gesteld kunnen ernu nog geen definitieve conclusies worden ge-trokken aangaande opgetreden zwel en zweldruk. In de toekomstige metingen van de horizontalemeetapparatuur verwachten we een duidelijkerzwelpatroon te zien van zodra de betonwerken

aan de beide uiteinden voldoende ver gevorderdzijn. Voor de piëzocellen hopen we in de nabije toe-komst een stijgende trend waar te nemen in de opgemeten poriënwaterspanning wat betekentdat de cellen niet meer beïnvloed zijn door de installatie.

Voor de extensometers wordt onderzoek gedaanof de groutsamenstelling of boorwijze ertoe kangeleid hebben dat er minder zwel wordt opgeme-ten dan er in werkelijkheid aanwezig is. De topografische metingen zullen worden uitge-breid waarbij we ook de zwel van de reeds ge-plaatste tegels zullen opmeten, de volledigedamwand evenwijdig aan de deurloop van het be-nedenhoofd zullen opmeten en ook nieuwe meet-punten voorzien aan het bovenhoofd. Verder zullen we met behulp van satellietbeeldentrachten na te gaan of er ter plaatse van een aantalgrote bouwwerken in Antwerpen zwel kan wordenteruggevonden in de loop van de jaren. Ook werd een diepe sondering uitgevoerd tot90m diepte om de gelaagdheid van het Boomsekleipakket na te gaan en om extra informatie in tewinnen aangaande de uiteindelijke dikte van ditpakket.

Verder wordt er in de nabije toekomst in het kadervan de Oosterweelverbinding nog een grote mo-nitoringput gerealiseerd waarbij ook de initiëlezwel van de Boomse klei zal worden opgemeten.

ConclusiesVoor de bouw van de Deurganckdoksluis en de volledige verkeersontsluiting errond is een de-gelijke geotechnische onderbouwing essentieel.Gezien de aanwezige slappe bovenlagen warengerichte geotechnische proeven onontbeerlijk. Tijdens de werfuitvoering is een uitgebreide monitoringscampagne lopende met onder anderedivermetingen en inclinometermetingen. Een belangrijk geotechnisch vraagstuk bij debouw van de sluis is het begroten van de zwel ende zweldruk van de Boomse klei. Om dit te moni-toren worden zowel klassieke meettechnieken als meer advanced meetapparatuur (glasvezel) ge-bruikt. Definitieve conclusies hieromtrent kunnen mo-menteel nog niet worden getrokken maar verschil-lende pistes worden bewandeld om de huidigevraagstukken hieromtrent verder op te lossen. �


Het moet niet over onze bedrijven gaan, zegtdirecteur Theo de Jong van funderingsbedrijfDe Waalpaal bij het begin van het gesprek.Hij zit aan tafel in een vergaderruimte bij funderingsbedrijf Tubex, waar Willem deMeijer bedrijfsleider is. De twee mannen, die veel van funderingstechnieken weten,willen het over het algemene belang van de funderingsbranche hebben. Het gaat hen niet om individuele bedrijven, maar om een gezonde funderingsbranche.

Met dat doel werd in het verleden de NederlandseVereniging Aannemers Funderingswerken (NVAF)opgericht. Zij telt inmiddels zestig leden, die zichbezighouden met het ontwikkelen en uitvoerenvan funderingstechnieken. De vereniging behar-tigt hun belangen: van opleidingen tot richtlijnenvoor funderingsbedrijven en van het ontwikkelenvan standaardbestekteksten tot het technisch beoordelen van funderingsmachines. Vijf vastewerkgroepen houden zich bezig met onderwerpenals opleidingen, public relations, contractuelezaken, arbeidsomstandigheden en milieu. Sindskort bestaan er ook nog eens vier contactgroepenvoor respectievelijk grondverdringende technie-ken, waterbouwkundige funderingstechnieken, in de grond gevormde technieken, en, last but not least, microtechnieken. De Meijer legt het idee achter de contactgroepenuit. “Als lidbedrijf van de NVAF kun je je aansluitenbij een contactgroep. Ook bestaat de mogelijk-heid om als bedrijf van meerdere contactgroepenlid te worden als er meerdere disciplines binnenhet bedrijf uitgevoerd worden. Door de ledenver-gaderingen, waar algemene thema’s besprokenworden, op te splitsen in vergaderingen per

contactgroep bestaat de mogelijkheid om speci-fiekere onderwerpen met de lidbedrijven te bespreken. Deze specifieke onderwerpen zoudenin een grotere groep, waarin alle lidbedrijven aan-wezig zijn, minder makkelijk aan bod komen.”

ToegankelijkOm alle leden tot hun recht te laten komen, zijn devier contactgroepen in het leven geroepen.” DeJong legt het als volgt uit. “Op de ledenvergade-ringen komen voor iedereen interessante alge-mene onderwerpen aan de orde, maar in decontactgroepen gaat het over specialistische onderwerpen, die voor een bepaalde groep bedrij-ven interessant zijn.” Hij voegt eraan toe dat decontactgroepen toegankelijk zijn, omdat het ledenaantal relatief gezien klein is. “De drempelom het woord te nemen, ligt laag. We willen vooriedereen toegankelijk zijn en de NVAF aantrekke-lijk en interessant houden voor elk lid.” In zijnwoorden klinkt door dat het op peil houden vanhet ledenbestand ook een rol speelt in de oprich-ting van de contactgroepen. De Jong: “De op-komst bij de ledenvergaderingen van de NVAFleek wat minder te worden. Het is goed om eentoegevoegde waarde voor de vereniging te creë-ren en dat doen we met de contactgroepen.” De Meijer: “Nu er een contactgroep ‘microtech-nieken’ is, verwachten we een groei van het leden-

tal. Wat wellicht eerder een drempel was om lid te worden voor relatief kleine bedrijven, is door de oprichting van de contactgroepen toegankelij-ker geworden.”

Plussen en minnenDe Jong en De Meijer zijn de stuwende krachtenachter de contactgroep ‘microtechnieken’. DeJong: “Wij trekken de kar.” De groep houdt zichbezig met alles wat met funderingstechniek in beperkte ruimtes heeft te maken, zegt De Meijer.“Je kunt denken aan zaken als inwendig heien entoepassing van schroefinjectiepalen door het ge-bruik van klein materieel. Het is een specialisme.”De Jong: “In Jip en Janneke-taal kun je zeggen datmicrotechnieken opduiken op alle plaatsen waareen kraan niet kan of mag komen.” De Meijer:“Het gaat om plekken met ruimtebeperkingen,maar het kan ook gaan om gewichts- en geluidsbe-perkingen, zodat trillingsarme of -vrije techniekenmoeten worden toegepast.”

De vorig jaar opgerichte contactgroep bevindt zich nog in de fase van het zoeken naar de besteaanpak, maar De Meijer en De Jong zijn tevredenover de voortgang. De Jong: “Halverwege 2014evalueert de vereniging hoe de contactgroependraaien. Wij zijn redelijk succesvol. Op de laatstebijeenkomst waren zo’n twintig leden.” De Meijer:

16 GEOTECHNIEK SPECIAL – December 2013

Door Jos van der Burg

Contactgroep ‘microtechnieken’ van de NVAF

Stuwende krachten Willem de Meijer en Theo de Jong:

Het gaat om de leden!


“We komen twee á drie keer per jaar bij elkaar.Vooraf peilen we via een mailing wat er speeltonder de leden. Zijn er actuele zaken die behan-deld moeten worden? De leden bepalen dus zelfwat zij interessant vinden om te bespreken.” DeJong: “Op onze laatste bijeenkomst kwam PeterLigthart (de secretaris van het College van Deskun-dige Bouwtechnische Diensten) praten over hetopstellen van een Beoordelingsrichtlijn (BRL) voorfunderingsherstel. Hij gaf tekst en uitleg. Welkehaken en ogen zitten eraan? Wat zijn de plussen ende minnen?” Het blijft niet alleen bij praten in decontactgroep, want er zijn ook concrete resulta-ten. De Jong: “We waren betrokken bij de sindsbegin dit jaar verplichte opleiding machinistenkleine funderingsmachines. Dat werkt net als meteen rijbewijs.” De Meijer: “Er zijn twee catego-rieën: grote en kleine funderingsmachines. Wij beperken ons tot kleine funderingsmachines. Diewegen maximaal dertig ton en zijn maximaal tienmeter hoog.”

MegaDe Jong en De Meijer schatten in datmomenteel ongeveer zestig procentvan de funderingsbedrijven lid is vande NVAF. De Jong: “Er zijn nog veel (meestal)kleine (funderings)bedrijven geen lid.” De meestevan deze bedrijven werken veelal op de particu-liere markt, zegt De Meijer. “Ze zijn actief in hetherstel van funderingen van woningen en het fun-deren van aanbouwen. Daarnaast zijn er marktenin infrastructuur en in de industriële bouw. Deoverheid en de industrie zijn daarin de opdracht-gevers. Je kunt denken aan zaken als fundatie vankunstwerken langs wegen. Dat gebeurt vaak metmicrotechnieken, omdat die als voordeel hebbendat er geen grote kraan op een rijstrook hoeft testaan. Omdat er met kleine machines wordt ge-werkt, hoeven er geen rijstroken voor het verkeerte worden afgezet.” Beide markten zijn belangrijk,zegt De Jong. “Het ene bedrijf is meer actief op departiculiere markt, het andere meer op infrastruc-turele projecten.”

Microtechnieken hebben de laatste twintig jaareen enorme ontwikkeling doorgemaakt. De Jong:“Die is echt mega. Kort gezegd kun je zeggen datde ontwikkeling van trillingsarm naar trillingsvrijis gegaan. De processen en systemen zijn steeds

beter geworden. ‘Kan niet’ bestaat niet meer ,want alles kan. Overal kunnen palen gemaakt wor-den.”

VerzadigingTechnisch kan alles, maar de huidige marktontwik-keling zorgt voor een domper. De Meijer: “Er is een enorm potentieel aan huizen waarvan defundering moet worden aangepakt, maar particu-lieren durven nu de stap niet te zetten. Ze gevengeen geld uit. Als het vertrouwen terug is, komt er een golf van funderingsherstel.” De Jong wijt de moeilijke markt niet alleen aan de crisis. “Dat is te makkelijk. Het is ook een vraag- en aanbod-verhaal. Er is al een aantal jaren een verzadigingvan de markt. Het funderingspotentieel is groot inNederland.” De Meijer: “Dat is waar. Er wordtminder werk opgestart door de crisis, maar er is

ook veel concurrentie. We hebben nu de situatiedat er minder werk is, terwijl het aantal bedrijvenniet is afgenomen.” De Meijer en De Jong willengeen klaagverhaal houden, maar de branche is erniet eenvoudiger op geworden. De Jong: “Er isveel meer administratieve rompslomp voor je eenwerk kunt opstarten dan een jaar of zes geleden.Voor twee paaltjes in een aanbouw hoef je vaaknog geen werkplan te maken, maar voor ongeveeralles wat verder gaat wel.” De Meijer: “De con-trole op de kwaliteit is groter geworden. Ook zijnde eisen betreffende de aantoonbaarheid vankwaliteit bij de klant de laatste jaren explosief gestegen. Om deze kwaliteit aantoonbaar te leveren, heb je een goede organisatie nodig.” �


SamenvattingHoe dien je als vereniging zo goed mogelijk de belangen van alle leden? De Nederlandse Vereniging Aannemers Funderingswerken (NVAF) doet dat met vierthematische contactgroepen. Een gesprek met Theo de Jong en Willem de Meijer,de stuwende krachten achter de contactgroep‘microtechnieken’.

‘Kan niet...’ bestaat niet meer.


Aardbevingen gebeuren als het gevolg van plotse-linge, snelle schuif beweging op breuken in de on-dergrond. Door de plotseling beweging komt eengrote hoeveelheid energie vrij die we aan het op-pervlakte kunnen meten en voelen als het schud-den van de grond. De hoeveelheid energie dievrijkomt bij een aardbeving van een magnitude 6.0is vergelijkbaar met de energie van de atoombom“Little Boy” die in 1945 Hiroshima verwoestte.Gelukkig wordt de meeste energie van aardbevin-gen verspreid in de ondergrond en komt slechtseen gedeelte aan de oppervlakte. Maar dit leidtwel tot aanzienlijke schade, zoals recentelijk bij-voorbeeld in Japan (Mw 9.0, ~600 miljoen x LittleBoy), Nieuw-Zeeland (Mw 6.3, ~2.5 x Little Boy),Spanje (Mw 5.1, ~1/20 x Little Boy) en Italië (Mw

6.3).

Natuurlijke aardbevingen zijn het resultaat van debeweging van tektonische platen, uiteindelijk ge-dreven door convectie in de aardmantel. Deze be-weging zorgt voor spanning langs de randen vanplaten, waar 1 of meerdere breuken in de onder-grond zijn. In sommige gevallen, zoals sommigegedeeltes van de San Andreas Breuk (California,V.S.) bewegen deze breuken langzaam, zodat despanning niet opbouwt. In andere gevallen be-weegt de breuk niet, waardoor de spanning op-loopt tot de sterkte van de breuk plotselingoverschreden wordt (figuur 1). Op dit moment zalde breuk bewegen, waarbij de maximale snelheiden de hoeveelheid van de beweging bepaaldwordt door de wrijvingseigenschappen van hetbreukmateriaal, de geometrie van de breuk en deeigenschappen van het omliggende gesteente.

Door menselijke activiteiten in de ondergrond,zoals bijvoorbeeld de productie van gas, verande-ren de spanningen in de ondergrond. In het Gro-ningen gasveld leidt de verminderde gasdruk toteen hogere verticale spanning in het reservoir gesteente wat leidt tot inklinking. De inklinkingheeft tot gevolg dat het spanningsveld verandertrondom interne breuken en breuken die het reser-voir doorsnijden. Hierdoor zou de sterkte van debreuk overschreden kunnen worden. Als dit inderdaad gebeurt, zal de breuk bewegen. Hier zalde maximale snelheid totale hoeveelheid van beweging ook bepaald worden door de eerder beschreven factoren.

De situatie zoals die geschetst is in figuur 1 is eengeïdealiseerd beeld van de werkelijkheid. Ditblijkt ook uit het voorbeeld van Parkfield, een lan-delijke locatie op de San Andreas breuk, Califor-nia, waar gedurende de laatste 60 jaar een aantalaardbevingen van een magnitude 5.9 plaatsvon-den. Wetenschappers observeerden dat er gemid-deld elke 22 jaar een aardbeving op deze locatiegebeurden (figuur 2). Als gevolg van deze obser-vatie, was de verwachting dat er in 1993 een aard-beving zou plaatsvinden en de regio werd dan ookvol geplaatst met apparatuur om zo veel mogelijkinformatie te verzamelen. De verwachte aardbe-ving liet echter lang op zich wachten en gebeurdepas in 2004. Ondanks de grote hoeveelheid aanmeet apparatuur, was er geen signaal dat gebruiktkon worden om te voorspellen dat de aardbevingzou gebeuren. Dit voorbeeld laat zien dat het metde huidige technologie en kennis niet mogelijk isom de timing van een aardbeving te voorspellen,

omdat het natuurlijke systeem van plaatbewegin-gen, breuken en het spanningsveld enorm complexis. Bovendien vinden aardbevingen plaats in dediepe ondergrond onder hoge temperatuur endruk. De wrijvingseigenschappen van het breuk-gesteente onder deze condities zijn moeilijk te bepalen, terwijl deze eigenschappen een belang-rijke rol spelen in de nucleatie van aardbevingenen waar veel van de snelle, seismische bewegingplaatsvindt. In het kort, we hebben te weinig fysisch begrip van de manier waarop breuken enaardbevingen werken.

In de 15e eeuw deed Leonardo da Vinci al onder-zoek naar de wrijving van materialen en formu-leerde twee wetten naar aanleiding van zijnexperimenten: "Wrijving kost tweemaal de hoeveelheid inspanning als het gewicht wordt ver-dubbeld." en "De wrijving veroorzaakt door het-zelfde gewicht is onafhankelijk van het contactoppervlakte". Zo’n driehonderd jaar later werdendeze wetten door Amonton (1699) en Coulomb(1785) geformuleerd als:

(1)

Oftewel de wrijvingskracht is proportioneel aande normaal kracht via een constante, de coeffi-cient vam wrijving, �, en onafhankelijk van hetcontact oppervlakte. De onafhankelijkheid vanwrijving van de grootte van het contact lijkt in te-genspraak met het gezond verstand en het duurdetot de 20e eeuw voor een wetenschappelijke ver-klaring en bewijs gevonden werd (Bowden enTabor, 1950, Archard, 1953). Geen enkel materiaaloppervlakte is perfect glad op microscopischeschaal, maar bestaat uit een verzameling van pie-ken en dalen (figuur 3). Hierdoor is het echte con-tact oppervlakte tussen twee materialen kleinerdan het schijnbare contact oppervlakte. Het echtecontact oppervlakte neemt toe met toenemendenormaalkracht en dit leidt tot vergelijking (1). Bo-vendien verandert het echte contact oppervlaktemet de snelheid van beweging, waardoor dus ookde wrijving verandert met de snelheid. Dit werdeind jaren 70 gerealiseerd door o.a. Dieterich(1978) die een set vergelijkingen formuleerde omdeze snelheidsafhankelijkheid van wrijving zoals


Dr. A.R. NiemeijerUniversitair docent

(assistant professor) Experimentelegesteentedeformatie / HPT Lab,

Faculteit Geowetenschappen, Universiteit Utrecht

Geologisch onderzoek naaraardbevingen en de relatie met

activiteit in de ondergrond

Figuur 1 – Theoretischeontwikkeling met de tijd vanhet spanningsveld rondombreuken in de diepe onder-grond en de wrijvings-sterkte van de breuken.Aardbevingen kunnen gebeuren op het momentdat de spanning op de breukzijn sterkte overschrijdt.


gemeten in het laboratorium te beschrijven (figuur4). De set vergelijkingen staat bekend als de Rateen State Friction vergelijkingen (RSF). De parame-ters a, b en d beschrijven hoe de wrijving veran-dert op het moment dat de snelheid van bewegingverandert.

Een analoog model van een natuurlijk breuk-systeem kon nu met de RSF vergelijkingen opge-steld worden, een zogenaamd spring-slidermodel. Hierbij wordt een blok voortbewogen overeen oppervlakte door met constante snelheid aan een veer met een zekere stijfheid te trekken.Wanneer de kracht op het blok groter is dan de(statische) wrijving tussen het blok en het opper-vlak, zal het blok gaan glijden. Wanneer de wrij-ving minder wordt met toenemende snelheid, dan kan het versnellen zodat de uitrekking van deveer minder wordt. Hierdoor wordt de kracht diehet blok aandrijft minder en zal het blokje weer afremmen, waarna het weer van voor af aan begint. Dit is het laboratorium analoog van eenaardbeving: een periodieke, versnellende bewe-ging. Of het blokje daadwerkelijk kan versnellen,is afhankelijk van het volgende criterium:

Fn > Fnc =(k .dc )/-(a-b) k is hier de stijfheid van de veer en dc is een karak-teristiek afstand waarover de wrijving verandert.Als de normaalkracht groter is dan de kritischenormaal kracht, Fc, dan kan het systeem instabielworden. De parameter (a-b) moet negatief zijn om

een instabiliteit te creëren (zie figuur 4 voor de betekenis van (a-b).

Door middel van simulaties met het spring-slideranaloog model gekoppeld met de RSF vergelijkin-gen was het mogelijk om veel van de observatieszoals de duur van naschokken na te bootsen. Ditsoort simulaties worden dan ook veelvuldig ge-bruikt om de volledige seismische cyclus na tebootsen. Het probleem is dat de RSF parametersgeen basis hebben in de (micro)fysica, dat wil zeggen de fysische en chemische mechanismes die de waardes bepalen zijn onvoldoende bekend.De RSF parameters zijn voornamelijk empirisch en de waardes moeten bepaald worden door laboratorium experimenten.

Over de jaren zijn er wel interpretaties gegevenvan de micro fysische betekenis van de RSF para-meters en zijn er experimenteel veranderingen inde RSF waardes gekoppeld aan bijvoorbeeld dehoeveelheid verplaatsing, maar een compleet begrip bestaat (nog) niet. Hierdoor moeten de RSFparameters in de huidige modellen aangepastworden om de resultaten kloppend te maken metde observaties. Veel van de seismologische para-meters zoals de magnitude van aardbevingen ende hoeveelheid beweging tijdens een aardbevingkunnen op deze manier kwalitatief en soms ookkwantitatief gereproduceerd worden. De huidigemodellen gebruiken waardes voor de RSF parame-ters die gebaseerd zijn op experimenten op drogegesteente materiaal en die op kamer temperatuur


Figuur 2 – Aantalhistorische Mw 5.9aardbevingen inParkfield (Califor-nia, V.S.) en dedaaruit afgeleidevoorspelling vaneen aardbevingvoor 1993 die uit-eindelijk in 2004gebeurde.

Figuur 3 – Schematische voorstelling van demicroscopische contacten tussen twee vlakken.

Figuur 4 – De theoretische ontwikkeling van de wrij-vingssterkte van een breuk bij een plotseling veran-dering van de bewegingssnelheid. In figuur 4a wordtde wrijving minder met toenemende snelheid en iseen instabiliteit (aardbeving) mogelijk. In figuur 4bwordt de wrijving groter met toenemende snelheid enis de beweging stabiel (geen aardbeving). Vergelijkin-gen (1) en (2) zijn de Rate en State Friction (RSF) ver-gelijkingen zoals voorgesteld door Dieterich (1978).� is hier de coefficient van wrijving, �0 de coefficientvan wrijving bij een referentie snelheid, V0 , V1 is denieuwe snelheid, a, b en dc zijn RSF parameters, � iseen “state” variabele en t is tijd.

SamenvattingAardbevingen ontstaan bij schoksgewijze bewegingen van gesteente materiaal in breuken in de diepe ondergrond waar spanningen en temperaturen hoog zijn.De wrijvingseigenschappen van het breukmateriaal dat beweegt zijn belangrijk in de vorming en voortplanting van aardbevingen. De fysische en chemische processen die hierbij een rol spelen zijn onvoldoende bekend om de wrijving

te kunnen voorspellen. Door systematisch experimenteel onderzoek naar deze eigenschappen onder de extreme condities van de diepe ondergrond te combineren met bestaande modellen hopen we uiteindelijk een betere inschattingte kunnen maken van de mogelijke grootte van aardbevingen in specifieke regio’s.


zijn uitgevoerd. Aardbevingen vinden echter plaats in de diepe on-dergrond onder hoge druk en temperatuur,meestal in de aanwezigheid van een chemisch ac-tieve vloeistof. Het is dan ook de vraag in hoeverrede op kamer temperatuur bepaalde parametersvan toepassing zijn op natuurlijke situaties. Groot-schalige modellen worden getuned om recente,goed geïnstrumenteerde aardbevingen na te boot-sen. Voorspellingen aan de hand van deze model-len zijn dus niet mogelijk. De huidige inschattingenvan het mogelijke gevaar voor aardbevingen zijndan ook voornamelijk gebaseerd op de aardbevin-gen die in het verleden geregistreerd zijn.

Theoretisch is het wel mogelijk om de grootscha-lige modellen te gebruiken om een inschatting te maken van de maximale grootte van een aard-beving die in een specifieke regio verwacht kanworden. Hiervoor is het echter nodig om een beterbegrip te hebben van de wrijvingseigenschappenvan het breukgesteente onder de condities in dediepe ondergrond. De kern van ons onderzoeks-programma is om juist dit uit te vinden.

Het hoge druk en temperatuur laboratorium inUtrecht heeft een uniek apparaat ontwikkeld dathet mogelijk maakt om de wrijvingseigenschappen

van breukgesteente onder de extreme condities inde diepe ondergrond te onderzoeken tot dieptesvan ~50 km (normaal spanningen tot 300 MPa,temperaturen tot 700 ºC en in de aanwezigheidvan water). Recentelijk hebben we in een serie ex-perimenten aan kunnen tonen dat de variatie inRSF parameters veel groter is dan in experimentenop kamer temperatuur. De RSF parameters zoalsbepaald voor het breukgesteente materiaal datvergelijkbaar is met het materiaal dat tijdens deaardbeving in Spanje bewoog, worden syste-matisch groter met toenemende diepte. Deze toe-name is een mogelijke verklaring voor de observa-tie dat veel van de snelle beweging tijdens deaardbeving omhoog gericht was, oftewel richtinghet oppervlakte. Hierdoor was de grondbeweging(het schudden aan het oppervlakte) veel sterkerdan vooraf gedacht en als gevolg daarvan was deschade aanzienlijk.

Door systematische experimenten te combinerenmet numerieke modellen van de processen dieplaatsvinden op de korrelschaal, zullen we eengrote stap kunnen zetten naar een beter begripvan de variatie van de wrijvingseigenschappen van gesteentes. Uiteindelijk hopen we dan dezeeigenschappen te kunnen gebruiken in grootscha-lige modellen om de aardbevingscyclus na te boot-

sen voor specifieke regio’s, zonder de parametersaan te passen. De modellen kunnen dan getestworden aan de hand van de tot nu toe geregi-streerde aardbevingen op deze locaties. Indiendeze testen succesvol zijn, kunnen we de modellengebruiken om een lange periode van aardbevingenna te bootsen en zo een inschatting te maken vande maximaal grootte van aardbevingen. Boven-dien is het dan mogelijk om te onderzoeken wathet effect is van activiteiten in de ondergrond opde mogelijke seismische activiteit. Het onderzoekin mijn project in Utrecht is voornamelijk gerichtop natuurlijke aardbevingen maar de principes zijnhetzelfde voor opgewekte aardbevingen.

Referenties– Amonton, G. (1699) Histoire de l'Académie Royale des Sciences avec les Mémoires de Mathématique et de Physique.– Archard, J.F. (1953). Contact and Rubbing of Flat Surface. J. Appl. Phis. 24 (8): 981–988, doi: 10.1063/ 1.1721448– Bowden, F.P. & Tabor, D. (1950) The Friction and Lubrication of Solids.– Dieterich, J. H. (1978). Time-dependent friction and the mechanics of stick-slip. Pure and Applied Geophysics, 116, 790-806. �



‘Kun je een veertje voor de grond opgeven?’

Het lijkt een eenvoudige vraag van een

constructeur aan zijn geotechnische collega.

Het antwoord is niet altijd even makkelijk.

Bij een fundering op staal kunnen vervor-

mingen bepalend zijn voor het ontwerp.

Immers de vervormingen bepalen de

krachten en momenten in de constructie.

Neem een vrij standaard onderdoorgang, het ge-wicht van de grond die je ontgraaft is groter dande belasting van de tunnel die je terugbrengt. Jehebt een redelijk goede grondslag met op enigediepte wel wat laagjes leem of klei. Deze onder-doorgang wil je toch graag op staal kunnen funde-ren. Hoe ga je dan om met de stijfheid van deondergrond? Deze zal bepalend zijn voor de hoe-veelheid wapening in de constructie. En bepaaltde bruikbaarheid bijvoorbeeld bij voegovergan-gen, vanwege de vervorming van de verschillendeconstructieve elementen ten opzichte van elkaar.

Methodes om een verticale stijfheid – ook wel ver-ticale bedding – voor de ondergrond te bepalenzijn er genoeg. Maar de stijfheid/bedding is nieteen constante, en is niet lineair. Deze is primair af-hankelijk van de gelaagdheid en eigenschappenvan de bodem dan wel de grootte van de belastingen afmetingen van het belaste oppervlak. Daar-naast speelt ook de belastingduur een rol, en het

maakt ook uit of de belasting variabel of perma-nent is.Om de verticale beddingstijfheid te bepalen zal deconstructeur de belastingen moeten bepalen opbasis van een eerste inschatting van de stijfheidvan de ondergrond. Op basis daarvan kan de geotechnicus een nauwkeuriger beddingstijfheidbepalen. Pas als de verschillen van berekende ver-vorming en gronddrukverloop in het geotechnischmodel en in het constructieve model minimaal zijn,is de juiste beddingstijfheid bepaald.

Alleen, op basis van welke belasting zou dat moeten: de belasting in de wanden, of die in devloer? Wat is de invloed van de stijfheid van deconstructie of is de constructie zo stijf dat dat nietuitmaakt? En neem je nu de UGT of de BGT belas-ting, alleen het permanente of het permanente envariabele deel? En de ondergrond, die is eigenlijkook niet homogeen – je kan de slechtste locatiepakken. Of bepaal je voor een aantal locaties eenbeddingstijfheid. Heb je dan ook weer per locatieeen belasting nodig? En zijn de verschillen per locatie of voor de verschillende belastinggeval-len wel zo groot dat het uit zal maken voor je ontwerp? De constructieve modellen zijn ook nietonbeperkt in het aantal variabelen dat ingevoerdkan worden en je moet al een aantal belastings-combinaties doorrekenen. De rekentijd, of hetaantal runs wordt dan snel onwerkbaar.

De interactie tussen grond en constructie is com-

plex. Er bestaat veel literatuur, en er zijn genoegmethoden beschikbaar om het vervormingsgedragte bepalen. In de SBRCURnet commissie “vervor-mingsgedrag van funderingen op staal”, willen weeen overzicht geven van deze methoden. Maar hetbelangrijkste is dat we omschrijven hoe communi-catie en interactie proces tussen geotechnicus enconstructeur zou moeten verlopen om de inter-actie tussen grond en constructie goed (genoeg)te modelleren.

In de publicatie waar momenteel aan gewerktwordt door geotechnici en constructeurs, zal hetoptimale interactie proces tussen de geotechnicusen de constructeur beschreven worden. Het doelis om de geotechnicus meer inzicht te geven in watvan belang is voor de constructeur (zie tabel). En om de constructeur meer inzicht te geven in het grondgedrag. Zodat beiden weten, wat ze van elkaar kunnen vragen, en om samen tot eenoptimaal ontwerp te kunnen komen.

Ook in Nederland met een relatief slappe onder-grond zijn funderingen op staal prima mogelijk, we moeten wel extra aandacht besteden aan hetvervormingsgedrag en het omgaan met verticalebeddingstijfheid in het ontwerp.

Heb je praktijkervaring, meetresultaten van vervor-ming bij funderingen op staal? We nemen dit graagmee in onze publicatie. Contact: Annemarij Kooistra,[email protected]

Ir. A. KooistraIngenieursbureau

Amsterdam (IBA)

Interactie tussen constructeur en geotechnicus

� De beddingstijfheid is geen grondeigenschap, maar een modelparameter afhankelijk van de geometrie van de constructie,de belastingen en de grond.

� Het is moeilijk een nauwkeurige waarde te geven voor de beddingstijfheid, maar ook de buigstijfheid van de constructie isslechts een benadering.

� De geotechnicus bepaalt over het algemeen vervormingen (en dus beddingstijfheid) in de BGT.

� Bij het toepassen van niet-lineaire veren geldt het superpositie-beginsel niet meer.

� De buigstijfheid van de constructie heeft invloed op de vervormingen en funderingsdrukken.

� Constructieve software heeft zijn beperkingen (met name met betrekking tot niet-lineariteit).

� De betonconstructie wordt over het algemeen lineair elastisch gemodelleerd.

� De constructeur maakt duidelijk onderscheid tussen BGT en UGT sommen.

Belangrijk te weten voor constructeurs Belangrijk te weten voor geotechnici


InleidingDe genormeerde rekenmethode voor de bepalingvan zwelbelasting op paalfunderingen zoals die inde huidige Eurocode 7 (NEN 9997-1 [1]) is opge-nomen, betreft een methode uit 1991 die afkom-stig is uit NEN 6743, waarop na de eerstepublicatie geen verdere wijzigingen zijn toege-past. Deze rekenmethode wordt beschouwd alseen conservatieve methode die leidt tot hogezwelbelasting op de funderingspalen. In de prak-tijk wordt deze methode daarom zelden toegepasten zijn er verschillende alternatieve methoden inomloop [2] die veelal ook gericht zijn op de speci-fieke situaties die voor de desbetreffende ontwer-pen van toepassing zijn. Voor dit onderzoek wordtspecifiek gekeken naar de berekening van zwel-belasting op funderingen, zijnde vloeren en funderingspalen. Behalve funderingspalen kunnendit ook andere type funderingselementen zijn,zoals damwanden of diepwanden.

In de afgelopen jaren heeft bij de Sophiaspoor-tunnel zwelonderzoek (COB) plaatsgevonden [3]en zijn diverse afstudeerders (Korff [4], Keijzers[5] en Schippers [6]) aan de TU Delft met dit onderwerp bezig geweest. Deze onderzoeks-inspanningen hebben nog niet geleid tot een praktische ontwerprichtlijn.

De CUR-Aanbeveling 77 “Rekenregels voor onge-wapende onderwaterbetonvloeren” [7] uit 2001

wordt momenteel herzien. De herziene versie zaleind 2013 beschikbaar zijn. Gekozen is om bijlageB2 met een eenvoudige conservatieve methodevoor de bepaling van zwelbelasting op vloeren ongewijzigd te handhaven. Het onderzoek in hetkader van de CUR/COB-commissie C202 is gerichtom te komen tot een minder conservatieve een-voudige ontwerpmethode (analytisch) en een ge-avanceerde ontwerpmethode (Plaxis 2D) voorvloeren en palen.

CUR commissie C202 bestaat uit deskundigen vanopdrachtgevers, opdrachtnemers, kennisinstitu-ten en geotechnische adviesbureaus. De volgendepartijen nemen deel aan de commissie: Rijkswater-staat - Grote Projecten en Onderhoud (GPO), Ge-meentewerken Rotterdam, BAM Infraconsult,Volker InfraDesign, Ballast Nedam Engineering,Heijmans, Deltares, Grontmij Nederland, KwastConsult, Witteveen+Bos, Fugro GeoServices, COBen SBRCURnet.

Plan van AanpakIn het Plan van Aanpak van de commissie wordende volgende stappen onderscheiden om te komentot de ontwerprichtlijn:1. Literatuuronderzoek (nationaal en internatio-naal) en theoretische modellen.2. Inventarisatie ontwerppraktijk afgelopen 10jaar.3. Uitvoeren van nader onderzoek: opstellen van

theoretische beschouwingen en uitvoeren vanaanvullende berekeningen voor eenvoudige (ana-lytische) en geavanceerde modellen (EEM - Plaxis2D) om beter inzicht te krijgen in de optredendemechanismen en gevoeligheden van de inputpara-meters.4. Organiseren van een workshop om een concept-ontwerpmethode te ontwikkelen (een eenvoudigeen een geavanceerde methode).5. Toetsing van de ontwikkelde ontwerpmethodenaan de hand van 2 cases.6. Opstellen eindrapportage C202.

De stappen 1 en 2 (deelrapportages) zijn afgerond,voor stap 3 vinden afrondende werkzaamhedenplaats en in september heeft de Workshop plaats-gevonden. De toetsing van de ontwerpmethoden(stap 5) en opstellen concept eindrapportage iseind 2013 voorzien. De eindrapportage zal voor-jaar 2014 beschikbaar zijn.

Literatuuronderzoek en theoretische modellenIn de geotechniek wordt zwel veelal omschrevenals een proces dat het gevolg is van een belasting-vermindering op de ondergrond, en dat analoog isverondersteld aan het omgekeerde proces van zet-ting dat een gevolg is van een belastingverhoging.Bij het ontgraven van een bouwput kan een belas-tingvermindering in de ondergrond optreden doorhet verwijderen van grond en/of door het leeg-pompen van het water uit de bouwkuip. Maar ookdoordat de bouwkuipwanden naar binnen ver-plaatsen kan de ondergrond (volumevast) defor-meren met als gevolg een horizontale indrukkingen een verticale uitzetting. Zwel is daarom doorcommissie C202 gedefinieerd als de verticale deformatie (heffing) van een bouwputbodem in eeninitieel volledig verzadigde situatie, ongeacht het onderliggende proces. Hiermee vindt onder andereaansluiting plaats met de beschrijving van zwelconform NEN 9997-1 [1]. In analogie met samendrukking zijn voor zwel


Ing. E. Kwastsenior geotechnisch adviseur

Kwast Consult (secretaris C202)

Ir. M. Peterssenior geotechnisch adviseur

Grontmij Nederland (rapporteur C202)

Zwelbelasting op funderingenCUR/COB-commissie C202

Figuur 1 – Verloop spanningen gedurende consolidatie voor 1D-, 2D- en 3D-benaderingen.



verschillende analytische modellen beschikbaar,zoals: Koppejan, (NEN-) Bjerrum, isotache-model-len, de JWB-methode en de methode volgensMesri. In geavanceerde eindige elementenpro-gramma’s als PLAXIS zijn daarnaast nog meer modellen beschikbaar waarmee het ontlastgedragkan worden gemodelleerd, zoals het HardeningSoil (small strains) model en het Soft Soil (Creep)model.Om het zwelgedrag specifieker te kunnen bestu-deren, is er een onderverdeling gemaakt in ver-schillende zwelmechanismen. De drie hoofd-groepen daarbij zijn:– instantane zwel, zwel door instantaan in de

grond optredende mechanismen (sini);– primaire zwel, zwel door primaire consolidatie of

water(onder)spanningsdissipatie (sprim);– seculaire zwel, zwel door kruip (ssec).

Instantaan optredende mechanismen betreffen de mechanismen die direct bij ontlasting plaatsvinden en leiden tot een initiële zwel. Hierbij kanondermeer onderscheid worden gemaakt tussenvolumevaste vervorming (distorsie), elastische volumevergroting of volumeverandering door dilatantie. Bij een instantaan gedrag wordt in theorie elk tijds-afhankelijk gedrag buiten beschouwing gelaten,en daarmee ook de dissipatie van water in degrond. De grond zal zich in theorie òf volledig gedraineerd, òf volledig ongedraineerd moetengedragen.

Primaire zwel is in feite de volumevergroting dieoptreedt als gevolg van opname van water in cohesieve lagen die onderhevig zijn aan een ont-lasting. De cohesieve lagen zijn daarbij als volledigverzadigd verondersteld. Doordat de cohesievelagen slecht doorlaatbaar zijn is de opname vanwater tijdsafhankelijk. De consolidatiesnelheid bijontlasten (cv;zwel) is daarbij aanzienlijk groter danbij belasten. In verschillende publicaties, onder-zoeken en metingen is dit ook geconstateerd.Door Mesri [8] is aangegeven dat de consolidatie-snelheid bij zwel wel circa 15 maal sneller kan verlopen in vergelijking tot bij samendrukking. De snelheid wordt ondermeer bepaald door devolgende effecten van softening:

– doorlatendheid;– toename van doorlatendheid als gevolg van ont-stane haarscheurtjes;– dilatantie en hysterese op korrelniveau;– loskomen van materiaal en het heenglijden ervanlangs ontstane haarscheurtjes, wat ook een tijds-afhankelijk proces is;– toename van het poriëngetal en de porositeit alsgevolg van de zwel.Seculaire zwel betreft een tijdsafhankelijk, loga-ritmisch in de tijd afnemend, optredende verplaat-sing van cohesieve lagen zonder dat daarbijspanningsveranderingen hoeven op te treden.Door Mesri [8] zijn diverse ontlastproeven uitge-voerd in overgeconsolideerde klei, waaruit blijktdat het aandeel van de seculaire zwel in de totalezwel groter wordt bij een toenemende OCR-waarde. In Nederland bestaan over de invloed vankruipeffect bij ontlasten geen algemene opvattin-gen en vaak wordt dit proces ook ontkend of ver-waarloosbaar geacht voor holocene of pleistocenecohesieve lagen (met relatief lage OCR-waarden).

Zweldruk op vloerenOp het moment dat er in een bouwkuip die onder-hevig is aan zwel, funderingselementen zoalspalen of een vloer worden aangebracht, zullendeze bij verhindering van de zwel worden belast

op zweldruk respectievelijk zweltrek. Voor de berekening van de zwelbelasting speelt met namehet tijdstip waarop de fundering wordt gereali-seerd en daarmee de mate waarin deze de zwelverhindert een rol. Daarnaast speelt de stijfheid ende vorm van de bouwkuip een rol, aangezien deze bepaalt welk deel van de zwel instantaan en welkdeel primair reageert. Dit volgt uit een elastischeanalyse op basis van het gedrag bij oedometer-proeven (1D) en triaxiaalproeven (3D). In figuur 1is dit onderscheid grafisch weergegeven.

In geval van een droge bouwkuip waarbij tot tijd-stip t = tvrij;zwel de bodem nog vrij kan zwellen, zalde zweldruk op de vervolgens aangebrachte vloerworden bepaald uit het resterende deel van de primaire (en eventuele seculaire) verhinderdezwel, eventueel verminderd met het vloergewicht.De zweldruk is afhankelijk van de bouwkuipvorm,zoals uit figuur 1 blijkt. Dit is in rekening gebrachtin de vormfactor η:

(1)

waarbij geldt:σvloer;prim;Ek karakteristieke waarde van de

primaire zwelbelasting op de vloer(= potentiele zweldruk) [kPa]

Figuur 2 – Last-rijzingsdiagrammen voor zwel, links voor zand en rechts voor klei(aangepast vanuit de last-zakkingsdiagrammen uit NEN 9997-1 [1])

SamenvattingDe genormeerde rekenmethode voor de bepaling van zwelbelasting op paal-funderingen is in Eurocode 7 (NEN 9997-1) opgenomen en wordt beschouwd als een conservatieve methode die leidt tot hoge zwelbelasting op de funderings-palen. In de praktijk wordt deze methode daarom zelden toegepast en zijn er verschillende alternatieve methoden in omloop. Voor het berekenen van zwel-belasting op OWB-vloeren is een eenvoudige conservatieve rekenmethode in CUR

77 opgenomen. Het onderzoek in het kader van de CUR/COB-commissie C202 is gericht om te komen tot een minder conservatieve eenvoudige ontwerp-methode (analytisch) en een geavanceerde ontwerpmethode (Plaxis 2D) voor zwelbelasting op vloeren en palen. De ontwerprichtlijn zal voorjaar 2014 beschikbaar komen voor de beroepspraktijk.


Δσontlasting ontlasting in de zwellaag, Δσ ontlasting = Δσontgraving + 1/2 σbemaling [kPa]

η modelfactor afhankelijk van dimensie model [ - ] (voor 1D: η = 1, voor 2D: η = 2, voor 3D: η = 3)

U(tvrij;zwel) bereikte consolidatiegraad over de tijd dat de ondergrond vrij heeft kunnen zwellen [ - ]

tvrij;zwel tijdsperiode waarover de grond vrij kan zwellen volgens de halvebouwtijdmethode [s]

In geval van een onderwaterbetonvloer moet voorde zweldruk onderscheid gemaakt worden tussenontgraving en bemaling in relatie tot de fasering.De ontgraving heeft slechts beperkte invloed opde zweldruk, namelijk in de vorm van de primairerestzwel vanaf het moment dat de vloer aanwezigis. Vervolgens zal tijdens het leegpompen we-derom een ontlasting plaats vinden, resulterend ineen extra zweldruk door verhindering van zowelinstantane zwel als primaire (en seculaire) zwel.

Zwelkracht op palenWorden de palen op diepte geheid voorafgaandaan het ontgraven en bemalen, dan zal de paal on-derhevig zijn aan het gehele zweltraject van ont-

graven en bemalen. Worden de palen geheidnadat de bouwkuip in den natte is ontgraven envoordat deze wordt leeggepompt, dan zal dezwelbelasting op de palen ontstaan uit de zwel tengevolge van het bemalen en de resterende pri-maire zwel uit de kleilaag als gevolg van ontgra-ven. In NEN 9997-1 is een (te conservatieve)bovengrens van de zwelbelasting op palen weer-gegeven op basis van de initiële conusweerstanden arbitrair vastgestelde schachtwrijvingsfactorenvoor zand en klei. Een minder grove en daardoorbetere methode om de zwelkracht te bepalen is detoepassing van de slipmethode, analoog aan deberekening van negatieve kleef:

(2)

waarbij geldt:Fzwel;paal zwelbelasting per paal door

vrije zwel [kN]Opaal paalomtrek [m]σv;t ’ verticale korrelspanning op

tijdstip t [kPa]K0 · tan� conform NEN 6743 wordt hier

voor grondverdringende palen uitgegaan van 0,25

�h lengte paal in zwellende laag, zie ook h3

Bij de berekening van de zwelbelasting op depalen zal de grootte van de zwel worden bepaalduit de (relatieve) verplaatsing van de grond tenopzichte van die van de paal. Dit kan aan de handvan een interactiemodel in analogie met het last-zakkingsgedrag van op druk belaste palen wordenberekend, zoals weergegeven in figuur 2.

Belangrijke invloedsfactor in de berekening vanzwelbelastingen op funderingen betreft de spanningssituatie na ontgraven en/of bemalen.Deze wordt beïnvloed door onder andere degronddrukfactoren in relatie tot dwarscontractie

en opsluiting (tussen de damwanden) en belas-tingspreiding in de diepte afhankelijk van de ont-gravingsbreedte. Door de buigstijfheid van devloer en rekstijfheid van de palen in rekening tebrengen, kan de zwelbelasting worden geredu-ceerd. Tenslotte kan als gevolg van installatie-effecten (grondverdringend plaatsen van palen enophei-effect) de water(onder)spanning wordenverminderd en daarmee ook de (primaire) zwel.

Ontwerppraktijk afgelopen 10 jaarVan de gerealiseerde en deels nog in uitvoeringzijnde projecten voor tunnels, parkeergarages enhoogbouw met diepe kelders in de afgelopen 10jaar, is een selectie van 10 praktijkvoorbeelden(cases) gemaakt. Hierbij zijn de verschillende me-thoden die zijn toegepast ter bepaling van dezwelbelasting op funderingen beschouwd tervaststelling van de huidige ontwerppraktijk. Bij dekeuze van de praktijkvoorbeelden is gekeken naaronder andere variatie in bodemopbouw, ontwerp-methode, bouwfasering en geometrische aspec-ten. Van een aantal praktijkvoorbeelden zijnmeetresultaten beschikbaar gesteld die verrichtzijn ter verificatie van het ontwerp ten aanzien van het aspect zwelbelasting. In tabel 1 zijn de beschouwde praktijkvoorbeelden en specifiekekenmerken benoemd.


Tabel 1 –Praktijk-voorbeelden(cases) ontwerp-methoden zwelbelastingop funderingen.

Figuur 3 – Grafische weergave initiële spanningsituatie (zijkant) –Oostbuis Spoortunnel Delft


Voor de verschillende cases is de bodemopbouw,grondparameters (met name de stijfheid en con-solidatie bij ontlasten) , geometrie, bouwfaseringen constructieve elementen bepaald. De initiëlespanningsituatie en spanningsituatie in eindfase isvoor alle cases in beeld gebracht, als voorbeeld isin figuur 3 t/m 5 de spanningsituatie (verticale kor-relspanning, waterspanning en totale spanning)voor de Oostbuis van Spoortunnel Delft weerge-geven. Voor de berekening van de zwelbelastingop de vloer (OWB-vloer of tunnelvloer) wordtveelal eerst de vrije zwel berekend. In figuur 6 isde berekende vrije zwel met een analytischemodel (D-Settlement) weergegeven en in figuur 7de berekende vrije zwel met Plaxis 2D (EEM) voorde Oostbuis van Spoortunnel Delft. Vervolgenswordt op een bepaald tijdstip door verhinderdevervorming (fixatie) de zwelbelasting op de vloeren palen berekend.

Op basis van de beschouwde praktijkvoorbeeldenkan voor de ontwerpmethoden voor zwelbelas-ting op vloeren het volgende worden geconclu-deerd:– voor de berekeningswijze van zwelbelasting opvloeren worden verschillende methoden aange-houden: analytische 1D beschouwing op basis vande samendrukkingstheorie of 2D grond-construc-tie interactie;– voor de berekeningsmethode wordt hierbij gebruik gemaakt van een handmatige uitwerking,spreadsheets en D-Settlement - model Koppe-jan/Terzaghi (eenvoudige modellen zonder grond-constructie interactie) of Plaxis 2D – HS(s)-model(geavanceerd model met grond-constructie inter-actie);– de belangrijkste parameters zijn: Δσ’v, Ap,cv;zwel (U), paalstramien en stijfheidseigenschap-pen vloer en palen bij toepassing van de eenvou-

dige modellen en Δσ’v (bouwfasering), E’50;ref/E’oed;ref/E’ur;ref, kv/kh (ongedraineerd of gedrai-neerd), geometrie bouwkuip en stijfheidseigen-schappen vloer, palen en wanden bij Plaxis 2D.

Bij het analyseren van de verschillende cases zijnvoor de ontwerpmethoden voor zwelbelasting opvloeren de volgende discussiepunten naar vorengekomen:– meenemen van relatieve vervormingsverschilpaal, vloer en grond of volledige zwelbelastingzonder reductie ten gevolge van vervormingsver-schillen;– niveau en wijze van toepassing van spanning-spreiding;– wijze van bepalen van de invloed van (tijdelijke)bemaling in de zwellende lagen;– gewicht vloer (vers gestorte specie) in minde-ring brengen op zwelbelasting (geotechnisch


ZWELBELASTING OP FUNDERINGEN, CUR/COB-COMMISSIE C202

Figuur 4 – Grafische weergave initiële spanningsituatie (midden) – Oostbuis Spoortunnel Delft

Figuur 5 – Grafische weergave spanningsituatie eindfase (midden) – Oostbuis Spoortunnel Delft

Figuur 6 – Grafische weergave berekende vrije zwel t.g.v. volledige ontgravingen bemaling bouwput (D-Settlement) – Oostbuis Spoortunnel Delft.

Figuur 7 – Grafische weergave berekende vrije zwel t.g.v. volledige ontgravingen bemaling bouwput (Plaxis 2D) – Oostbuis Spoortunnel Delft.


en/of constructief) of gewicht vloer niet in be-schouwing meenemen;– bepalingswijze belangrijkste parameters opbasis van engineering judgement, empirische rela-ties en/of laboratoriumproeven;– kruipeffect bij ontlasting (zwel) wel of niet in re-kening brengen;– dwarscontractie-effect zoals deze volgt uitPlaxis 2D wel of niet in rekening brengen.

Voor de ontwerpmethoden voor zwelbelasting oppalen zijn op basis van de beschouwde ontwerp-praktijk de conclusies:– voor de berekeningswijze van zwelbelasting oppalen wordt in de ontwerppraktijk veelal uitge-gaan van de slipmethode (A1), aangezien de slip-methode:

– niet spanningsafhankelijk is;– onderbouwing vanuit EEM (op basis van wrijving);– niet gerelateerd is aan qc en as (minder gevoe-lig voor variaties);– in analogie met de berekeningsmethode voor negatieve kleefbelasting.

– voor de berekeningsmethode wordt hierbij gebruik gemaakt van een spreadsheet (zonderconstructie-interactie) of Plaxis 2D (met construc-tie-interactie);– belangrijkste parameters bij de slipmethode zijn:Δσ’v en cv;zwel (U) bij toepassing van een spread-sheet en Δσ’v (bouwfasering), E’50;ref/E’oed;ref/

E’ur;ref en kv/kh (ongedraineerd of gedraineerd) bijPlaxis 2D.

Bij het analyseren van de verschillende cases zijnvoor de ontwerpmethoden voor zwelbelasting opvloeren de volgende discussiepunten vastgesteld(bij toepassing van de slipmethode):– indien de (grondverdringende) palen na het ont-graven worden aangebracht, behoeft geen zwel-belasting op de palen in rekening te wordengebracht omdat ten gevolge van grondverdringingde wateronderspanning verdwijnt, of: reducerenzwelbelasting lineair met de afname van de conso-lidatiegraad (U) eventueel rekening houdend metΔσ’v, of: geen reductie in rekening brengen;– meenemen van relatieve vervormingsverschil paal-grond (in analogie met bepaling negatievekleefbelasting bij 10 of 20 mm) of volledige zwelbelasting zonder reductie ten gevolge vanvervormingsverschillen meenemen;– uitgaan van oorspronkelijke (initiële) verticalekorrelspanning of korrelspanning na ontgraven(eindfase) volgens lineaire reductie, Jaky of Plaxis2D, bij de berekening van de zwelbelasting;– bepalingswijze belangrijkste parameters opbasis van engineering judgement, empirische rela-ties en/of laboratoriumproeven;– bepaling zwelbelasting uit Plaxis (interface ele-menten), hoe dit uit te voeren;– de toe te passen veiligheidsfilosofie voor palen(enkele paal en paalgroepen).

WorkshopOp dinsdag 17 september is in het informatiecen-trum van de A4 Burgerveen – Leiden een workshopgehouden. Het aantal deelnemers was ongeveer30 met vertegenwoordiging vanuit opdrachtge-vers, ingenieursbureaus, aannemers en kennisin-stituten, betrokken bij de realisatie van tunnels,parkeergarages en grote gebouwen met kelders.

Doel workshop: Vergroten van het draagvlak voorde nieuwe rekenmethode voor zwelbelasting opfunderingen en gebruik te maken van de beschik-bare kennis in Nederland.

Opzet workshop: Het gedurende een halve dag, naeen inleiding vanuit de inhoudelijk betrokken partijen, in kleine groepen met de inhoud aan deslag te gaan (mechanismen), om aan het einde vande dag gezamenlijk conclusies en aanbevelingente kunnen vaststellen.

Beoogd resultaat: De uitkomst van de workshop ismede richtinggevend voor de keuze van een een-voudige en geavanceerde rekenmethode, en daar-bij behorende randvoorwaarden. De uitkomstenvan de workshop worden binnen de commissienader besproken ten aanzien van van verdere uit-werking in de vervolgstappen.

Indeling werkgroepen met focus op mechanismenGroep 1 – mechanisme: vrije zwel (verticale ver-vorming)Groep 2 – mechanisme: horizontale vervorming(bouwkuipvervorming)Groep 3 – mechanisme: verhinderde zwel t.g.v.aanbrengen vloer en palen (constructie interactie)Groep 4 – mechanisme: tijdsafhankelijke aspecten(incl. kruip en bouwfasering)Groep 5 – mechanisme: installatie effecten funde-ringspalen

Onderstaand een selectie van de discussiepuntenbehandeld tijdens de workshop met aan het eindevan de dag een centrale terugkoppeling met conclu-sies en aanbevelingen voor het vervolgonderzoek.

Discussiepunten ontwerpmethoden zwelbelasting oppalen bij toepassing van de slipmethode: Indien de (grondverdringende) palen na het ont-graven worden aangebracht:A. Geen zwelbelasting op de palen in rekening tebrengen omdat ten gevolge van grondverdringingde wateronderspanning verdwijnt –> te kort doorde bocht.B. Reduceren zwelbelasting lineair met de afnamevan de consolidatiegraad (U) eventueel rekeninghoudend met Δσ’v –> afname met consolidatie-graad en afname wateronderspanning bij grond-verdringende palen kan, maar rekening houden


Figuur 8 – Werkgroep 1 in actie met het mechanisme vrije zwel.


met belasting t.g.v. ophei effect. Meenemen ver-vormingscriterium: verschilvervorming paal –grond ≤ 10 mm bij zand en ≤ 20 mm bij klei geenzwelbelasting in rekening brengen.C. Geen reductie in rekening brengen –> kan, isconservatief.

Discussiepunten ontwerpmethoden zwelbelasting oppalen bij toepassing van de slipmethode: A. Uitgaan van oorspronkelijke (initiële) verticaleen horizontale korrelspanning –> nee, te conser-vatief.B. Korrelspanning na ontgraven (eindfase) volgenslineaire reductie –> nee, te optimistisch.C. Korrelspanning volgens Jaky met OCR –> zourealistisch moeten zijn (onderzoeken en vergelij-ken met D).D. Korrelspanning volgens Plaxis 2D –> prima voorgeavanceerde methode.E. Of … –> bij gelaagde bodemopbouw met zwel-lende zand-/kleilagen lijken qc-methode en slip-methode grote verschillen te geven (nader teonderzoeken), Bij paalgroepen maximale zwel volgens NEN 9997-1 begrenzen.

Discussiepunten ontwerpmethoden zwelbelasting op vloeren:A. Gewicht vloer (vers gestorte specie) in minde-ring brengen op zwelbelasting (geotechnisch) enconstructief (opdrijven) –> lijkt op voorhand me-chanisch niet correct, nader te onderzoeken.B. Gewicht vloer (vers gestorte specie) in minde-ring brengen alleen op zwelbelasting (geotech-nisch) en niet constructief (opdrijven) –> ismogelijk.C. Gewicht vloer (vers gestorte specie) in minde-ring brengen alleen constructief (opdrijven ) enniet op zwelbelasting (geotechnisch) –> is moge-lijk.D. Gewicht vloer niet in beschouwing meenemen–> nee, te conservatief.

De workshop heeft goede inhoudelijke discussiesopgeleverd, waarbij richting is gegeven aan hetvervolgonderzoek. Het onderzoek van deCUR/COB-commissie C202 zal leiden tot een minder conservatieve eenvoudige ontwerpme-thode (analytisch) en een geavanceerde ontwerp-methode (Plaxis 2D) voor de berekening van

zwelbelasting op vloeren en palen en zal voorjaar2014 beschikbaar komen voor de beroepspraktijk.

Literatuur[1] NNI, NEN 9997-1, Geotechnisch ontwerp vanconstructies – Deel 1: Algemene regels, 2012.[2] Smits, M.Th.J.H., Zwel: Funderingen in deknel, Geotechniek, oktober 2000.[3] COB F210 Meten en interpreteren van zwel ineen bouwput, eindrapport, Gouda, december2002.[4] Korff, M., Zwel bij diepe bouwputten met trek-palen, scriptie TU Delft, December 1999.[5] Keijzers, M.P.M., Zwelbelasting op onderwa-terbetonvloeren met trekpalen, scriptie TU Delft,februari 2001.[6] Schippers, R.O., Zwelbelasting op onderwater-betonvloeren en trekpalen, scriptie TU Delft, juli2009.[7] CUR, CUR-Aanbeveling 77, Rekenregels voorongewapende onderwaterbetonvloeren, 2001.[8] Mesri, G. et.al., The rate of swelling of overcon-solidated clays subjected to unloading, 1978. �

Z WELBEL ASTING OP FUNDERINGEN, CUR/COB-COMMISSIE C202


InleidingMomenteel (herfst 2013) vindt een diepwand-proef plaats binnen het project “SpoorzoneDelft”. Deze proef wordt uitgevoerd In het kadervan het programma “Geo-impuls”, ten behoevevan onderzoek dat momenteel aan de TU Delftwordt uitgevoerd naar diepwandpanelen. Zowelde Opdrachtgever van Spoorzone Delft, als debouwer, CCL hebben het mogelijk gemaakt datdeze proef kan alaatsvinden.In het kader van deze proef zijn in de periode au-gustus/ september 2013 een tweetal diepwand-proefpanelen aangebracht. Deze panelen makengeen deel uit van de bouwputbegrenzing van de terealiseren bouwput, maar bevinden zich volledigbinnen de bouwput en dienen uitsluitend voor hetgenoemde onderzoek. De panelen zijn aange-bracht onder gecontroleerde omstandigheden,

waarbij diverse metingen worden verricht. Tijdenshet ontgraven van de bouwput worden de gerea-liseerde proefpanelen in delen per ontgravings-slag aan weerskanten vrijgegraven en vindtuitgebreide inspectie plaats. Vervolgens wordende panelen, eveneens in delen, onder gecontro-leerde omstandigheden gesloopt. Na uitvoeringvan de laatste ontgravingsslag zullen de panelenzijn gesloopt en verwijderd tot onder het niveauvan de bouwputbodem.Dit artikel beschrijft de voorbereiding en opzetvan de proef en enkele resultaten op basis van deeerste ontgravingsslag. Op foto 1 is een overzichtvan de beide proefpanelen te zien, direct na hetplegen van de eerste ontgravingsslag.

Achterliggend onderzoek Momenteel worden aan de TU Delft 2 promotie-

onderzoeken uitgevoerd betreffende diepwan-den. Deze onderzoeken zijn geïnitieerd vanwegehet feit dat eerder bij een aantal projecten waarbijdiepwanden zijn toegepast, insluitingen van ben-toniet zijn aangetroffen nabij voegen tussen tweediepwandpanelen. Dergelijke insluitingen kunnenzeer ongunstige gevolgen voor het functionerenvan de bouwput hebben in de vorm van ernstigelekkage van grondwater en grond. Dit is bijvoor-beeld bij de aanleg van de Amsterdamse Noord-Zuid metrolijn gebleken, bij de bouwput aan deVijzelgracht.

De twee genoemde promotieonderzoeken richtenzich op:A. Het proces van het maken van diepwandpane-len, met als uiteindelijk doel het proces dusdanigte optimaliseren dat insluitingen kunnen wordenvoorkomen.B. Het controleren van diepwandpanelen op inslui-tingen nabij de voegen, alvorens de bouwputwordt ontgraven, zodat maatregelen kunnen wor-den getroffen om lekkages tegen te gaan. Het uit-eindelijke doel van dit onderzoek is te kunnenbeschikken over een meetmethode die met hogezekerheid insluitingen kan aantonen.

De huidige stand van zaken met betrekking tot on-derzoek A is dat er een numeriek stromingsmodelbeschikbaar is waarmee zowel het proces van ont-zanden van de bentoniet als de verdringing vanbentoniet door beton in de diepwandsleuf kanworden gesimuleerd, inclusief de invloed hieropvan de aanwezigheid van wapening in de sleuf.Met dit model is het mogelijk rekenkundig te voor-spellen onder welke omstandigheden bentonie-tinsluitingen kunnen worden verwacht en wanneerniet. Vanuit dit onderzoek is het wenselijk te toet-sen of werkelijkheid en modelberekeningen metelkaar overeenstemmen.

De stand van zaken met betrekking tot onderzoekB is, dat er kan worden beschikt over een meet-


Dr. J.H. van DalenStrukton Engineering/TU Delft

(Section Geo-Engineering)

Ir R. SpruitGemeente Rotterdam, Projectmanagement &

Engineering, Ontwerpleide

Diepwandproef Delft

Figuur 1 – Overzicht wapeningsconfiguratieen vloeibaarheid panelen 1 en 2.

Foto 1 – Overzicht met 2 panelenin beeld paneel 1 (grijs) links,

paneel 2 (rood) rechts.


methode, cross-hole sonic logging of CSL, aan de hand waarvan bentonietopsluitingen kunnenworden opgespoord. De werking van deze meet-methode is onder laboratoriumomstandighedenen enkele praktijkomstandigheden inmiddels aan-getoond. Vanuit het onderzoek is het wenselijk tetoetsen of werkelijke bentonietinsluitingen even-eens met zekerheid kunnen worden aangetoonden of er onderscheid tussen betonietinsluitingenen insluitingen met mindere kwaliteit beton temaken is.

ProefopzetHet hoofddoel van de proef is tweeledig:– Voor een praktijksituatie toetsen of het nume-

rieke model uit onderzoek A realistische voor-spelingen maakt;

– Toetsen of uitgelokte bentonietinsluitingen ookals zodanig kunnen worden teruggevonden inde metingen van onderzoek B.

Om het tweede doel te bereiken was het van be-lang uit te lokken dat er in het beton slechte plek-ken zouden ontstaan in de voeg tussen de 2panelen. Om dit te bewerkstelligen is gevarieerdmet de dichtheid van de wapeningskorf en de af-stand van deze tot de voeg. Anderzijds is gevari-eerd met de vloeibaarheid van zowel beton alsbentoniet.

WapeningDe basiswapening van beide panelen bestaat uiteen korf die voldoet aan de ontwerpregels volgensCUR 231. Belangrijke aspecten hierbij zijn de af-standen tussen de staven onderling en de afstandvan korf tot de voeg. In een aantal zones, als aan-gegeven in figuur 1 en foto 2, zijn echter extra sta-ven toegevoegd waardoor niet meer aan de

genoemde ontwerpregels wordt voldaan.

Beton en bentonietDe vloeibaarheid van beton en bentoniet in heteerste paneel was volledig conform de regels vanCUR 231, in het tweede paneel was dat niet hetgeval. In het tweede paneel is het bentoniet nietontzand, waardoor sprake was van een hoger vo-


Foto 2 – Lokaal aangepaste wapeningsconfiguratie. Foto 3 – Betonpeilapparaten boven de sleuf (tijdens een eerdere test).

Samenvatting‘Van je fouten kun je leren’ hoor je vaak. Toch wordt het maken van fouten in civieltechnische projecten vrijwel altijd slecht ontvangen. Het moet immers in één keer goed gaan en als dat niet lukt, gaat het meestal gelijk om veel geld. En héél veel commotie. Zo was Amsterdam te klein, toen in 2008 de Wevershuisjesaan de Vijzelgracht plotseling fors verzakten. Oorzaak: Een diepwand die onvol-

doende dicht was voor water en zand.In het project Spoorzone Delft is het dit keer wel gebeurd: fouten maken om vante leren. Bewust, en op een gecontroleerde manier. Mogelijk gemaakt door eenfantastische samenwerking tussen Geo-impuls, de bouwers van Spoorzone, de opdrachtgever en de TU Delft.

Figuur 2 – CSL meting haaksover de voeg aan de noordzijde

van de proefpanelen. Rode lijn rechts: First Arrival

Time (FAT) interpretatie. Latere (=meer naar rechts) FAT

betekent grotere dikte van deinsluiting of bentoniet-cake.

Met rood omlijnde zones:zones met veel signaalverlies.

Dit duidt op een hoog zandper-centage in het materiaal dat de

toename in FAT veroorzaakt.


lumegewicht en minder vloeibare bentoniet. Devloeimaat en schudmaat van de laatste helft vanhet beton in het tweede paneel is kleiner gekozendan volgens CUR 231 is toegestaan, zodat diteveneens minder vloeibaar was.

Ook is de fasering is voor het tweede paneel an-ders gekozen dan volgens de regels toegestaan is:Dit paneel is al een dag na storten van het eerstepaneel gegraven en heeft vervolgens 9 dagenopen gestaan. Op de overgang van het nieuwebeton aan een gegraven paneel treedt een chemi-sche reactie op tussen reagenten in het beton ende bentoniet, hetgeen leidt tot de vorming vaneen bentonietcake op het betonoppervlak. De consistentie van deze cake is dusdanig dat

verwacht kan worden dat deze later tijdens hetstortproces van het tweede paneel niet wordt ver-drongen door de beton. Naarmate de beton jon-ger is en de bentoniet langer in contact staat metdit beton zal deze cakelaag dikker zijn. CUR 231 adviseert derhalve, in geval een paneellanger open staat dan 24 uur, het betonoppervlakte borstelen om deze cake te verwijderen. Dat is indit geval niet gedaan.Tevens ontstaat als gevolg van het hydrostatischedrukverschil tussen de bentoniet in de ontgravensleuf en de waterdruk in de grondlagen er omheeneen bentonietcake tegen de grond. Deze cakelaagneemt in dikte toe in de tijd. Door het extreemlangdurig openstaan van de sleuf in dit geval, iseen grotere dikte te verwachten dan gebruikelijk.

Metingen tijdens het aanbrengen van de panelenTijdens het storten van de panelen is het betonpeilin de sleuf op 4 locaties binnen de sleuf als functievan de tijd gemeten, door gebruik te maken vanspeciaal ten behoeve van deze proef ontwikkeldemechanisch werkende betonpeilapparaten zie ookfoto 3. Tevens is het stortproces in samenwerkingmet Deltares gevolgd door de temperatuurveran-dering als functie van plaats en tijd van enkeleglasvezelkabels te meten. Hiertoe zijn zowel en-kele glasvezelkabels los in de sleuf afgehangen, alsaan de wapeningskorf bevestigd, zie ook foto 4.Gebruik makend van het temperatuurverschil tus-sen het beton en de hierdoor verdrongen bento-niet, is met deze kabels voor verschillende diepteshet tijdstip geregistreerd waarop de temperatuurveranderde, en dus het stortfront de betreffendediepte had bereikt.

Uit deze metingen kan worden afgeleid of en inwelke mate er sprake was van een verhang van hetbetonfront over de breedte van de sleuf, waarbijmet name de invloed hierop van de wapeningskorfinteressant was.Een ander belangrijk aspect voor de validatie vanhet eerder genoemde stromingsmodel is de wegdie het beton heeft afgelegd in de sleuf tijdens hetstorten. Teneinde dit in kaart te kunnen brengenis de kleur van het beton in verschillende ladingengevarieerd en is tevens tijdens het storten iedere6 seconden een RFID chip in de beton geworpen.RFID chips hebben een unieke identiteit, die zeprijsgeven tijdens het scannen. Na vrijgraven vanhet paneel kan men de chips met behulp van eenscanner pogen op te sporen in het beton. Door vanelke chip bij te houden op welk tijdstip deze aanhet beton is toegevoegd kan vervolgens hetbegin- en eindpunt worden vastgesteld.

30

Foto 4 – Glasvezelkabels (oranje) aan de wapenings-korf. De grijze buizen rechts dienen voor de CSL metingen.

Foto 5a, b – Inwerpen RFID chips.

Figuur 3 – CSL meting evenwijdig aan de voeg inpaneel 2.

GEOTECHNIEK SPECIAL – December 2013


Metingen na gereedkomen van de panelenEén week na het storten van het tweede paneel ismet behulp van CSL door verschillende partijeneen meting over de voeg tussen de beide panelenuitgevoerd, zie ook figuren 2 en 3.

Helaas is het in verband met projectomstandighe-den niet mogelijk de panelen als één geheel te ont-graven, maar zal dit in delen geschieden. Heteerste deel (2 m van totaal 10 m) is eind septemberontgraven en aan inspectie onderworpen. Naastvele foto’s,waarop ondermeer details van de wandzichtbaar zijn en waaruit de kleuren van het betonzijn te herleiden, zijn tijdens deze inspectie aller-hande monsters genomen van met name de ben-tonietcake die zich tussen de panelen en tussenpaneel en grond in bevond. Daarnaast zijn met be-hulp van een scanner RFID chips opgespoord en iseen 3D-laserscan gemaakt van de wand, zodat deruwheid en de bereikte vorm van de panelen ach-teraf goed kan worden geanalyseerd.Kernboringen tenslotte, zullen worden gebruiktom ondermeer de kwaliteit van de aanhechtingvan het beton aan de wapening vast te stellen, als-mede te bepalen in hoeverre bridging van grovedelen in het beton op locaties met kleine staaf-afstanden heeft geleid tot stromingsblokkades.

ResultatenMomenteel (oktober 2013) is de interpretatie vande eerste metingen nog in volle gang. Wel zijn eral direct enkele eerste bemerkingen te noemen:

Direct opvallend, zie foto 1, is dat het oppervlakvan paneel 2 aanmerkelijk minder glad is dan hetoppervlak van paneel 1 en dat het beton van pa-neel 2 niet volledig horizontaal is uitgevloeid. Ookis het patroon van de wapeningsstaven zichtbaarals posities waar het beton minder goed uit de wapeningskorf is getreden, zie foto 6. Conform deprognose is dit het gevolg van de mindere vloei-baarheid van beton en bentoniet in dit paneel, incombinatie met de dikkere bentoniet cakedikte.Vastgesteld is ook dat de cakedikte in geval vanpaneel 2 enkele cm’s heeft bedragen, terwijl dit inhet eerste paneel slechts mm’s bedroeg. Verklaar-baar uit de langere openstandtijd van paneel 2.

In de beide panelen zijn tot op heden 67 RFID chipsteruggevonden. In totaal zijn tot op heden over deeerste 2 m ontgraven wand 67 van de 1965 chipsin de beton teruggevonden door scannen van bui-tenaf. De verwachting vooraf was dat de chips diezich buiten de wapeningskorf bevinden zoudenworden teruggevonden. Daarbinnen niet, ivm deafschermende werking (kooi van Faraday). Ervanuitgaande dat de chips homogeen verdeeld zijnover de inhoud van de panelen betekent dit resul-

taat dat in werkelijkheid ongeveer de helft wordtteruggevonden van wat verwacht werd. Iets min-der, maar nog altijd een prima resultaat en ruimvoldoende om uitspraken over de stroming moge-lijk te maken. Relatief hoog in het paneel zijnvooral chips teruggevonden die behoren tot delaatste stort, maar ook zijn er in paneel 2 enkeleexemplaren gevonden die behoren bij eerderestorts. Dit laatste wordt bevestigd door de waar-genomen kleuren in paneel 2. Bovenin is hetzelfdepaneel rood, conform de laatste stort, maar er isook grijs zichtbaar van de voorgaande stort. Ziefoto 7.

De CSL metingen, zie figuur 2, laten zien dat er zoalsverwacht afwijkingen aanwezig zijn in de voeg tus-sen de proefpanelen. Opvallend is dat ook de me-ting evenwijdig aan de voeg in paneel 2 (zie figuur3) afwijkingen laat zien. Rond 5,8 m en 3,3 m vanafbovenzijde meetbuizen, zijn dus naar verwachtingook in het paneel zelf, tot aan de wapeningskorf af-wijkingen in de betonsamenstelling aanwezig.

ConclusieConform de planning zullen in de periode novem-ber 2013 tot en met april 2014 de overige ontgra-vingsslagen volgen. Na de laatste ontgravingsslagzal de interpretatie compleet kunnen worden ge-maakt. Waarschijnlijk zullen in de zomer van 2014definitieve conclusies kunnen worden getrokken.'

De verwachting is dat op basis van de proefresul-taten de betrouwbaarheid van het gemaakte re-kenmodel zal kunnen worden gevalideerd en datdit rekenmodel zal leiden tot een scherper inzichtin de ‘do’s en don’ts’ bij diepwanden. Ook wordtverwacht dat de betrouwbaarheid van de CSL me-tingen nader zal worden bevestigd en aange-scherpt.

Met deze proef zal de diepwandtechniek waar-schijnlijk nóg betrouwbaarder worden. Onmisbaarvoor het ondergronds bouwen in het dichtbe-volkte Nederland. �


DIEPWANDPROEF DELF T

Foto 7 –Zowel het rood

van de laatste stort als het grijs van een eerdere

stort is zichtbaar .

Foto 6 –Patroon

wapeningsstavenzichtbaar als

verschillen in betondekking.


InleidingVolgens de Europese energieprestatierichtlijnvoor gebouwen van mei 2010 moeten alle EU-lid-staten ervoor zorgen dat nieuwe gebouwen vanaf2020 ‘bijna energieneutraal’ zijn. Dit betekent nietalleen dat het gebouwontwerp (thermische isola-tie, verwarmings-, koelings- en ventilatiesysteem,…) op een doordachte manier moet gebeuren,maar er moet ook een bijkomend gedeelte aanhernieuwbare energiebevoorrading worden voor-zien. Het IWT-traject Smart Geotherm wil aanto-nen dat de resterende vraag aan energie op eenduurzame wijze kan worden aangeleverd onder devorm van geothermische energie.

Een grote uitdaging binnen het project is de on-derlinge afstemming van aanbod, vraag en buffe-ring van thermische energie in het gebouw op eeneconomisch en ecologisch verantwoorde manier.Aan aanbodzijde worden enkel ondiepe geother-mische systemen onderzocht (tot een diepte vanongeveer 150m, zie kader). Daarnaast worden ookandere thermische energiebronnen zoals zonne-collectoren, asfaltcollectoren, warmtekrachtkop-pelingen of restwarmte van de industrie in hetonderzoek meegenomen. De thermische vraag vanhet gebouw dient aangepast te worden aan hetaanbod met lage (hoge) temperatuurverwarmings-(koelings-)systemen zoals bijv. betonkernactive-ring. Voor de buffering van thermische energieworden aan bodemzijde vooral de mogelijkheidvan boorgatenergieopslag (BEO) en koudewarm-teopslag (KWO of WKO in Nederland) onderzocht.Aan de gebouwkant wordt gekeken naar het ge-bruik van buffervaten of meer innovatieve syste-

men zoals latente warmteopslag (materialen metfaseverandering of PCM) en thermochemische opslag (TCM). Bij dit alles staat het thermischecomfort in het gebouw te allen tijde centraal, maarook met het financiële aspect wordt rekening gehouden.

Door gericht onderzoek en constante kennistrans-fer in de vorm van technische voorlichtingen,codes van goede praktijk, seminaries, … wil SmartGeotherm het aandeel van de Belgische nieuw-bouw dat voorzien is van een geothermische in-stallatie verhogen van de 2% bij aanvang van hetproject in 2011 tot 12.5% in 2020. Onderzoekheeft immers aangetoond dat er in België een tekort is aan informatie over de technologie, detoepassingsmogelijkheden en de wetgeving. InNederland is de KWO-technologie vrij goed inge-burgerd. Momenteel zijn echter ook de geslotensystemen aan een opmars bezig.

Partners binnen Smart Geotherm zijn de BelgischeVereniging Aannemers Funderingswerken (ABEF),de BouwUnie, de Federatie van de Betonindustrie(FEBE), Infobeton.be, de KU Leuven, de VlaamseInstelling voor Technologisch Onderzoek (VITO),de Vlaamse Confederatie Bouw (VCB) en hetWTCB.

De volgende paragrafen worden toegespitst op dehoofdactiviteiten van de afdeling Geotechniek vanhet WTCB binnen Smart Geotherm. Naast het op-stellen van geothermische geschiktheidskaarten,is er ook een proefproject rond energiepalen op-gestart.

GESCHIKTHEIDSKAARTEN GEOTHERMIE

InleidingHet kiezen voor een geothermische installatie is inBelgië nog dikwijls een grote stap in het onbe-kende, zowel voor de opdrachtgever als voor deontwerper. Om de implementatie van geothermieaan te moedigen en het ontwerpproces vlot telaten verlopen, is het belangrijk dat het potentieelvan een geothermische installatie snel en correctkan worden ingeschat. Daarom is een van de doel-stellingen van Smart Geotherm het opstellen vangeothermische geschiktheidskaarten. Hierbijdient een onderscheid te worden gemaakt tussengesloten en open systemen, aangezien beide sys-temen geologisch verschillende vereisten en be-perkingen hebben (zie kader). De werkwijze en hetresultaat van de kaarten voor gesloten systemenworden hieronder verder besproken.

Daarnaast mag ongeacht de geothermische instal-latie de wetgeving niet vergeten worden. In Vlaan-deren bestaat er een dieptecriterium dat de grensaangeeft tussen meldings- en vergunningsplichtvoor geothermische boringen. In beschermingszo-nes voor waterwingebieden is het daarenboven ingeen geval toegelaten te boren. Het uiteindelijkedoel binnen Smart Geotherm is al deze informatiete groeperen in een online screeningstool. In eenlatere fase zal deze uitgebreid worden tot een di-mensioneringstool waarbij naast de aanbodzijde(de ondergrond) ook de vraagzijde (het gebouw)wordt meegenomen.

Gesloten systemenOm het potentieel van gesloten systemen inVlaanderen te evalueren werd gestart met het inkaart brengen van de warmtegeleidbaarheid van


ir. L. FrançoisWetenschappelijk en TechnischCentrum voor het Bouwbedrijf

(WTCB), Afd. Geotechniek

Prof. ir. N. HuybrechtsWetenschappelijk en TechnischCentrum voor het Bouwbedrijf

(WTCB), Afd. Geotechniek &KU Leuven

Afstemming van aanbod, vraag en buffering van (geo-)thermische energie in (middel)grote gebouwen

SmartGeotherm

Figuur 1 –Concept voor het toeken-nen van de warmtegeleid-baarheid (λ) pergeologische formatie.

ir. G. Van LysebettenWetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf

(WTCB), Afd. Geotechniek


de ondergrond tot een relevante diepte van 100 à150m. Alle geologische formaties werden hiervoorop basis van literatuurgegevens ingedeeld in éénvan de 5 gedefinieerde categorieën voor hetgrondtype (zie figuur 1).

Vervolgens werd aan elke categorie een minimaleen gemiddelde waarde voor de warmtegeleid-baarheid, λ, toegekend. Dit gebeurde grotendeelsop basis van de lithologische kenmerken van deformaties en literatuurgegevens. Indien men dusop een bepaalde locatie de geologische opbouwkent, kan men de gemiddelde thermische geleid-baarheid over de gewenste diepte bepalen doorhet gewogen gemiddelde te berekenen van detoegekende λ-waarden met de overeenkomstigediktes van de formaties. Dit model werd getoetstaan de hand van de resultaten van 15 thermischerespons tests (TRTs) afkomstig van geothermischeprojecten verspreid over heel Vlaanderen (zie fi-guur 2). Meer specifiek werd de minimale en ge-middelde waarde voor de warmtegeleidbaarheidper grondcategorie zo bijgesteld dat voor respec-tievelijk 5 en 50% van de beschikbare TRT-resul-taten een lagere λ-waarde wordt voorspeld methet model dan de ter plaatse gemeten warmtege-leidbaarheid [7].

Voor de geologische samenstelling van de onder-grond werd een beroep gedaan op het VlaamsGrondwater Model (VGM) van de Vlaamse Milieu-maatschappij (VMM), dat met behulp van een om-zettingstabel kan worden getransformeerd naareen 3D model van de Vlaamse geologie. Door degegevens uit dit model te combineren met de ge-kalibreerde waarden voor de warmtegeleidbaar-heid kan voor heel Vlaanderen een minimale en

gemiddelde warmtegeleidbaarheid berekendworden over de gewenste diepte. Figuur 2 toonteen mogelijke toepassing, namelijk een kaart vanVlaanderen met de minimale warmtegeleidbaar-heid over een diepte van 100m of tot op de vasterots.

Een belangrijke kanttekening bij deze kaart en degebruikte methodologie is dat ze (voorlopig) ge-


SamenvattingHet Smart Geotherm project onderzoekt hoe het mobiliseren van ther-mische energieopslag en thermische inertie in grondgekoppelde conceptenvoor de slimme verwarming en koeling van (middel)grote gebouwen kan bijdragen tot ‘bijna energieneutrale’ gebouwen. Het project staat onder leiding van het WTCB en wordt gefinancierd door het Vlaams agentschap

voor Innovatie door Wetenschap en Technologie (IWT). Dit artikel stelt het project kort voor en gaat vervolgens dieper in op de hoofdactiviteiten van de afdeling Geotechniek van het WTCB binnen dit project, zoals het opstellen vangeothermische geschiktheidskaarten en het proefproject energiepalen, waarbijde funderingspalen thermisch geactiveerd worden.

Figuur 2 – Kaart van de minimale warmtegeleidbaarheid over een diepte van 100mof tot de vaste rots opgesteld met de gekalibreerde waarden voor de warmtegeleid-baarheid per grondcategorie. De posities van de 15 TRTs gebruikt voor de kalibratievan de waarden voor de warmtegeleidbaarheid zijn ook weergegeven (punt A tot O).

GESLOTEN EN OPEN GEO-THERMISCHE SYSTEMEN

Vanaf een diepte van 10 à 15mwordt de temperatuur van de onder-grond niet meer beïnvloed door detemperatuur van de buitenlucht. Erheerst een constante grondtempe-ratuur (10 à 12°C) die toeneemt metde diepte (3°C/100m in België). Bijondiepe geothermische systemenwordt deze natuurlijke grondtempe-ratuur in combinatie met een warm-tepomp gebruikt als warmtebron inde winter en voor koeling in dezomer. Men onderscheidt geslotenen open onttrekkingssystemen.

Gesloten systemenBij een gesloten systeem circuleerteen warmte-uitwisselend medium(bijv. glycol) doorheen de warmte-wisselaar die verticaal (tot eendiepte van bijv. 100m) of horizon-taal (1-2m diep) in de ondergrondwordt geïnstalleerd d.m.v. een bo-ring of uitgraving. De warmtegeleid-baarheid en warmtecapaciteit vande ondergrond zijn van groot belangvoor het uiteindelijke vermogen vande installatie, maar ook de boorgat-weerstand (bepaald door boorgat-diameter, vulmateriaal, …) en deaanwezigheid van grondwaterstro-ming zijn bepalende parameters.

Open systemenBij een open systeem wordt grond-water opgepompt uit (en opnieuwgeïnjecteerd in) een watervoerendelaag. De doorlatendheid van de on-dergrond is bijgevolg bepalend voorhet maximaal te onttrekken vermo-gen, maar ook andere factoren zoalsde dikte van het watervoerend pak-ket spelen een rol.

Ondergrond puur als energiebron of ook als thermische bufferWanneer enkel energie uit de on-dergrond wordt onttrokken, moetde installatie zo ontworpen wordendat de ondergrond op een natuur-

lijke manier kan regenereren. Zowordt vermeden dat de bodem naverloop van tijd uitgeput raakt en degeothermische installatie minderperformant presteert of zelfs hele-maal onbruikbaar wordt.De bodem kan daarnaast ook alsbuffer gebruikt worden. Dit kan bij-voorbeeld door in winter en zomerde energie die aan het gebouwwordt onttrokken (respectievelijkkoude en warmte) in de bodem op teslaan om in het daaropvolgende sei-zoen te benutten. Men spreekt danvoor gesloten en open systemen res-pectievelijk van Boorgat EnergieOpslag (BEO) en Koude Warmte Op-slag (KWO of WKO in Nederland).


toetst zijn aan de hand van een beperkt aantalTRTs. De kalibratie en de indeling van de geologi-sche formaties in één van de 5 categorieën zal inde toekomst verder worden geverifieerd, wanneermeer TRT-resultaten beschikbaar zijn. Dan zal ookblijken of de huidige 5 grondcategorieën, de inde-ling op het niveau van de formaties (i.p.v. een op-deling van de meer gedetailleerde leden) en hetverwaarlozen van de ruimtelijke variabiliteit ineenzelfde formatie en zelfs lid toereikend zijn.

Ten slotte moet men zich er ook van bewust zijndat het geologisch model geen pure waarheid is.Dit alles maakt dat de verkregen waarden met denodige omzichtigheid moeten behandeld worden,al kunnen ze bij een eerste screening van de haal-baarheid wel als richtinggevend beschouwd wor-den. Voor grote projecten blijft de uitvoering vaneen TRT voor de uiteindelijke dimensionering vande geothermische installatie uiteraard vereist.

PROEFPROJECT ENERGIEPALEN

Thermo-actieve geostructurenEen internationaal snel stijgende trend is het inte-greren van warmtewisselaars in geotechnischestructuren, waarbij de structurele rol wordt ge-combineerd met energievoorziening, gebruik ma-kend van ondiepe geothermie [5]. De techniekwordt al sinds het begin van de jaren 1980 toege-past in Oostenrijk en Zwitserland, aanvankelijk infunderingsplaten, daarna ook in paalfunderingenen diepwanden [4]. Momenteel worden ook inDuitsland en het Verenigd Koninkrijk regelmatigenergiepaalfunderingen uitgevoerd. Ook het toe-passingsgebied wordt verder uitgebreid tot an-dere types gronden waterkerende wanden,grondankers, tunnelwanden, enz.

Door de warmtewisselaars in geotechnische ele-menten te integreren spaart men de kosten vangeothermische boringen uit. Bovendien is er geenextra grondoppervlakte nodig. De keerzijde is dat

er voorlopig nog maar beperkte wetenschappe-lijke kennis beschikbaar is, wat het ontwerp en dedimensionering bemoeilijkt. De voorbije jaren isechter een internationale inhaalbeweging ingezetom aan deze noden te beantwoorden.

Op dit moment vormen funderingspalen met geïn-tegreerde warmtewisselaars (‘energiepalen’) demeest frequente toepassing van thermo-actievegeostructuren. Ook in België kan men een aantalvooruitstrevende voorbeelden terugvinden, zoalsbij de uitbreiding van het incubatiecentrum en wetenschapspark Greenbridge te Oostende (100funderingspalen waarvan de helft energiepalen),bij de bouw van de Dienst voor het Bloed van hetRode Kruis Vlaanderen in Mechelen en voor eenkinderdagverblijf in de duurzame woonwijk ‘L’îleaux oiseaux’ te Bergen.

ProbleemstellingDe dubbele functie van deze structuren maakt hetontwerp ervan een echte uitdaging. Omdatthermo-actieve geostructuren een vrij nieuwe in-genieurstechnologie zijn, is er echter nog steedsnood aan een verbeterde wetenschappelijke ken-nis en specifieke ontwerpprocedures. In de eersteplaats vereist de uitvoering van het geotechnischelement meer aandacht en voorzichtigheid. Daar-naast moet er rekening worden gehouden met eenaantal bijkomende aandachtspunten zoals het ont-werp en de dimensionering van de geothermischeinstallatie (liefst zo optimaal mogelijk in overeen-stemming met het verwachte energievraagprofiel)en bijkomende effecten op de structuur zelf ver-oorzaakt door de opgelegde temperatuurvariatie.

Zo moet nagegaan worden of het thermisch acti-veren van de funderingspaal leidt tot veranderin-gen in de betonspanningen, verplaatsingen van depaalkop en wijzigingen in de gemobiliseerdeschachtwrijving en puntweerstand en bijgevolgvan het paaldraagvermogen. Deze effecten zijnsterk afhankelijk van de mate waarin de paalbasis-

en kop zijn ingeklemd, wat dan weer afhankelijk isvan het grondtype en de bovenliggende structuur.Bovendien moeten ook eventuele effecten van(extreem) hoge en lage temperaturen (bijv. afkom-stig van zonnecollectoren) in acht worden geno-men en moet worden nagegaan of het cyclischopwarmen en afkoelen van de funderingspaal niettot ‘thermische vermoeiing’ van de paal-grond in-teractie leidt. Om een antwoord te geven op de vraag in welkemate deze factoren een rol spelen lopen er momenteel wereldwijd verschillende onderzoeks-projecten op energiepalen [2], maar ook laborato-riumproeven op grondmonsters [6]. Op basis vandrie geïnstrumenteerde proeven op energiepalenin Oostenrijk, Zwitserland en het Verenigd Ko-ninkrijk werd een eenvoudig kader voorgesteldwaarbinnen het thermo-mechanisch gedrag vanenergiepalen kan verklaard worden [1,3]. Figuur 3 illustreert dit met een voorbeeld voor eenpaal op dienstlast (figuur 3a) en de gecombineerdethermische invloed (figuren 3b en c). Hierbij wordtervan uitgegaan dat de paal ten gevolge van opwarming en afkoeling respectievelijk uitzet enverkort ten opzichte van de omringende grond.

Bijgevolg neemt de axiale vervorming/ kracht in depaal (verder) toe wanneer de temperatuur van depaal stijgt (figuur 3b) en neemt ze af bij afkoelenvan de paal (figuur 3c). In dit laatste geval kunnener zelfs trekspanningen optreden. De gemobili-seerde wrijving aan de paalschacht werkt in derichting tegengesteld aan de uitzetting of samen-trekking van de paal. De grootte van deze effectenhangt af van de grootte van de temperatuurvaria-tie en de grondweerstand (d.i. de mate waarin de grond de paalschacht verhindert te bewegen).Natuurlijk speelt ook de mate waarin de paalbasisen -kop worden verhinderd te bewegen een belangrijke rol in deze fenomenen.

De tot nu toe uitgevoerde proeven doen vermoe-den dat het opwarmen en afkoelen van de funde-ringspaal geen nadelige structurele gevolgenheeft (zowel wat betonspanningen en draag-vermogen betreft, als voor optredende zettingen).Toch is er nog steeds nood aan in situ proeven omde complexe interactie tussen grond en geotech-nische structuur beter te begrijpen.

Het onderzoeksprojectIn het kader van Smart Geotherm werd een uitge-breid proefproject over energiepalen opgestartom de internationale bevindingen te toetsen aande paalsystemen, -diameters en -lengtes die inBelgië courant gebruikt worden. Eind april 2013werden 5 energiepalen geïnstalleerd op de bedrijfssite van WIG Palen in Oostende, waarvan4 door WIG Palen zelf en 1 door Lameire Funde-


Figuur 3 – Invloed van een gecombineerde mechanische en thermische belasting op de axiale vervorming/kracht (εT-Rstr /P) in de paal en op de gemobiliseerde schachtwrijving (qs), (a) zonder thermische belasting, (b) opwarmen van de paal, (c) afkoelen van de paal. In stippellijn het effect van een grotere temperatuurvariatie en/of hogere sterktekarakteristieken van de ondergrond (naar [3]).

a b c


ringstechnieken. Verschillende paaltypes werdengeïnstalleerd: zowel grondverdringende alsgrondverwijderende palen en palen met eengladde of schroefvormige schacht. Ook de diame-ter varieert zoals aangegeven in figuur 4a. De paalbasis bevindt zich op een diepte van ongeveer11.4m t.o.v. het maaiveld. Aan de wapeningskorfvan de palen werd een enkele U-lus bevestigd (figuur 5, PeXa buis met externe diameter 32mm).Uitgezonderd één van de palen waarin een dubbele U-lus werd geïnstalleerd. Ter vergelijkingmet de klassieke uitvoering werd ook een dubbeleU-lus geïnstalleerd in een boorgat met een diame-ter van ±150mm.

Aan elke wapeningskorf werden ook holle, staleninstrumentatiebuizen gelast (diameter ±4cm).Hierin worden reken temperatuursensoren geïn-stalleerd, vlak voor de start van de proeven. Doordeze werkwijze wordt de kans op beschadiging toteen minimum beperkt. Verder worden ook tempe-ratuurmetingen voorzien in de warmtewisselaarszelf en in de grond rond de palen op verschillendedieptes (geïnstalleerd in inclinometerbuizen). Een overzicht van de hele proefopstelling is weer-gegeven in figuur 4a.

Voor de mechanische belasting van de energiepa-len werden ten slotte 6 micropalen geïnstalleerd(posities zoals aangegeven in figuur 4a). De ther-mische belasting wordt geleverd door een TRT-in-stallatie, die speciaal voor dit project werdontwikkeld. De installatie laat toe een TRT uit tevoeren op de palen (ter bepaling van de warmte-geleidbaarheid van de ondergrond en de boorgat-weerstand van de paal), maar ook de palengedurende langere tijd op te warmen of af te koelen (binnen een range van -5 tot 35°C).

In de eerste helft van 2013 werden reeds 5 sonde-ringen uitgevoerd op de proefsite. Daarnaast wer-den er ook 3 boringen uitgevoerd met geroerde enongeroerde monstername. Op deze monsters wer-den grondmechanische onderkenningsproevenuitgevoerd, maar werd ook de warmtegeleidbaar-heid bepaald. In de 3 boringen werden peilbuizengeplaatst, waarin continu de grondwaterstandwordt opgemeten. Eind 2013 zal gestart wordenmet de proeven. Alle meetgegevens zullen binnenSmart Geotherm gebruikt worden bij de analysevan het thermo-mechanisch gedrag van de ener-giepalen, maar zullen ook bijdragen tot de ontwik-keling van de dynamische modellering vanenergiepalen en boorgatwarmtewisselaars en deinteractie met de omringende grond vanuit ener-getisch oogpunt (vermogen, invloedzone, enz.).

DankwoordSmart Geotherm project is een VIS-traject (Vlaams

InnovatieSamenwerkingsverband) en wordt gefi-nancierd door het Vlaams agentschap voor Inno-vatie door Wetenschap en Technologie (IWT).

Referenties1. Amatya B. L., Soga K., Bourne-Webb P.J., AmisT., Laloui L., 2012. Thermo-mechanical behaviourof energy piles. Géotechnique, 62, 6, 503-519.2. Boranyak S., 2013. International CooperationExpands Energy foundation Technology, Deepfoundations, maart/april 2013, 51-54.3. Bourne-Webb P. J., Amatya B., Soga K., 2013.A framework for understanding energy pile behaviour. In: Proc. of the ICE – Geot. Eng., 166, 2, 170-177.4. Brandl H., 2006. Energy foundations and other

thermo-active ground structures. Géotechnique,56, 2, 81-122.5. Laloui L., Di Donna A. (Editors), 2013. Energy Geostructures: Innovation in UndergroundEngineering. Wiley-ISTE, 250p., ISTE Ltd. andJohn Wiley and Sons, Hoboken, NJ.6. Puppala A. J., Choudhury D., Basu D., 2013.General Report TCs 307+212: Thermal Geomecha-nics with Emphasis on Geothermal Energy. In: Proceedings of the 18th ICSMGE, Parijs, Vol. 4,3335-3342.7. Van Lysebetten G., Huybrechts N., François L.,2013. Geschikheidskaarten Geothermie – Thermische Geleidbaarheid Ondergrond Vlaande-ren. Smart Geotherm, www.smartgeotherm.be/documenten. �


SMART GEOTHERM

Figuur 4 –a: Schematisch overzicht van de proefsite te Oostende (GVS:grondverdringende schroefpaal, SB: schroefboorpaal, WW: klassieke warmtewisselaar in boorgat). b: De proefsite kort na uitvoering van de energiepalen.

Figuur 5 – Bevestigingvan de warmtewisselaar

en de reservatiebuizenaan de wapeningskooi

(links) en een paalkop eninclinometerbuis voor

temperatuurmetingen inde nabije ondergrond

(rechts).

a

b


Projectomschrijving, omgeving en historieOm meer ruimte te creëren voor het verkeer, be-sloot de gemeente Den Haag in 1923 de grachttussen de Noordwal en Veenkade (bij de Paleis-tuin) te overkluizen door de aanleg van een duiker

met een breedte van circa 8 meter (zie figuur 1).Rond 1939 werd de trambaan verplaatst naar deoverkluizing.

In januari 2010 besloot de gemeente Den Haag hetgebied opnieuw in te richten. Het parkeerterrein

tussen de Noordwal en de Veenkade verdwijnt (ziefiguur A). Er wordt een nieuwe gracht gemaaktmet daaronder een volautomatische autobergingmet bovengronds 2 glazen lifthuisjes en onder-gronds 160 parkeerplaatsen. De autobergingheeft een lengte van ongeveer 110 m en eenbreedte van 18 m (figuur 3). Auto’s worden auto-matisch in deze ondergrondse parkeergarage ge-parkeerd nadat de auto het lifthuisje in is geredenen de inzittenden zijn uitgestapt. Zie figuur 4 vooreen digitale impressie. Ook wordt de brug tussende Prinsessewal en de Toussaintkade en de brug inde Torenstraat vervangen. Momenteel rijdt tram17 over de Torenstraatbrug.

In opdracht van gemeente Den Haag is door Fugrode bouwmethodiek nader onderzocht waarbij deomgevingsbeïnvloeding grote aandacht heeft.Daarnaast is in het Geoimpuls programma, in hetkader van Geocommunicatie, het project als eerstepraktijkproject behandelt, zie hiervoor het artikelin Geotechniek van december 2011.

BodemopbouwOp de locatie is door Fugro grondonderzoek verricht. Het sondeerbeeld is een typisch Haagsebodemopbouw bestaande uit voornamelijk matigvast tot zeer vast gepakt zand (bovenste en onder-ste Duinpakket) dat wordt doorsneden door klei-laagjes op ongeveer 8 m en 17 m diepte. Opongeveer 1 m diepte komt plaatselijk een veenlaagvoor (zie figuur 5). Deze veenlaag varieert in diktevan enkele decimeters tot een meter. Het maai-veld ligt op ongeveer NAP +1,0 m.De freatische grondwaterstand wordt aangetrof-fen op ongeveer NAP -0,4 m. De stijghoogte in die-pere lagen ligt op ongeveer NAP - 0,2 m. Hierbijwordt opgemerkt dat in het verleden op de locatie(o.a. door realisatie van de duiker) de grondwater-stand en stijghoogte zijn verlaagd. Hierdoor is dezettingsgevoeligheid van de voornoemde veen-laag beperkt.


Ing. M. van BaarsAdviseur Geotechniek

Fugro GeoServices

Diepe bouwput langs historische panden in

centrum Den HaagDeel 1

Figuur 2 – Situatie vooraf aan de bouw (2012). foto Peter van Oosterhout.

Figuur 1 – Archieffoto aanleg Duiker (1923).


Geotechnisch ontwerpOm de tram zo kort mogelijk uit exploitatie tehalen is ervoor gekozen de bouwkuip in 2 fasen(compartimenten) uit te voeren. Het eerste com-partiment is ter plaatse van de Torenstraatbrug enheeft een lengte van ongeveer 45 m. Het tweedecompartiment is het deel vanaf de Torentraatbrugtot aan Prinsessewal en heeft een lengte van on-geveer 65 m. Met name langs het tweede compar-timent zijn gevoelige belendingen aanwezig.

Gekozen is voor een traditionele bouwwijze metstalen damwanden en onderwaterbeton. Van-wege het permanente karakter (corrosie) en de gestelde vervormingseisen zijn stalen damwand-profielen AZ40-700N toegepast met een lengtevan 14,5 m (NAP -13,5 m). Qua sterkte voldoet ditprofiel ruimschoots. In het ontwerp is uiteindelijkgekozen voor een tweevoudig gesteunde dam-wandconstructie. In het eerste compartiment isdoor de aannemer BAM Civiel voorgesteld om meteen enkel hoofdstempelraam te werken waarbijtijdens het slopen en ontgraven aanvullende maat-regelen zijn genomen zoals toepassing van eensteunberm. In het tweede compartiment wordtvanwege de nabijheid van gevoelige panden tijdelijk een extra (hoog) stempelraam toegepast.

Na aanbrengen van het hoofdstempelraam wordtdeze weer verwijderd. Een deel van de stempelswordt voorgespannen om vervormingen te be-perken.Omdat het trillend of heiend aanbrengen van sta-len damwanden een te grote kans op schade in deomgeving heeft is gekozen voor een trillingsvrijeinstallatie. Hierbij is vanwege de robuustheid vanhet systeem de voorkeur uitgegaan naar toepas-sing van een geleide damwanddrukmachine.

Vanwege de aanwezigheid van zandlagen metzeer vaste pakking (> 20 MPa) die moeten worden

gepenetreerd is geadviseerd fluïdatie als aanvul-lende maatregel toe te passen. Fluïdatie is hetonder hoge druk inspuiten van een kleine hoeveel-heid water en in dit geval ook bentoniet nabij devoet van de damwandplank. Om meer zekerheidover de uitvoerbaarheid te krijgen is bij verschil-lende partijen (praktijk)ervaring opgevraagd. Aan het Spui en aan de 1e Haagpoort (naast hetkantoor van Ingenieursbureau Den Haag) is metsucces een vergelijkbaar systeem toegepast in Den Haag.

Als verticale bodemafsluiting is een onderwater-


SamenvattingIn het centrum van Den Haag, tussen de Paleistuin en de te vernieuwen Torenstraat-brug, wordt op een klein oppervlak (3.500 m2) een technisch hoogstandje verricht.De voorheen overkluisde gracht wordt in ere hersteld en onder de gracht wordt eenvolautomatische autoberging gebouwd om de 60 parkeerplaatsen die hierbij ver-loren gaan te compenseren. Vanwege de diepte van de ontgraving, de gevoelige

omgeving en het maatschappelijk belang wordt veel aandacht besteed aan (ge-otechnische) risico’s en omgevingsmanagement. Voorliggend artikel betreft eeninleiding in het project waarin de plan van aanpak en geotechnisch ontwerp naderis toegelicht. In een volgend artikel zal nader worden ingegaan op de uitvoeringen monitoring, waarbij een relatie zal worden gelegd met het ontwerp.

Figuur 3 –Overzichttekeningnieuwbouw.

Figuur 4 –Visualisatie

NoordwalVeenkade 2015.


betonvloer met een dikte van 1,20 m, met trekele-menten bestaande uit ankerpalen type GEWI+63,5TR met dubbele corrosiebescherming toege-past. De ankerpalen zijn na sloop van de bestaandeduiker en voor het in den natte ontgraven, met eendubbele boorbuis ingeboord om grondverstoringzoveel mogelijk te beperken.

Omgeving en vooronderzoek In een vooronderzoek is de omgeving onderzocht.De bebouwing in de omgeving bestaat voorname-lijk uit oude panden uit de 19e eeuw. Aan deNoordwal zijn een aantal recentere, naoorlogsegebouwen aanwezig, waarvan een deel onderkel-

derd. Alle belendingen zijn op staal gefundeerd.Om meer informatie over de staat en kwaliteit teverkrijgen is aanvullend onderzoek verricht be-staande uit de volgende onderdelen:– Vooropname/Expertise,– Lintvoegmetingen,– Funderingsonderzoek bij een select aantal pan-den,– Constructieve beoordeling,

Om de bouwkundige staat van de belendingen inde omgeving van de projectlocatie te inventarise-ren heeft een vooropname (expertise) plaatsge-vonden. Zichtbare bouwkundige gebreken en/of

bijzonderheden zijn hierbij vastgelegd in een rapport en verstrekt aan de betreffende bewo-ner/eigenaar. Daarnaast zijn bij de panden lint-voegmetingen uitgevoerd zodat scheefstanden enabsolute en relatieve hoekverdraaiingen kunnenworden afgeleid. Bij een select aantal panden zijn inspectieputtengegraven. Hiermee konden de aanlegniveaus enafmetingen van de fundering worden bepaald enis door middel van een handboring onder de fundering de eventuele aanwezigheid van deveenlaag onderzocht. Hierbij valt op dat een aantal panden een aanlegniveau hebben van circa1 m onder maaiveld en boven een veenlaag staangefundeerd. Tot slot zijn door Adviesbureau Broersma uit DenHaag de meest kwetsbare panden beoordeeld opstandzekerheid en stabiliteit (figuur 7).

BeoordelingAan de hand van de verkregen resultaten is aan dehand van de methode volgens Burland/Boscardinand Cording (tabel 1), een beoordeling gegevenover de bouwkundige staat van de panden. De bebouwing is voor de eenvoud uiteindelijk in-gedeeld in 3 risicocategorieën (tabel 2).

Voor de relatieve rotatie zijn in de literatuur ver-schillende grenswaarden gegeven. In NEN 9997-1staat onder hoofdstuk 2.4.9 aangegeven dat voorde uiterste grenstoestand vaak een relatieve rota-tie van maximaal 1:100 wordt aangehouden envoor de bruikbaarheidsgrenstoestand een maxi-male relatieve rotatie en/of scheefstand van1:300. In richtlijn CUR166 Damwandconstructies[Kock] zijn daarnaast toelaatbare grenswaardengegeven voor nieuwbouw, zie tabel 3.

In dit geval stelt de vergunningsverlenende instantie DSO/BTD van de gemeente Den Haag,voor de bijkomende vervorming een maximale rotatie-eis van 1:1200 voor alle kwetsbare bebou-wing, dat wil zeggen monumenten/beschermdstadsgezicht en bebouwing van slechte kwaliteit.Hieruit volgt dat nagenoeg alle 19e eeuwse pan-


Figuur 5 –Sondering.

Figuur 6 – Langsdoorsnede nieuwbouw.


den worden ingedeeld in de zwaarste risicocate-gorie III (figuur 8).

Gezien deze zeer strenge eis is veel aandacht besteed aan het beheersen van risico’s. Aangeziende rotatie-eis leidend is voor de haalbaarheid vanhet ontwerp is na de omgevingsinventarisatie gestart met uitgebreide vervormingsanalyses.

Risicoanalyse en beheersmaatregelenVoor het project is een uitgebreide risicoanalyseuitgevoerd waarmee de geotechnische risico’s(schademechanismen) zijn gekwantificeerd en ge-relateerd aan de eerder beschreven onderzoeken. De grootte van een risico hangt af van de kans open het effect van een bepaalde situatie (kans x ef-fect). In de risicoanalyse zijn 4 stappen doorlopen.Na inventarisatie van de schademechanismen(stap 1) en het vaststellen van de risicowaarde(stap 2) worden de situaties in (prioriteits-)klasseningedeeld (stap 3). Vervolgens wordt de maat-regel beschreven (stap 4).

De schademechanismen kunnen worden samen-gevat in de volgende onderdelen:– Trillingen;– Vervormingen van de wandconstructie;– Deformaties van omliggende objecten;– Grondwaterstanden en debieten.

Met behulp van een foutenboom (figuur 9) is aande hand van een inschatting van kans en effect deprioriteitsklasse per schademechanisme beoor-deeld (tabel 4). Om bepaalde risico’s met betrek-king tot de bouwput op voorhand te beperken zijnbepaalde preventieve- en beheersmaatregelenbedacht zodat de kans afneemt tot een accepta-bele waarde.

DIEPE BOUWPUT LANGS HISTORISCHE PANDEN IN CENTRUM DEN HAAG


Figuur 7 – Voorbeeld beoordeling Broersma.

Figuur 8 – Omgevingsinventarisatie.

Tabel 1 –Building damage

classification (after Burland et.al.,

1977 and Boscardingand Cording 1989).

Tabel 2 –Beoordeling

risicocategorieën.

Tabel 3 –Toelaatbare

grenswaarden relatieve rotatie [Kock].

Overgenomen uit CUR 166 5e druk, deel 1.

Kwalificatie Grenstoestand Grenswaarde relatieve rotatie βSkeletbouw Stapelbouw (metselwerk)

Architectonische schade 2 1:300 (algemeen) 1:600 (neerwaarts)(scheuren tot max. 5 mm) 1:600 (torenflats) 1:1200 (opwaarts)

1:1000 (loodsen)

Constructieve schade 1B 1:150 1:300 (neerwaarts)(scheuren 15 - 25 mm) 1:600 (opwaarts)

Instortingsgevaar 1B 1:75 1:150 (neerwaarts)1:300 (opwaarts)


Tabel 4 – Prioriteitsklassen

Prioriteit Maatregelen

Klasse I OntwerpwijzigingKlasse II Preventieve maatregelenKlasse III Maatregelen op basis van monitorenKlasse IV Behoeft weinig aandacht

Indien gevallen in prioriteitsklasse I zijn beoor-deeld is sprake van een zodanig groot risico dateen ontwerpwijziging noodzakelijk wordt geacht.Hiervan was geen sprake bij dit project. Wel zijn in

twee gevallen preventieve maatregelen voorzien(prioriteitsklasse II):– Panden waarbij uit vervormingsberekeningen isgebleken dat de door DSO/BTD van de gemeenteDen Haag gestelde eis van de maximaal toelaat-bare relatieve hoekverdraaiing van 1:1200 wordtoverschreden.– Panden waarbij uit een constructieve beoorde-ling is gebleken dat de standzekerheid van dezepanden mogelijk niet is gewaarborgd. Voor de overige klassen zijn waar mogelijk be-heersmaatregelen voorzien. Aan de hand van de

uitgevoerde risicoanalyse is een monitoringplanopgesteld waarin de metingen en registratiesstaan beschreven inclusief signaal- en stopwaar-den met bijbehorend actieplan in het geval vanoverschrijdingen. Een aantal maatregelen zijn ver-der in het artikel nader toegelicht.

VervormingsanalysesMet het programma PLAXIS 2D (versie 2010) is on-derzocht wat de verwachte vervormingen zijn terplaatse van de nabij gelegen, op staal gefun-deerde panden als gevolg van de werkzaamheden.Hiermee is het mogelijk de risico’s ten aanzien vande omgevingsbeïnvloeding te beoordelen en tetoetsen. De analyses zijn uitgevoerd in de bruik-baarheidsgrenstoestand (BGT). Om het grond-gedrag te modelleren is het Hardening Soil - SmallStrain rekenmodel gebruikt.

Er zijn 6 doorsneden vastgesteld en doorgerekendaan de hand van de verschillende bouwputonder-delen en de relatie met de belendingen. Hierbijzijn de resultaten getoetst aan de rotatie-eis van1:1200. Om aan deze strenge eis (enkele millime-ters kunnen al leiden tot een overschrijding!) te voldoen zijn een groot aantal berekeningen uit-gevoerd waarbij verschillende maatregelen en alternatieven zijn beschouwd. In figuur 10 is alsvoorbeeld het zogenaamd deformed mesh van eenbouwfase weergegeven.

Beheersmaatregelen en monitoringOmdat de berekende deformaties ter plaatse van de liftput aan de Veenkade op 3 m afstand vande bebouwing, al tegen de gestelde grenswaardenlagen, zijn maatregelen voorgesteld om te voor-komen dat tijdens de bouw de werkzaamhedenmoeten worden stilgelegd.

Een maatregel is om een compensation grouting systeem te installeren vanwege de mogelijkheidom op verschillende momenten tijdens de bouwde constructie te stabiliseren en zakkingsverschil-len te beperken of teniet te doen. Aan de hand vande vervormingsanalyses (E) en de monitoring zullencompensatiemomenten worden bepaald of bijge-steld. Om dit mogelijk te maken zijn zogenaamde“tubes-a manchettes” (TAM’s) onder een hoekonder de panden geïnstalleerd (zie figuur 11). EenTAM is een metalen pijp waarin elke halve metereen met rubber afgesloten ventiel is geplaatst.Met behulp van een “packer” kan bij elk individu-eel ventiel gecontroleerd (druk en volume) groutworden gepompt. Hiermee worden in de grondbreukvlakken gecreëerd waarin het grout indringten uithardt.

Na injectie wordt de TAM schoongespoeld voorhergebruik. Door meervoudige injecties zal de


Figuur 9 – Gedeelte foutenboom.

Figuur 10 – Voorbeeld plaxis model.


grond worden verbeterd en uiteindelijk een heffing van het pand optreden. Als onderdeel vanhet systeem is tevens een waterbalanssysteemaangebracht waarmee optredende zakkingen enrotaties direct worden gecontroleerd. Dit meet-systeem is gebaseerd op het principe van de com-municerende vaten en is in principe vergelijkbaarmet een slang- of flesjeswaterpas. Naast dit systeem is ruim voor de bouw al begonnen met het monitoren van de omgeving met een volauto-matisch monitoring-systeem.

De woningen in de directe omgeving van de bouw-put worden door middel van prisma’s (spiegeltjes)gecontroleerd op verplaatsingen in vertikaal enhorizontaal vlak. De prisma’s worden dag en nacht,ieder uur gemeten. Hiervoor is door IFCO een volautomatische monitoring-systeem, de zoge-noemde ‘Robotic Total Station’ (RTS) bevestigtaan de gevels van het hoekpand Prinsestraat-Noordwal en op de hoek Noordwal-Torenstraat.

Tijdens de werkzaamheden zijn in de directe omgeving trillingmeters geplaatst. Deze metencontinue de trillingen van de werkzaamheden.Wanneer de maximaal toegestane waarde wordtoverschreden, komt automatisch een melding binnen bij de aannemer en de gemeente. Ook kan een te lage grondwaterstand schade ver-oorzaken bij kwetsbare panden. De grondwater-stand rond het werkterrein wordt met behulp vaneen groot aantal peilbuizen in de gaten gehouden.

In een volgend artikel zal nader worden ingegaanop de genoemde maatregelen, de uitgevoerdemetingen en de verhouding tussen het ontwerp en de uitvoering.

Zie voor meer informatie: www.denhaag.nl/veenkade.

Literatuur– Toepassing van het waterbalanssysteem bij de hoogtebewaking van zettingsgevoelige bouwwerken, Dr.-ing. M. Jakobs, Dipl.-Ing. R. Otterbein en ing. H. Dekker, GeTec GmbH.– CUR publicatie 223: Richtlijn meten en monitoren van bouwputten voor kwaliteits- en risicomanagement, CUR Bouw & Infra.– CUR 166 Damwandconstructies.– F530 Aanbevelingen voor het ontwerp van bouwkuipen in stedelijke omgeving, DC-COB.– Boscardin, M. D. and Cording, E. J. (1989). Building Response to Excavation-Induced Settlement, Journal of Geotechnical Engineering,ASCE, Vol. 115, No. 1, pp. 1-21. �


DIEPE BOUWPUT LANGS HISTORISCHE PANDEN IN CENTRUM DEN HAAG

Figuur 11 – Opzet compensation grouting.

Figuur 12 – Bouwput op 4 september 2013. F oto Peter van Oosterhout.


InleidingDe door ProRail beheerde spoorbrug over de Waalbij Nijmegen stamt uit 1870. De pijlers van deoverspanningen over de uiterwaard aan de noord-zijde van de Waal (bij Lent) zijn op staal gefun-deerd. Gezien de op deze locatie aanwezige zeer

vaste zanden grindlagen is dat een logische funderingskeuze.

Begin jaren 80 van de 20ste eeuw is de stalen vak-werk aanbrug over de uiterwaard vervangen dooreen aanbrug van voorgespannen betonnen liggers.

Hierdoor is de statische belasting op de pijlerstoegenomen.Recent is aan de oostzijde een stalen voetgangers-en fietsersbrug op uitkraging aan de reeds aanwe-zige pijlers bevestigd.

In 2014 wordt, in het kader van ‘Ruimte voor de rivier’, gestart met het uitdiepen van de uiter-waard zodat deze een permanente nevengeul vande Waal wordt (figuur 1 en 2). Hierbij wordt gemid-deld 8 tot 9 m zand en grind weggebaggerd, zodathet maaiveld ter hoogte van de spoorbrug daalt van NAP +10,5 m tot NAP +2 m. Het niveau van de plaatfundering van de pijlers ligt op NAP +5 m.Zonder maatregelen zal de fundering uit 1870 dusworden ondergraven en zal de aanbrug bezwijken.Om de aanleg van de nevengeul mogelijk te makenzullen de pijlers moeten worden aangepast of zaleen nieuwe brug moeten worden gebouwd.ProRail heeft voor het ontwerp van deze aanpas-sing medewerkers van het Ingenieursbureau vanGemeente Rotterdam (IGR) aan het eigen ont-werpteam toegevoegd. Er is een referentie ont-werp gemaakt dat is verwerkt tot een E&Ccontract. Van Hattem en Blankevoort is, met Vol-ker Staal en Funderingen voor de diepwanden, op-drachtnemer voor de realisatie van de aanpassing.In dit artikel wordt ingegaan op het geotechnischontwerp van het project.

Het ontwerp van de aanpassing van de pijlersmoest zodanig zijn dat de functie van de spoor-brug kon worden gehandhaafd tijdens het uitvoe-ren van de aanpassing en na het ontgraven van denevengeul. Daarbij moest worden voldaan aan debelangrijkste doelstellingen van het project:– minimale hinder voor het spoorverkeer;– de veiligheid en standvastheid van de brug moeten in alle bouwfase en in de toekomst zijn gegarandeerd;


xxxx

Ir. R. SpruitGemeente Rotterdam, Projectmanagement &

Engineering, Ontwerpleider

Ir. G. HanninkGemeente Rotterdam,

Projectmanagement & EngineeringGeotechnisch Adviseur

Ir. O. OungGemeente Rotterdam,

Projectmanagement & EngineeringGeotechnisch Adviseur

Figuur 1 – Nieuwe situatie als gevolg van het project Ruimte voor de Waal – Nevengeul.

Figuur 2 – Impressie van de spoorbrug over de Waal bij Nijmegen na realisatie Nevengeul.

Nieuwe voeten voor de spoorbrug over de

Waal bij Nijmegen


– er moet voor worden gezorgd dat het projectRuimte voor de Waal – Nijmegen tijdig kan star-ten.In de vroege ontwerpfase zijn verschillendevarianten beschouwd en onderling vergeleken. Opbasis van kosten, benodigde treinvrije periodes,beschikbare tijd en uitvoerbaarheid is gekozenvoor de variant waarbij de fundatie van de pijlerswordt ingepakt met diepwanden.

GeometrieMet de informatie uit sonderingen, boringen en la-boratoriumproeven is een geotechnisch lengte-profiel (figuur 3) geconstrueerd.Het geotechnisch lengteprofiel laat zien dat deondergrond voornamelijk uit zand en grind be-staat. De sonderingen bereiken over het algemeenzeer hoge conusweerstanden.De pijlers uit 1870 (figuur 4) bestaan uit een 3 mdikke ongewapend betonnen funderingsplaat van10 m bij 20 m met daarop een gemetselde kolom.De betonnen plaat is gestort tussen een geslotenring van ‘dampalen’. Deze vierkant 300 mm houtenpalen zijn mannetje aan mannetje geheid en heb-ben gefungeerd als verloren bekisting.Voor de bepaling van de kwaliteit van de betonnenplaat, is een funderingsinspectie uitgevoerd waar-bij de bovenzijde van de poeren over een aantalsmalle stroken steekproefsgewijs is vrijgegraven,

zodat kernboringen konden worden uitgevoerd inde plaat. Uit dit onderzoek bleek dat de ‘betonnenplaat’ plaatselijk uit granulair materiaal bestond,weliswaar met hoge dichtheid, maar zeker nietmet de samenhang van beton.

Ontwerp conceptEr speelden in het ontwerp twee belangrijke vra-gen:– kan de stijfheid van de constructie worden gega-randeerd met een inpakking door middel van diep-wanden?– kunnen de diepwandsleuven veilig worden uit-gevoerd?

De bestaande fundering op staal heeft bewezentot nu toe goed te functioneren, ondanks de de-generatie van de betonnen funderingsplaat, aan-zienlijke belastingsverhogingen als gevolg van devervanging van de stalen spoorbrug door een be-tonnen brug en de toevoeging van een uitkra-gende fietsersbrug, de Langzaam VerkeerVerbinding (LVV).

De bestaande rotatiestijfheid (onder rembelas-ting) is zeer hoog. De opdrachtgever ziet graag datde stijfheid in de aangepaste situatie grotendeelsgelijk blijft, zodat spoorbevestiging en compensa-tielassen niet hoeven te worden aangepast. In


SamenvattingOm het verdiepen van de uiterwaard van de Waal bij Nijmegen tot permanente nevengeul mogelijk te maken, moeten de pijlers van de spoorbrug over deze uiterwaard worden aangepast. De fundatie van de pijlers (op staal), wordt metdiepwanden rondom ingepakt, zodat het materiaal op funderingsniveau gefixeerd

wordt en de grondspanningen grotendeels in tact blijven. In de ontwerpfase is met diverse rekenmodellen deze ingreep, direct naast een zwaarbelaste funderingop staal, verantwoord. Het artikel gaat in op de ontwerpkeuzes en de geo-technische onderbouwing daarvan.

Figuur 3 – Geotechnisch lengteprofiel.

Figuur 4 – Pijler doorsneden (bestek 1870).


feite wordt daarmee ontworpen op een BGT situ-atie: de stijfheid tijdens gebruik voor en na de aan-passing moet zoveel mogelijk gelijk blijven.Volgens het ontwerp wordt de pijler ingepakt ineen zeer stijve constructie, zodat de toekomstigemaaiveldverlaging die buiten de diepwandenwordt uitgevoerd, binnen in de ‘doos’ geen (of eenverwaarloosbaar of herstelbaar) effect heeft.

De diepwanden worden aan de bovenzijde aan el-kaar gekoppeld via een constructieve schijf waarde huidige gemetselde opbouw van de pijler door-heen steekt. Zodoende worden naast elkaar gele-

gen panelen aan elkaar verbonden, maar ook te-genover elkaar liggende panelen.De gemetselde opbouw wordt door een flexibeleomhulling gescheiden van de constructieve schijf.Daardoor wordt de rembelasting op de pijler viarotatie overgedragen aan de grond onder de poer(in de doos) in plaats van direct in de constructieveschijf. Zo worden spanningsconcentraties in de ge-metselde opbouw voorkomen. Het mag duidelijkzijn dat een dergelijke constructie een hoge matevan 3-dimensionale werking heeft en daardoor alleen met kunstgrepen in een 2-D rekenpro-gramma kan worden beschouwd.

Een ontwerp met diepwanden rondom een funde-ring op staal heeft uiteraard alleen zin als dezediepwanden ook veilig kunnen worden aange-bracht. Zonder voldoende sleufstabiliteit is hetconcept niet maakbaar.

ModelleringSleufstabiliteit en systeemstijfheid zijn de belang-rijkste aspecten voor dit project. De sleufstabili-teit bepaalt in belangrijke mate de uitvoerings-risico’s en de maakbaarheid van het concept vaneen inpakking met diepwanden. De hoge funde-ringsdruk (gemiddeld 250 kPa) onder de poer incombinatie met een zo kort mogelijke afstand tus-sen diepwand en poer om de doorstroming zo minmogelijk te belemmeren, maken de sleufstabili-teits-analyse belangrijker dan bij een gemiddeldproject.

De systeemstijfheid is van belang omdat de maat-gevende belastingen op de pijlers voortkomen uitrem- en aanzetbelastingen. Als het ‘systeem’ vanpijler met grond voor en na aanpassing min ofmeer gelijk is, is er geen noodzaak tot het aanpas-sen van de in het spoor aanwezige compensatie-lassen en de tussen brugligger en pijler aanwezigevasthoudconstructies.Voor beide aspecten is het 3D gedrag van degrond doorslaggevend. Het rekenen met 3D modellen is (nog) niet altijd praktisch, zodat insommige fasen ook van 2D modellen moet wor-den uitgegaan. De vertaling van de 3D situatienaar een 2D vereenvoudiging is daarom ook in ditproject belangrijk geweest.

Omdat de spreiding van de eigenschappen van debetonnen funderingsplaten behoorlijk grootbleek te zijn, zijn de sleufstabiliteits- en stijfheids-berekeningen dubbel uitgevoerd: met een volle-dig granulaire poer en met een poer van (lagesterkte) beton.

SleufstabiliteitAanvankelijk werd rekening gehouden met grond-verbetering (jetgrouten) om aan voldoende sleuf-stabiliteit te komen. Nadere analyse van degrondeigenschappen (hoge sterkte en stijfheid)en de mindere kwaliteit van de betonnen funde-ringsplaat, maakten grondverbetering minderaantrekkelijk. De verwachte toename van desterkte zou beperkt zijn, terwijl bij het maken vangrote jetgroutvolumes soms lastig te voorspellenvervormingen op kunnen treden die een extra risico zouden vormen voor de kwetsbare funde-ringsplaat. Ook zouden uitstulpingen aan de jetgroutkolommen stagnatie of afwijking van dehelling tijdens het graven van de diepwandenkunnen veroorzaken.Het doel van de sleufstabiliteitsberekeningen was


Figuur 6 – Berekeningsresultaat sleufstabiliteit.

Figuur 5 – Grond-wig in DIN 4126sleufstabiliteits-beschouwing.


daarom om aan te tonen dat de stabiliteit kon wor-den gewaarborgd zonder grondverbetering.Een veelgebruikt rekenprogramma om de stabiliteitvan een diepwandsleuf te analyseren is GGUTrench,dat een praktische implementatie biedt van de DIN4126 rekenregels voor diepwand sleufstabiliteit. Inde DIN 4126 wordt uitgegaan van het afschuivenvan een wigvormige grondmoot (figuur 5).

In GGUTrench is in het verrekenen van de boven-belasting een optie beschikbaar om het positiefeffect van een bovenbelasting op de korrelspan-ningen en dus op de effectieve schuifsterkte vande grond uit of (deels) aan te zetten. Als er bijvoor-beeld sprake is van een sleuflengte groter dan deafmetingen van een bovenbelasting, dan zal debovenbelasting (als die zich naast het midden vande sleuf bevindt), wel een aandrijvend effect heb-ben op het afschuiven van de grondwig in de sleufmaar geen of nauwelijks positief effect op de effectieve schuifsterkte van de ‘zijvlakken’ van de grondwig. In dit project is de lengte van de poer met 20 m aanzienlijk groter dan de sleuf-lengte (3 m) zodat in dit geval mag worden gere-kend met de hogere schuifsterkte langs de ‘zij-vlakken’ van de grondwig die het gevolg is van dehogere effectieve korrelspanningen die volgen uit de funderingsdruk van de poer.

Vanwege het benodigde doorstroomprofiel vande nevengeul is door Rijkswaterstaat een maxi-male breedte (haaks op de stroomrichting) van deinpakking vastgelegd van 16 m. Aangezien de poerin die richting 10 m breed is blijft er per zijde 3 mover voor de diepwand en een bufferzone tussendiepwand en poer. Om voldoende stijfheid van dewand te verkrijgen is voor een diepwanddikte van

1,5 m gekozen. De ruimte die tussen poer en diep-wand over blijft is daarmee 1,5 m. Uit de sleufsta-biliteitsberekeningen met GGUTrench (figuur 6) enuit handberekeningen voor boogwerking, volgtdat deze buffer voldoende groot is als de sleuf-lengte beperkt blijft tot 3 m.

Een pijler met diepwanden is eveneens in Plaxis 3Dgemodelleerd (figuur 7). Elk paneel is gesimuleerdmet een ontgravingsfase en betonneringsfase.

De met Plaxis 3D berekende veiligheidsfactorenvoor een openstaande sleuf kwamen goed over-een met de door GGUTrench berekende veilig-heidsfactoren. Het rekenen met Plaxis 3D staatook analyse van vervormingen en stijfheden toe,terwijl GGUTrench daar niet op in gaat.Het effect van de kwaliteit van de poer op desleufstabiliteit bleek relatief beperkt te zijn: mid-den onder de granulaire poer zijn de funderings-drukken aanzienlijk hoger dan bij een betonnenpoer maar deze spanningsconcentratie bevindtzich op grotere afstand van de diepwandsleuf. Debetonnen poer spreidt de belastingen weliswaarbeter maar brengt ze ook dichterbij de diepwand-sleuf. Per saldo leverde de granulaire poer een netiets lagere sleufstabiliteit op.

Daarnaast zijn ook de korrelgrootteverdelingengeanalyseerd om verlies van bentoniet in de grovelagen te kunnen inschatten. De grindlagen op lo-catie bleken voldoende fijne fractie te bevattenom steunvloeistof goed te laten functioneren.

In de ontwerpfase zijn trillingsmetingen uitge-voerd om het effect van spoortrillingen op desleufstabiliteit in te schatten.

De trillingen nemen duidelijk toe naarmate erhoger aan de pijler wordt gemeten (meer vrijheids-graden en dichter bij de trillingsbron). Ook is ereen goede correlatie tussen rijsnelheid en geme-ten trillingen. Het type trein heeft in dit gevalslechts beperkte invloed op de gemeten trillingen.De door het treinverkeer veroorzaakte trillingen in de ondergrond kunnen worden vertaald naareen afname van de effectieve sterkte van degrond. Op de maatgevende frequentie (55 Hz) wasde maximale gemeten trilling 0,3 mm/s. Dit komtovereen met een versnelling van 0,1 m/s2.Verrekend met de valversnelling van ca 10 m/s2,wordt een reductie van de effectieve hoek van inwendige wrijving verkregen:

waarin:afname_Φ afname van de effectieve

hoek van inwendige wrijvingahorizontaal horizontale versnelling (m/s2)averticaal verticale versnelling (m/s2)Dit komt neer op een afname van de effectievehoek van inwendige wrijving van 0,6°.

Afgezien van de (geringe) invloed op de sleufsta-biliteit, is er het lastiger te kwantificeren effectvan de trillingen op de vervormingen. Ondanks dekleine rekken als gevolg van de trillingen kan tocheen doorgaande vervorming worden verwacht alsde sleuf langere tijd open staat. Bij elke treinpas-sage kunnen de vervormingen fractioneel toene-men. Het is daarom van belang de sleuven zo kortmogelijk open te hebben staan.

SysteemstijfheidOm van tevoren aan te tonen dat de stijfheid van


NIEUWE VO ETEN VOOR DE SPOORBRUG OVER DE WA AL BIJ NIJMEG EN

Figuur 8 – Weergave Plaxis 3D model.

Figuur 7 – Voorbeeld van een rekenresultaatmet diepwandsleuven in Plaxis 3D.


het systeem niet of nauwelijks wijzigt was voor ditproject het 3D effect van doorslaggevend belang.Als de poer als oneindig lange strook met aanbeide zijden diepwanden zou zijn gemodelleerd,dan zou de funderingsbelasting zijn overschat. Depoer is namelijk niet oneindig lang en draagt ookaan de korte zijden belasting af op de omgeving.Ook zou de samenwerking van de tegenover elkaarliggende diepwanden, via de ‘kopwanden’ nietzijn meegenomen. Als gevolg daarvan zou de be-rekende systeemstijfheid onrealistisch laag zijngeworden.

Daarom is een pijler volledig in 3D gemodelleerd(hetzelfde model is gebruikt om de sleufstabiliteitaf te schatten).Met dit model kon niet alleen het grondspannin-gen deel van het installatie effect van de diepwan-den worden gesimuleerd, maar ook het gedragtijdens het toekomstig vrijbaggeren en het gedragvan de pijler onder de horizontale rem- en aanzet-belastingen.

Uit de Plaxis berekeningen blijkt dat tijdens hetgraven van de diepwanden weliswaar zettingenoptreden, maar dat de stijfheid van de ondergrondvrijwel niet wijzigt en zelfs iets toe kan nemen. Dat


Figuur 9 –Berekeningsresultaat eindsituatie met Plaxis 3D model.

Figuur 10 –‘Oneindig’ lange

strook (2D situatie,in Plaxis 3D benaderd).

Figuur 11 –Poer met

realistische afmetingen

(3D)

Figuur 12 –Diepwandenpijler 1 gereed.


gedrag is gunstig voor het opneembaar zijn van deaanzet- en remkrachten.De invloed van de poer (granulair of beton) op hetvervormingsgedrag is vrij groot. De berekendezettingen zijn voor de granulaire poer meer dandubbel zo groot als voor de betonnen poer. Inbeide gevallen zijn de verwachte totale zettingenacceptabel.

De spanningsspreiding en de onderlinge samen-hang wordt dan weliswaar goed berekend doorPlaxis 3D, het herleiden van momenten en dwars-krachten is echter minder eenvoudig, laat staaneen UGT bepaling van deze krachten.

Voor een BGT/UGT bepaling van de momenten endwarskrachten is daarom een vertaling gemaaktnaar 2D rekenmodellen, waarbij de berekende ver-vormingen in de BGT situatie steeds zijn vergele-ken met de vervormingen in het 3D model. Om defunderingsdruk in 3D naar 2D te vertaling is ge-bruik gemaakt van een Plaxis 3D model waarin hetverschil tussen ‘oneindige’ strook (figuur 10) enpoer (figuur 11) is afgeschat.

Als de funderingsdrukken met 30% worden gere-duceerd, wordt in dit geval een realistische 2D be-

nadering verkregen. Met deze funderingsdrukkenzijn DSheet, PCSheetPileWall en Plaxis 2D bereke-ningen uitgevoerd om de momenten en dwars-krachten in de BGT/UGT situatie te bepalen.

Het door Gerrit Wolsink geschreven rekenmodelPCSheetPileWall (http://members.ziggo.nl/wol-sink/) is een erg nuttige ontwerptool geblekenvoor diepwanden, omdat de transitie van onge-scheurde naar gescheurde stijfheid van de diep-wand kan worden afgetast. Het programmabepaalt iteratief de stijfheid op basis van het M-κdiagram van de opgegeven wand (met wapenings-configuratie). Het verdient aanbeveling om bij hetontwerp van een diepwand eerst met PCSheetPi-leWall het stijfheidsgedrag van de wand te simu-leren, waarna (indien van toepassing) de plaat-selijk lagere (deels gescheurde) EI in de andereprogramma’s kan worden gebruikt.

ConclusiesOp korte afstand van een zwaar belaste funderingop staal kunnen diepwanden worden gemaakt,mits de sleufstabiliteit zowel met een EEM als ana-lytisch (DIN 4126) model voldoende is.De berekende stabiliteit van de DIN 4126 bereke-ningen komt goed overeen met de met Plaxis 3D

berekende sleufstabiliteit.Met de 3D berekeningen is aangetoond dat deaangepaste constructie naar verwachting nage-noeg dezelfde systeemstijfheid biedt als de oor-spronkelijke situatie, zodat de bovenbouw van debrug niet hoeft te worden aangepast.

Bij het aanpassen van bestaande constructies iscontrole van de (materiaal-) kwaliteit essentieel.Niet alleen kunnen materialen in de tijd de-graderen, er kan ook sprake zijn van een ander materiaal en afwijkingen tussen ontwerp en uit-voering.

Bij het analyseren van het gedrag van het systeemonder verticale en horizontale belastingen, is hetrekenen met 3D Plaxis nuttig. Voor het bepalenvan de momenten en dwarskrachten in diepwan-den is het gebruik van 2D modellen praktischer.Het programma PCSheetPileWall is bij het ont-werp van diepwanden zeer handig omdat daarinhet overgaan van een ongescheurde naar een gescheurde stijfheid van de diepwand automa-tisch kan worden beschouwd. De zo verkregen verdeling van de stijfheid over de hoogte van de diepwand kan worden gebruikt in andere rekenmodellen. �


NIEUWE VO ETEN VOOR DE SPOORBRUG OVER DE WA AL BIJ NIJMEG EN

Figuur 13 – Werk in uitvoering.


InleidingStowa onderzoekt de consequenties van het toe-passen van ongedraineerde schuifsterkte in ma-crostabiliteitsanalyses voor boezemkaden. Hier-voor zijn door zes waterschappen case-studies ge-daan. De uitwerking van de cases is verzorgd doorde betrokken waterschappen, met ondersteuningvan diverse ingenieursbureaus. Deltares heeft hetonderzoek begeleid.

Aanleiding voor dit Stowa-onderzoek vormt eennieuwe methode voor het toetsen van macrosta-biliteit van primaire waterkeringen, die binnen hetonderzoeksprogramma WTI2017 van Rijkswater-staat door Deltares wordt ontwikkeld. Ten op-zichte van primaire keringen is bij boezemkaden

vaak sprake van betrekkelijk lage effectieve span-ningen. Vanwege dit verschil zijn de consequen-ties van het toepassen van deze nieuwe toets-methode voor macrostabiliteit specifiek voor boe-zemkaden door Stowa onderzocht.

In de nieuwe toetsmethode voor macrostabiliteitwordt uitgegaan van de bezwijksterkte van gronden – wanneer de belastingsituatie daarvoor aan-leiding geeft – van ongedraineerd grondgedrag.Met deze punten is de nieuwe rekenregel principi-eel afwijkend van de vigerende werkwijze. Dezehuidige werkwijze voor de macrostabiliteittoetsvoor waterkeringen gaat uit van de effectievesterkteparameters cohesie en hoek van inwendigewrijving en is met name gebaseerd op de celproef.

Deze werkwijze werd ontwikkeld voor het beoor-delen van de macrostabiliteit van boezemkaden(boezemkade-onderzoek door het Centrum On-derzoek Waterkeringen (COW)). Later werd dezewerkwijze ook toegepast voor het ontwerpen entoetsen van dijken. Inmiddels wordt de celproefniet meer uitgevoerd en voorzien de recentsterichtlijnen van het Expertise Netwerk Waterveilig-heid (ENW) alleen in veiligheidsfactoren voorschuifsterkteparameters uit triaxiaalproeven.

Het ongedraineerd gedrag van klei- en veenlagenis een belangrijk aspect van het grondgedrag. Taludafschuivingen treden meestal snel op, bin-nen enkele uren of een dag. In deze korte periodevertoont klei en veen bij afschuiven ongedraineerd


Ir. H. van HemertSTOWA, programmaleider

Regionale waterkeringen

Ing. T.A. van DuinenDeltares, adviseur/onderzoeker

Stabiliteitsanalyses metongedraineerde schuif-

sterkte voor regionale waterkeringen

Tabel 1 – Overzicht van de onderzochte cases.

Vervorming en scheuren in de waterkering en de weg.

Maatgevende situatie gecreëerd door boezempeil tot MBP op te hogen, waarbijkunstmatig werd beregend. Hierbij geen bezwijken of tekenen van enige vervorming.

Fors veenvolume in het kadelichaam, kade is steil en hoog, reeds ondergrondinfo aanwezig.

Binnenwaartse stabiliteit onvoldoende bij toetsing.

In 2011 onderzocht in een pilotonderzoek van WF.

Handmatig gebouwde kade (dus kleikern opveen). Scheurvorming bij extreme droogte. Instabiliteit uit het verre verleden bekend.

Onvoldoende

Onvoldoende

Net onder normwaarde (F=0,81)

Onvoldoende

Recent aangelegde kade.

Stabiliteit is relatief hoog

Bijleveldse kade te Kockengen

Oudelandsdijk te Purmerland

Linker Rottekade te Bergschenhoek

Boezemkade in het Grote- of Achterwaterschap nabij Bleskensgraaf

Kade langs de Tjonger te Schoterzijl

Kade langs de Berkelse Zweth te Berkel en Rodenrijs

Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden (HDSR)

Hoogheemraadschap Hollands Noorder-kwartier(HHNK)

Hoogheemraadschap Schieland en de Krimpenerwaard (HHSK)

Waterschap Rivierenland (WSRL)

Wetterskip Fryslân (WF)

Hoogheemraadschap Delfland

H = 1,5 à 2,0 mTalud 1:1,5Kleikade op veen

H = 2,5 mTalud 1:2,5Kleikade op veen en klei

H = 5,0 mTalud 1:2,3Klei op veen

H = 3,0 mTalud 1:2,5Kleikade op veen en klei

H = 2,0 mKleikade op veen

H = 5,0 mKleikade op veen en klei

Case Beheerder Kenmerken kade Aanleiding keuze case Oordeel toetsing



gedrag. Dit is het gevolg van de lage doorlatend-heid van deze materialen. Door het deformeren enafschuiven ontstaan wateroverspanningen die nietvoldoende snel kunnen dissiperen. Deze water-overspanningen reduceren de mobiliseerbareschuifsterkte. Omdat ongedraineerd gedrag bijbezwijken van grond niet mag worden uitgesloten,moet voor macrostabiliteitsanalyses ongedrai-neerd grondgedrag worden beschouwd.

CasesZes waterschappen hebben het belang van de con-sequentie-analyse onderkend en zijn bereid ge-vonden in het onderzoek te participeren. Dezewaterschappen hebben een case vanuit het eigenbeheersgebied aangereikt en hebben voor dezelocaties veld- en laboratoriumonderzoek laten uit-voeren.

Een overzicht van de participerende waterschap-pen en de door hen aangeleverde cases is weerge-geven in tabel 1. In tabel 1 zijn ook enkelekarakteristieken van de cases vermeld.

Beoordeling macrostabiliteit casesVoor het beoordelen van de macrostabiliteit vanboezemkaden en regionale waterkeringen kunnende volgende scenario’s worden onderscheiden:1. Gemiddelde dagelijkse situatie met normaal

boezempeil en normale neerslagdebieten en eengemiddeld niveau van het freatisch vlak in dekade.

2. Maatgevende situatie met maatgevend boe-zempeil (MBP) en grote neerslagdebieten en eenhoog niveau van het freatisch vlak in de kade.

3. Situatie met grote droogte met normaal boe-zempeil en een laag niveau van het freatisch vlakin de kade.

4. Snelle val van de waterstand in de boezem (bui-tenwaartse macrostabiliteit).

5. Situatie tijdens de uitvoering van kadeverbete-ringswerken (uitvoeringsstabiliteit).

De scenario’s 2, 3 en 4 zijn onderzocht voor de zescases. Bij de scenario’s 2, 3, 4 en 5 is het goeddenkbaar dat een eventuele taludinstabiliteit zichsnel voltrekt (binnen enkele uren). Het grondge-drag is in dat geval ongedraineerd. Bij deze scena-rio’s is daarom het beschouwen van ongedrai-neerd grondgedrag in de macrostabiliteitsanaly-

ses relevant. Bij scenario 1 wordt bij een marginaleof onvoldoende taludstabiliteit langzaam defor-meren van de kade verwacht. In dat geval is het be-zwijkgedrag van de grond gedraineerd. Omdatzowel de belastingsituatie op een kade als hetgrondgedrag verschillend zijn bij de scenario’s,moet de taludstabiliteit voor alle scenario’s wor-den onderzocht. Het beoordelen van de dagelijksegemiddelde situatie is niet voorgeschreven in dehuidige toetsschema’s, maar is voor boezemkadenwel relevant.

Het veld- en laboratoriumonderzoek voor de con-sequentieanalyse bestond uit sonderingen, bols-onderingen, boringen met ongestoorde monster-name, waterspanningsmetingen, triaxiaalproevenop klei, direct simple shear proeven op veen, con-stant rate of strain proeven en classificatieproe-ven. Dit onderzoek is uitgevoerd volgens hetprotocol voor het uitvoeren van geotechnische la-boratoriumproeven, dat recent door Stowa en Del-tares is opgesteld [1].

Op basis van het veld- en laboratoriumonderzoekzijn de ondergrond en de waterspanningen ge-schematiseerd en zijn grondparameters bepaald.Voor het afleiden van de karakteristieke waardenen rekenwaarden van de schuifsterkteparametersvan de grondlagen zijn vaste waarden voor de va-riatiecoëfficiënten en een fictief aantal van tienproeven toegepast. Dit om te voorkomen dat de

beperkte hoeveelheid proefresultaten per casehet resultaat van de consequentie-analyse te veelzou beïnvloeden. De variatiecoëfficiënten zijn ge-baseerd op ervaring uit het WTI-onderzoek. Er zijnindicatieve partiële veiligheidsfactoren toegepastvoor de schuifsterkteparameters volgens denieuwe toetsmethode. Deze veiligheidsfactorenzijn afgeleid in het WTI-onderzoek, maar nog nietdefinitief en niet officieel vastgesteld.

Voor alle scenario’s zijn zowel stabiliteitsbereke-ningen volgens de nieuwe toetsmethode uitge-voerd (zowel met gedraineerde schuifsterkte alsmet ongedraineerde schuifsterkte) als berekenin-gen volgens de vigerende werkwijze met cohesieen hoek van inwendige wrijving, op basis van de bijde waterschappen beschikbare proevenverzame-lingen, die volgens de vigerende leidraden entechnische rapporten zijn opgesteld.

De glijvlakberekeningen zijn uitgevoerd met hetBishop glijvlakmodel en het glijvlakmodel Spen-cer-Van der Meij. De berekende evenwichtsfacto-ren zijn getoetst aan een schadefactor van 0,9 of1,0, afhankelijk van de kadeklasse, en aan eenoverall veiligheidsfactor van 1,3, waar het om be-rekeningen met verwachtingswaarden van deschuifsterkte gaat.

Karakterisering grondgedragBij het uitvoeren van macrostabiliteitsanalyses

SamenvattingBij het analyseren van de macrostabiliteit van taluds van regionale waterkeringenleidt het toepassen van de ongedraineerde schuifsterkte voor klei- en veenlagentot hogere stabiliteitsfactoren dan het toepassen van de gangbare effectieveschuifsterkteparameters cohesie en hoek van inwendige wrijving. Dit is het resul-

taat van een consequentieanalyse, die is uitgevoerd door Stowa, Deltares, zes wa-terschappen en ingenieursbureaus. Uit de consequentieanalyse, waarvoor zesboezemkaden zijn onderzocht, kan worden geconcludeerd dat het rekenen metongedraineerde schuifsterkte kansrijk is voor het toetsen van boezemkaden.

Figuur 1 –Karakterisering

van de schuifsterkte

volgens hetCritical State

Soil Mechanicsraamwerk

(CSSM).


wordt in de huidige adviespraktijk uitgegaan vanhet volgende model om de sterkte van de grond tebepalen:

� = c’ + σ’v tan �’ (1)

Hierin zijn:� maximaal mobiliseerbare

schuifsterkte (kPa),c’ cohesie (kPa),σ’v verticale effectieve spanning

(korrelspanning) (kPa),

�’ hoek van inwendige wrijving (º).

De cohesie c’ en de hoek van inwendige wrijving�’ worden in de huidige praktijk afgeleid uit triaxi-aalproeven (meertraps of enkeltraps procedure en2% à 5% verticale rek) of uit celproeven.

In de nieuwe toetsmethode voor macrostabiliteitvan dijken wordt uitgegaan van het zogenaamdeCritical State Soil Mechanics raamwerk (CSSM) [2][3]. In dit raamwerk wordt bij de beschrijving van

de schuifsterkte van de grond onderscheid ge-maakt tussen de pieksterkte en de critical stateschuifsterkte en tussen normaal geconsolideerdgedrag en overgeconsolideerd gedrag van degrond (zie figuur 1).

De critical state van de grond is een belangrijk as-pect. Voor het beoordelen van taludstabiliteit isde critical state van de grond een goede maat vande sterkte van de grond. In een validatie studievoor het eerder genoemde WTI-project is dit ookvastgesteld voor diverse Nederlandse dijken. Debezwijkomhullende voor de critical state van degrond wordt als volgt gedefinieerd:

�cs = σ’v tan �’cs (2)

Hierin zijn:�cs mobiliseerbare schuifsterkte op de

critical state line (kPa),σ’v verticale effectieve spanning

(korrelspanning) (kPa),�’cs hoek van inwendige wrijving van

de critical state line (º).

In deze definitie van de bezwijkomhullende vande critical state speelt cohesie geen rol. In hetCSSM-raamwerk is cohesie het gevolg van over-consolidatie. De grond is overgeconsolideerdwanneer de grensspanning σ’p hoger is dan deverticale effectieve spanning σ’v. Wanneer grondovergeconsolideerd is, heeft de grond cohesie (bijde pieksterkte). Wanneer de grond normaal ge-consolideerd is, heeft de grond geen cohesie. Bijeen toenemende overconsolidatie en een toe-nemende grensspanning wordt ook de cohesie c’phoger (zie figuur 1). Voor het definiëren van de be-zwijkomhullende van de pieksterkte van overge-consolideerde grond, is de cohesie c’p van belang. Voor het definiëren van de bezwijkom-hullende van de critical state sterkte van de grondis cohesie niet van belang.

Voor het beoordelen van de taludstabiliteit kanongedraineerd gedrag van de grond relevant zijn,namelijk wanneer een belastingverandering opeen grondlichaam snel plaats vindt. De mate vanoverconsolidatie is bepalend voor de ongedrai-neerde schuifsterkte su die door de grond kanworden gemobiliseerd. De ongedraineerde schuif-sterkte van de grond wordt als volgt bepaald [4]:

� = su = σ’v0 (su/σ’v)nc OCRm, met OCR = σ’p / σ’v0 (3)

Hierin zijn:� mobiliseerbare schuifsterkte (kPa),su ongedraineerde schuifsterkte (kPa),σ’v0 in situ effectieve verticale spanning

(korrelspanning) (kPa),


Figuur 2a, b –Gedrag van grondweergegeven binnenhet Critical State SoilMechanics raamwerk.a De grond is overgeconsolideerd(OCR > 1,0). b De grond normaalgeconsolideerd (OCR = 1,0).

Figuur 3 –Bezwijkomhullendenvoor Hollandveen onder de kade bij de HHNK case.


(su/σ’v)nc normaal geconsolideerde ongedraineerde schuifsterkteratio (-),

OCR overconsolidatieratio (-),m sterkte toename exponent (-),σ’p grensspanning (kPa).

De sterkte toename exponent m bepaalt in welkemate de overconsolidatieratio OCR doorwerkt opde ongedraineerde schuifsterkte. De exponent mligt tussen 0,5 en 1,0. Voor de meeste kleisoortenis de waarde van m hoog, ongeveer tussen 0,7 en1,0, met name bij lage waarden voor OCR [4] [5].

In figuur 2 is het ongedraineerde gedrag van grondweergegeven binnen het critical state raamwerk.In figuur 2a is de grond overgeconsolideerd (OCR> 1,0). In figuur 2b is de grond normaal geconsoli-deerd (OCR = 1,0). De actuele effectieve verticalespanning σ’v is in de Figuren 2a en 2b gelijk. Ondanks dat het niveau van de actuele effectieve verticale spanning σ’v in beide figurengelijk is, is het niveau van de ongedraineerdeschuifsterkte � = su in figuur 2a hoger dan in figuur2b. De overconsolidatieratio OCR is de oorzaakvan dit verschil.In het computerprogramma D-Geo Stability (envoorheen Mstab) wordt (vooralsnog in de huidigeversie) met een vereenvoudigde vorm van formule(3) gewerkt:

� = su = (σ’v0 + POP) (su/σ’v)nc = σ’p (su/σ’v)nc (4)

De formules (3) en (4) zijn aan elkaar gelijk wanneerm = 1, want (σ’v0 + POP) = σ’p = σ’v0 × OCR. POP is de Pre Overburden Pressure =σ’p - σ’v0 (kPa). Wanneer m < 1 wordt de ongedrai-neerde schuifsterkte su met formule (4) iets over-schat.Ter illustratie van het voorgaande zijn in figuur 3

de bezwijkomhullenden voor Hollandveen onderde kade bij de HHNK case weergegeven. Het gaatom de bezwijkomhullenden volgens de vigerendewerkwijze, de eindwaarde van de normaal gecon-solideerde hoek van inwendige wrijving en opbasis van de ongedraineerde schuifsterkte. Bij delagere spanningen geeft de werkwijze met onge-draineerde schuifsterkte duidelijk een hogere be-zwijkomhullende. De hogere mobiliseerbare schuif-sterkte bij lage spanningen wordt veroorzaaktdoor de bijdrage van de grensspanning.

ResultatenIn de Figuren 4 tot en met 7 zijn de berekenings-resultaten voor alle cases en de verschillende scenario’s weergegeven.

Voor alle cases is met ongedraineerde schuif-sterkte een stabiliteitsfactor berekend die ruim-schoots hoger is dan de stabiliteitsfactor op basisvan de gangbare aanpak. Dit kan worden verklaarddoor de bijdrage van de grensspanning. De onge-draineerde schuifsterkte is onder andere afhanke-

lijk van de grensspanning (zie formule 3). De grens-spanning is vaak in de orde van twee maal zo hoogals de effectieve verticale spanning. Dit resulteertin een hogere mobiliseerbare schuifsterkte (zie Figuur 3) en ook in een hogere stabiliteitsfactor.

De berekende stabiliteitsfactoren met de gang-bare c’ en �’ benadering zijn voor de cases HHSK,HHNK, HDSR lager dan de toetsnorm (figuur 4).Voor de case WSRL is bij de toetsing ook een stabiliteitsfactor berekend lager dan de toets-norm. Het lokale onderzoek voor deze consequen-tieanalyse heeft voor deze case geresulteerd ineen gunstiger schematisatie van de grondopbouwen waterspanningen, waardoor de berekende stabiliteitsfactor met de gangbare c’ en �’ bena-dering nu hoger is dan de toetsnorm.

Uitgaande van ongedraineerde schuifsterkte vol-doet de berekende stabiliteitsfactor voor vrijwelalle cases aan de norm. Uitzondering is de caseHHSK, met respektievelijk een berekende en ver-eiste stabiliteitsfactor van 0,96 en 1,0.


STABILITEITSANALYSES MET ONGEDRAINEERDE SCHUIFSTERKTE VOOR REGIONALE WATERKERINGEN

Figuur 4 – Berekende stabiliteitsfactoren voor het scenario hoogwater. Figuur 5 – Berekende stabiliteitsfactoren voor het scenario droogte.

Figuur 6 –Berekende stabiliteits-

factoren voor het scenario val

buitenwater.


Met de berekeningen met een hoek van inwendigewrijving wordt beoogd de lange termijn stabiliteitte beoordelen. Voor de cases HHSK en HHNK is deberekende stabiliteitsfactor lager dan de toets-norm. Echter de berekeningen met rekenwaardevan de hoek van inwendige wrijving zijn uitge-voerd met MBP. Voor de analyse van de lange ter-mijn stabiliteit mag het streefpeil als uitgangspuntworden gekozen. Hier is dus nog wat ruimte in de uitgevoerde analyses.

Voor het scenario droogte zijn berekeningen uit-gevoerd met streefpeil en met een verlaagd volu-megewicht van de veenlagen, voor zover dezeboven het freatisch vlak liggen en niet zijn afge-dekt door een kleilaag. Ook voor het droogte-scenario zijn de stabiliteitsfactoren op basis vanongedraineerde schuifsterkte hoger tot ruimhoger dan de stabiliteitsfactoren op basis van devigerende werkwijze. De stabiliteitsfactoren vanalle uitgevoerde berekeningen zijn hoger dan detoetsnorm, evenals bij de analyses met hoek vaninwendige wrijving (figuur 5). Hieruit kan wordenafgeleid dat de stabiliteit tijdens droogte van de onderzochte kades voldoende is.

Voor het scenario snelle val van de buitenwater-stand geldt dat voor alle cases de berekening metongedraineerde schuifsterkte een hogere stabili-teitsfactor geeft. De berekeningen laten tevenszien dat de stabiliteit voor de meeste cases vol-doende is gewaarborgd (figuur 6). Dit geldt vooralle karakteriseringen van de schuifsterkte. Uit-zondering is de case HHNK, waarbij de buiten-

waartse stabiliteit alleen voldoende is met de berekening op basis van ongedraineerde schuif-sterkte.

De hiervoor gepresenteerde berekeningsresulta-ten zijn gebaseerd op het Spencer-Van der Meijschuifvlakmodel. Alle berekeningen zijn ook uit-gevoerd met het Bishop schuifvlakmodel. HetSpencer schuifvlakmodel geeft stabiliteitsfacto-ren die ongeveer gelijk zijn aan de stabiliteitsfac-toren volgens het Bishop schuifvlakmodel of tot10 à 15% lager liggen (figuur 7). De lagere stabili-teitsfactoren van het Spencer-model worden ver-oorzaakt door het meenemen van de horizontalekrachten in de evenwichtsbeschouwing en de vrijevorm van het schuifvlak.

Conclusies en vervolgHet uitgevoerde onderzoek heeft aangetoond datvoor boezemkaden met de nieuwe toetsmethodevoor macrostabiliteit een hogere schuifsterkte kanworden toegekend aan de grondlagen. Voor allecases leidt de nieuwe toetsmethode tot een gun-stiger beoordeling van de macrostabiliteit van dekaden dan de vigerende werkwijze. Dit is een op-merkelijk resultaat, omdat in de eerder genoemdevalidatie-studie voor het WTI-onderzoek voor pri-maire keringen een gevarieerder en minder gun-stig effect is gevonden. Dit verschil in resultatenkan worden verklaard door de relatieve bijdragevan de grensspanning in de stabili- teitsberekenin-gen. In kades bij relatief lage spanningen is het ef-fect van de grensspanning groter dan bij primairekeringen waar de effectieve spanning meestal

hoger ligt. Uit de uitgevoerde consequentieana-lyse kan worden geconcludeerd dat de nieuwetoetsmethode leidt tot een hogere berekende sta-biliteitsfactor voor boezemkaden. Dit gunstigerbeeld van de stabiliteit sluit aan bij de ervaringenvan de beheerder en in zekere zin de bewezensterkte.

Het toepassen van de nieuwe toetsmethodevraagt een investering in parameterbepaling. Ditbetreft het uitvoeren van veld- en laboratorium-onderzoek, maar daarnaast moeten waterschap-pen en ingenieursbureau’s ook leren omgaan met de nieuwe manier van uitvoeren van veld- enlaboratoriumonderzoek en de interpretatie entoepassing hiervan. Deze consequentieanalyseheeft daar een mooie aanzet voor gegeven, omdatverschillende waterschappen, ingenieursbureau’sen grondonderzoeksbureau’s betrokken zijn geweest.

Stowa is voornemens te werken aan een verdereuitwerking van de toetsmethode. Hierbij vraagtonder andere de parameterbepaling in het veld en in het laboratorium nog verdere aandacht. Ookde inpassing in de veiligheidsbenadering zal eenplaats krijgen in het vervolgonderzoek.

DankwoordAlle betrokkenen van waterschappen, ingenieurs-bureaus en grondonderzoeksbureaus wordenhartelijk bedankt voor hun inbreng in het project

en de plezierige samenwerking.

Referenties[1] Greeuw, G., Duinen, T.A. van, Essen, H.M.van. Protocol Laboratoriumonderzoek voor toetsingmacrostabiliteit van dijken. Geotechniek, jaargang17, nummer 3, juli 2013.[2] Schofield, A.N. and Wroth, C.P. Critical StateSoil Mechanics. McGraw Hill, Maidenhead, 1968. [3] Wood, D.M. Soil Behaviour and Critical StateSoil Mechanics. Cambridge University Press, Cambridge. 2007.[4] Ladd, C.C. Stability evaluation during stagedconstruction: 22nd Terzaghi Lecture. Journal ofGeotechnical Engineering, ASCE, 1991, 117(4),537-615.[5] Jardine, R.J. and Hight, D.W. Laboratory andField Techniques for obtaining design parameters.Embankments on soft ground, Public Work ResearchCenter, Athens, Chapter 4, pp 245 – 296. �


Figuur 7 – Berekende stabiliteitsfactoren met het Bishop glijvlakmodel en het Spencer glijvlakmodel.


InleidingIn 2007 is men in Nederland begonnen met de toe-passing van sensoring bij dijken. Er is uitgebreidgeëxperimenteerd om te kijken of sensoring eenwaardevolle bijdrage kan leveren bij een nieuwemanier van dijkbeheer. Tijdens de experimenten isdiverse malen gebleken dat dijken later bezwijkendan we uit onze huidige theoretische kennis voor-spellen. In de praktijk is dit zichtbaar bij water-schappen die grote strekkingen dijken theoretischaf moeten keuren terwijl uit de praktijk blijkt datveel van deze dijken prima voldoen.Sensoring bij dijken heeft de rol op zich genomenom het gat tussen theorie en praktijk te dichtenmiddels het aloude adagium ‘meten is weten’. Totop heden was er geen directe link te leggen tussende sensormetingen en een optimalisatie van eendijkontwerp. De in dit artikel voorgestelde me-thode legt een directe link tussen sensormetingenen de optimalisatie van grondparameters en daar-mee het dijkontwerp. De methode is gebaseerd opeen gemodificeerde versie van de TAW rappor-tage ‘bewezen sterkte voor rivierdijken’ [1].

Toepassing sensormetingen voor bewezen sterkteIn juni 1996 is er door destijds de TAW (TechnischeAdviescommissie voor de Waterkeringen, tegen-woordig het ENW, Expertise Netwerk Watervei-ligheid) een rapport verschenen voor de bepalingvan actuele sterkte van rivierdijken. In dit rapportwordt een handreiking gegeven om historischemeetwaarden te gebruiken om de bewezensterkte in een kering te kwantificeren. De methode is in figuur 1 schematisch samengevat.

Aan de basis van de initiële berekening van demaatgevende stabiliteitsfactor (�stab,0) liggen dein die berekening gebruikte cohesie (cini) en hoekvan inwendige wrijving (ϕini) van de grondlagen.Het basisprincipe van het TAW rapport is dat ereen situatie ontstaat waarbij de maatgevende toe-stand uit de initiële berekening overschredenwordt (bv. extreem hoogwater). Als deze goed gemeten en gedocumenteerd is kan dit gebruiktworden om bewezen sterkte te kwantificeren. Op basis van de initiële sterkteparameters wordteen berekening gemaakt met de gemeten waar-den tijdens de extreme situatie. De berekening levert een nieuwe stabiliteitsfactor (ɣstab,his) op dielager is dan �stab,0.Via de in het TAW rapport opgenomen formulekan vervolgens een correctiefactor voor bewezensterkte (�cor) bepaald worden:

(1)

�cor correctiefactor�d gevoeligheidsfactor / modelfactor�n schadefactor�stab,his laagst bekende (gemeten)

stabiliteitsfactor

De initieel berekende stabiliteitsfactor wordt ver-hoogd door gebruikmaking van de kennis dat dedijk een maatgevender toestand heeft doorstaan.De aangepaste veiligheidsfactor wordt bepaaldmet de volgende formule:

(2)

�stab,cor aangepaste stabiliteitsfactor�stab,0 initieel berekende stabiliteitsfactor

Om nu de initiële berekening aan de nieuwe stabi-liteitsfactor te fitten worden de sterkte eigen-schappen (ccor en ϕcor) van de door de glijcirkeldoorsneden grondsoorten iteratief aangepast totde stabiliteit uit de originele berekening voldoetaan �stab,cor. Hiermee is een directe relatie te leggen tussen his-torische metingen en een opwaardering vansterkte eigenschappen van de grondlagen waar de glijcirkel aanwezig is.

Modificaties methodeDe in het TAW rapport omschreven methode richtzich op primaire keringen waarbij een extreme situatie heeft plaatsgevonden die de maat-gevende situatie overschrijdt. Met geringe aan-passingen is deze methode geschikt voor secun-daire keringen die door sensoring gemonitordworden. In figuur 2 is de aangepaste methode geschematiseerd.

De nieuwe methode volgt dezelfde gedachtegangals de oude maar wijkt in een belangrijk onderdeelaf. De oude methode baseert zich op een toestandwaarin de dijk zwaarder is belast dan in de maat-gevende toestand. De nieuwe methode stelt datde sterkteparameters opgewaardeerd mogenworden op basis van de dagelijkse omstandig-heden waarna deze geoptimaliseerde parameterstoegepast worden om de maatgevende toestandte bepalen.

Hoewel dit een risico lijkt, is de methode toch veiliger dan dat hij was. Het verschil tussen dage-lijkse en maatgevende omstandigheden bij secun-daire keringen is zeer gering. Veelal komt het neer


Ing. R.D. van PuttenWaternet, Amsterdam

senior adviseur geotechnieken innovatie

Dijken optimaliserenmet sensoring

Figuur 1 – Schematisering van de TAW methode. Figuur 2 – Schematisering van de nieuwe methode.


op een extra verkeersbelasting, een geringe stijging van het boezempeil en een conservatief ingeschatte freatische lijn. Met langdurige senso-ring wordt in feite al continu gemeten aan een situatie die dicht bij de maatgevende toestandligt. Dit in tegenstelling tot de oude methodewaarbij een eenmalig sterk afwijkende toestandgebruikt wordt om sterkteparameters structureelte verbeteren. In het volgende deel van dit artikel wordt denieuwe methode praktisch toegepast bij één vande livedijken van Waternet.

Praktische toepassing - casus RingdijkIn 2010 is Waternet als één van de eerste water-schappen begonnen met de uitvoering van eenviertal ‘livedijken’ . In de periode tot 2011 zijn vierspecifiek gekozen secundaire keringen uitgerustmet een totaal van circa 80 sensoren die continude waterspanning, temperatuur en relatieve hoek-verdraaiing meten. Aan de basis van de locatie-keuze van de keringen lag het gebruik van delivedijken als referentiekader voor een groot deelvan alle dijken in het beheergebied van Waternet. Eén van de dijken die uitgerust is met deze senso-ren is de Ringdijk. Deze dijk is onderdeel van dedijkring die rondom de Watergraafsmeerpolder inAmsterdam loopt en is representatief voor een ty-pische stadsdijk met weinig ruimte voor verbete-

ring in verband met bestaande infrastructuur enbebouwing. In drie raaien op deze dijk zijn in to-taal 17 geobeads van de firma Alert Solutions ge-plaatst die sinds augustus 2011 continu meten. Infiguur 3 is de schematisatie van één van dezeraaien inclusief de locatie van de sensoren weer-gegeven.

Tijdens de toetsronde van 2012 is de Ringdijk af-gekeurd. De dijk wordt al tientallen jaren goed gemonitord door het uitvoeren van dijkinspectiesen toont geen tekenen van instabiliteit. Hier is duidelijk sprake van een gat tussen theorie enpraktijk.

SensormetingenDe geobeads meten bij de Ringdijk met een interval van één uur en sturen deze data vervol-gens via een telefonische verbinding door naar een centrale database. Via een webinterface zijndeze gegevens vervolgens met geringe vertragingbeschikbaar. In figuur 4 is het verloop van de gemeten waterspanning in één van de raaienweergegeven.

Vertaling van sensordata naar rekenmodellenVoor de methode is door de auteur software ont-wikkeld die sensordata aan de analytische reken-

modellen kan koppelen. De software is daarmee instaat om het model te voeden met de door de sen-soren gemeten waterdrukken en op deze wijze hethistorisch verloop van de waterdruk en bijbeho-rende veiligheidsfactor voor de macrostabiliteit tebepalen.

Aan de basis van de software ligt de rekensoft-ware DGeoStability van Deltares. Voor de Ringdijkis een schematisatie van de kering gemaakt waarin4 waterlijnen opgenomen zijn die representatiefzijn voor de waterdruk in de verschillende lagen.Deze lijnen worden vanuit de database van de sen-sorleverancier gevoed met de sensormetingenwaardoor er voor elk moment van sensormetingeneen rekenbestand beschikbaar is. Voor de liggingvan de waterlijnen tussen de sensoren is lineaireinterpolatie toegepast. De gegenereerde reken-bestanden worden door de eigen software in eenbatch met DGeoStability berekend waarna de uit-voer automatisch in een grafiek gepresenteerdwordt.

In figuur 3 is te zien hoe de sensoren (in hoofdlet-ters) gekoppeld zijn aan drie waterlijnen. De code(in kleine letters) bij de punten op de waterlijnenkomt overeen met de koppeling naar de sensor (inhoofdletters). Op basis van de sensormetingen zijnmeer dan 3000 berekeningen uitgevoerd. In figuur


Figuur 4 – Verloop van de waterspanningen in de tijd, Ringdijk Waternet.

Figuur 3 – Schematisering van de waterkering.

SamenvattingDe toepassing van sensoren bij secundaire dijken kan direct leiden tot een verscherpt ontwerp van een dijkverbetering. De in dit artikel beschreven methodebaseert zich op een TAW rapportage uit 1996 waarin bewezen sterkte direct

invloed heeft op de sterkteparameters van de grond. De methode wordt praktischuitgewerkt voor één van de livedijken van Waternet.


5 is het verloop van de berekende veilig-heidsfactor over de tijd weergegeven.

De berekeningsuitkomsten tonen aan dat delaagst voorkomende veiligheidsfactor 0,73bedraagt. �stab,his = 0,73 laagst opgetreden stabili-

teitsfactor bepaald a.d.h.v. >3000 berekeningen geba seerd op 2 jaar sensor-metingen.

Op basis van de TAW rapportage kan gesteldworden dat�d = 1,0 modelfactor Bishop�n = 1,0 Appendix A1, figuur A1.6 met

dijkring lengte 5,5km, ɣn niet gerelateerd aan optreden vanhoogwater (afgerond naar 1,0)

Toepassing van formule 1 leidt tot �stab,cor = 1,37De stabiliteitsfactor waarin bewezen sterkteverwerkt zit bedraagt hiermee (formule 2) �stab,cor = 1,0Dit houdt in dat we de sterkte eigenschap-pen van de grondsoorten waarin de glijcirkelzich ontwikkelt dusdanig kunnen aanpassendat we toewerken naar een stabiliteitsfactorvan 1,0.Middels een iteratief proces blijkt voor deRingdijk berekening een factor van 1,35 opde sterkte eigenschappen van de door deglijcirkel doorsneden grondlagen nodig tezijn om tot een veiligheidsfactor van 1,0 tekomen.

Grondsoort cinitieel ccor ϕinitieel ϕcor

kPa kPa graden graden

Klei venig 2,27 3,1 20,20 27,3Veen 1,62 2,2 10,74 14,5

cinitieel initiële cohesieϕinitieel initiële hoek van inwendige wrijvingccor op bewezen sterkte

gecorrigeerde cohesieϕcor op bewezen sterkte gecorrigeerde

hoek van inwendige wrijving

Na correctie blijken de nieuwe parameters goed tepassen binnen de marges die bepaald zijn uit deproevenverzameling van triaxiaalproeven die voorhet gehele beheergebied van Waternet opgesteldis. De hoek van inwendige wrijving voor de venigeklei is hoog te noemen. De invloed van deze para-meter bedraagt circa 2-3% op de uitkomst van deberekening.

Effecten op ontwerpNa de aanpassing van de sterkteparameters is

gekeken naar de berekeningsuitkomsten voormaatgevende omstandigheden. Hierbij is de frea-tische waterstand conservatief ingeschat op basisvan extreme en langdurige regenval. Daarnaast iseen verkeersbelasting toegepast van 13kN/m2

over een breedte van 2,5m. Uitgaande van deoude parameters bedraagt de veiligheidsfactorhierbij 0,63. De benodigde bermlengte bedraagt12 meter bij gebruik van de oude parameters.Na toepassing van de geoptimaliseerde parame-ters komt de veiligheidsfactor op 0,88. De beno-digde bermlengte om tot een voldoende veilig-heidsfactor te komen wordt beperkt tot 5 meter.Globaal komt dit uit op een besparing van circa7m3 / m1 dijk (ca. 60% minder materiaal) waarbijhet effect van een 12 meter brede berm op dedichtbebouwde omgeving nog niet eens mee-genomen is.

ConclusieDe in dit artikel gepresenteerde methode maakthet mogelijk om op een eenvoudig toepasbare ma-nier sensordata direct te gebruiken om een dijk-ontwerp te optimaliseren. Hierbij wordt gebruikgemaakt van het bewezen sterkte principe waarin

ervaringsgegevens direct invloed hebben op desterkte parameters van de grondlagen.

De toegepaste methode wijkt af van de in het on-derliggende TAW rapport opgenomen methode.De optimalisatie van de sterkteparameters vindtplaats in de gebruiksfase van de dijk waarna denieuwe sterkteparameters als invoer dienen bij deberekening naar maatgevende omstandigheden.Het risico van over-optimalisatie wordt bij denieuwe methode lager ingeschat omdat de data-set in de gebruiksfase vele malen groter is en het verschil tussen de dagelijkse en maatgevendeomstandigheden bij secundaire keringen t.o.v. primaire keringen erg gering is. Daarnaast biedtsensoring de mogelijkheid om het risico van over-optimalisatie te reduceren aangezien er bij dijkenwaarin sensoren aanwezig zijn altijd een ‘vingeraan de pols’ is om de werkelijke toestand te toetsen aan de rekenmodellen.

Referenties[1] Onderzoeksrapport voor de bepaling van de actuele sterkte van rivierdijken, juni 1996, Techni-sche Adviescommissie voor de Waterkeringen. �


Figuur 5 –Veiligheidsfactor

macrostabilieit over de tijd,

Ringdijk Waternet.

Figuur 6 –Benodigde bermlengtemet en zonder bewezen sterkte.


InleidingOndergrondmodellen voor geotechnisch ontwerpzijn een sterke versimpeling van de werkelijkegrond onder onze voeten. In Nederland berust demodellering van de ondergrond vaak op puntinfor-matie als sonderingen en boringen. Deze metingenonderzoeken maar een minimale fractie van hetvolume ondergrond dat het gedrag van de con-structie beïnvloedt. Onderzoek op nog kleineremonsters levert de parameters voor het geotech-nisch ontwerp. De kans is dus groot dat het grond-onderzoek een lokale heterogeniteit in deondergrond niet aantoont. In de huidige praktijkgaat het meestal toch goed omdat de lokale hete-rogeniteit geen grote invloed heeft op geotech-nisch ontwerp of uitvoering. Soms gaat het nietgoed. Twee voorbeelden laten dit zien:

– De vernieuwde N210 in de Krimpenerwaard is in2010 grotendeels aangelegd op een paalmatras-systeem. Circa 35.000 heipalen zijn nodig voorcirca 14 km weg. Het niveau van de draagkrach-tige zandlaag volgde uit een relatief beperkt

sondeeronderzoek. Tijdens uitvoering bleek hetniveau van de draagkrachtige laag veel sterkerte variëren en systematisch lager te liggen danin het ontwerp. Deze verrassing leidde tot 25 kmextra paallengte, vertraging en meerkosten[Geo-Impuls, 2011]

– De aannemer A4all van rijksweg A4 tussen Delften Schiedam stuitte op oude zandpalen in hettracé. De palen zijn dieper dan gedacht en staanvia een tussenzandlaag in verbinding met hetwatervoerende pleistocene zand. Daardoormoet A4all waarschijnlijk de uitvoeringswijze in-grijpend aanpassen. De aanpassingen vanwegede zandpalen maken deel uit van een meerkos-ten claim van 163 miljoen die de aannemer bijRijkswaterstaat heeft ingediend [Cobouw,2013].

Hadden de faalkosten in deze voorbeelden kun-nen worden vermeden? Misschien, zegt de geo-loog die ondergronddata heeft. Misschien, zegtde geofysicus die heterogeniteiten kan opsporenmet geofysische meetmethoden. Hun kennis en

methoden behoren echter niet tot de standaardgereedschapskist van de geotechnisch ontwerper.Bovendien kunnen de meeste geotechnisch ont-werpers moeilijk overweg met de onzekerheid inde uitspraken van geologen en geofysici. De Geo-Impuls werkgroep Betrouwbaar Ondergrondmo-del wil precies deze kloof overbruggen.

AanpakGeo-Impuls is een programma van 40 Nederlandseopdrachtgevers, aannemers, ingenieursbureaus enkennisinstellingen, met als doel het geotechnischfalen vanaf 2015 tot de helft terug te brengen.Uitvoeringsprojecten gaan hiertoe de methodeGeoRM toepassen, als versterking van het risico-management van ondergrond risico’s. Voor toe-passing van GeoRM zijn 10 acties geformuleerd[Geo-Impuls, 2013]. De werkgroep BetrouwbaarOndergrondmodel richt zich op de actie ‘Benutalle beschikbare geo kennis & ervaring’. De ledenvan de werkgroep (zie kader) hebben een achter-grond in geotechniek, geologie of geofysischemeetmethoden. Ondanks deze verschillende ach-tergronden was men het eens over de belangrijk-ste verbeterslag: niet de ontwikkeling van nieuwemeetmethoden, maar beter gebruik van ervarin-gen, bestaande data en methoden. De aanpakheeft zich daarom gericht op de volgende speer-punten:– Een gemeenschappelijke taal: geotechnici moe-

ten weten wat ze wel en niet kunnen verwachtenvan geologische data en geofysische metingen,en welke vragen ze moeten stellen aan geologenen geofysici. Andersom moeten deze wetenwelke informatie ze moeten vragen van de ge-otechnicus, en hoe ze de onzekerheid in de re-sultaten van hun werk kunnen communiceren.

– Gebruik van ervaringen en bestaande data: eengewaarschuwd mens telt voor twee. Veel ge-otechnisch falen kan worden voorkomen doorervaringen in vergelijkbare grondslag te gebrui-ken bij risico inventarisatie en analyse. Hoe komtde juiste kennis op het juiste moment op dejuiste plaats?

– Gebruik succesvolle methoden uit aanpalendevelden: een methode die succesvol is voor wa-terkeringen is mogelijk ook bruikbaar voorwegen of bouwputten.


Ir. A. VenmansDeltares, trekker

werkgroep Betrouwbaar Ondergrondmodel

Geo-Impuls Webportaal Betrouwbaar Ondergrondmodel:

wegwijzer naar vaste grond

Figuur 1 – De voorpagina van het Webportaal Betrouwbaar Ondergrondmodel.


– Kwantificeer onzekere informatie in geotechni-sche modellen: veel data uit geologische bron-nen is voor geotechnische begrippen vaag, enharde uitspraken over opeenvolging of continuï-teit van lagen zijn vaak niet mogelijk. Resultatenvan geofysische metingen zijn vaak op meerderewijzen te interpreteren. Kwantificering moetaansluiten op de vertrouwde gereedschappenvan de geotechnicus zodat deze het effect op deontwerpuitkomst kan bepalen.

– Koppel methode ontwikkeling aan praktijkpro-jecten: dit is tegelijk een demonstratie en vali-datie van nieuwe methoden. Ervaringen wordenmeteen deel van de methode.

– Ontsluit kennis via een webportaal: hiermee ishet mogelijk kennis en instrumenten te updatenmet nieuwe informatie, en feedback van gebrui-kers te krijgen hoe zij de informatie gebruiken enwaarderen.

De resultaten op het webportaalHet kader geeft een overzicht van de resultatenvan de werkgroep. Deze zullen eind 2013 alle be-schikbaar zijn via het webportaal. Het webportaalzal ook kennis en gereedschappen ontsluiten dieniet in Geo-Impuls zijn ontwikkeld. Deze informa-

tie is opgenomen omdat deze een waardevolleaanvulling vormt op de werkgroep en nog geendeel uitmaakt van de standaard geotechnische ge-reedschapskist.

Het webportaal is te bereiken via de Geo-Impulswebsite www.geoimpuls.org. Figuur 1 geeft eenindruk van de voorpagina van het portaal. De voor-pagina bestaat uit vier keuzemenu’s die de gebrui-ker zo snel mogelijk leiden naar de producten diehet best aansluiten op zijn vraag. Bij doorklikkenop de lijst producten volgt een korte beschrijvingvan het doel en de reikwijdte van de producten,zie figuur 2. Voor elke product is een contactper-soon gegeven en de mogelijkheid om te reagerenop de getoonde informatie.

Focus op het kwantificeren van onzekerheidHet rapport ‘Kwantificeren van ondergrond onze-kerheid voor geotechnisch ontwerp’ is één van debelangrijkste producten van de werkgroep. Hetrapport beschrijft de stapsgewijze aanpak omgeologische data en resultaten van geofysischemetingen en puntmetingen zoals boringen en son-deringen te integreren tot een ondergrondmodel

dat aansluit op gangbare geotechnische ontwerp-instrumenten zoals de D-serie van Deltares. Deaanpak is een veralgemenisering en versimpelingvan de methode die bekend is van stabiliteitsana-lyse van dijkringen [Deltares, 2013]. Onderstaandvoorbeeld illustreert de stappen en kenmerkenaan de hand van een case voor de aanleg van eenweg in het gebied rond vliegveld Zestienhoven inRotterdam (figuur 3).

Kenmerk 1: de stappen in de methode komenovereen met de stappen van het opzetten van eenrisicogestuurd grondonderzoek zoals beschrevenin CUR richtlijn 247 ‘Risico gestuurd grondonder-zoek, van planfase tot realisatie’ [Brassinga & vanDalen, 2013]:1.Welk type grondgerelateerde constructie speelt

in het project?2. Wat zijn de belangrijkste risicobronnen en wat

zijn de gevolgen voor het project? à Kenmerk 23. Welke zijn de geotechnische mechanismen?4. Welke ontwerpen uitvoeringsmethodieken be-

schrijven het mechanisme?5. Welke zijn de bijbehorende geotechnische pa-

rameters en kenmerken van de laagopbouw?6. Welk grondonderzoek en monitoring zijn nodig


Figuur 2 – Nadere beschrijving van producten op het webportaal

Figuur 3 – Situatie van case study rond vliegveld Zestienhoven in Rotterdam, met terreineenheden(rood, I tot en met III) en de locatie van profiel A-A’ in figuur 4.

SamenvattingOm een bouwproject goed uit te voeren is kennis van de ondergrond noodzakelijk.Waar liggen de risico’s en hoe groot zijn die? Welke bouwmethode is geschikt?Hoe weet ik hoe betrouwbaar mijn kostenraming is? Het Geo-Impuls project Betrouwbaar Ondergrondmodel heeft de afgelopen vier jaar methoden ontwikkeldom deze vragen te beantwoorden, en de methoden gedemonstreerd in pilot-

projecten. Integratie van geologische informatie en geofysisch onderzoek in het geotechnisch ontwerp vormt de rode draad. Een webportaal ontsluit deresultaten van het Geo-Impuls project en bestaande bronnen van ondergrond-

informatie. Dit artikel geeft een vooruitblik naar de informatie op het webportaal.


om parameters en laagopbouw te bepalen? àKenmerk 3 en 4

De methode maakt vervolgens expliciet hoe grootde betrouwbaarheid van het ondergrondmodel(parameters en laagopbouw) is. Indien deze onvol-doende is kan aanvullend grondonderzoek nood-zakelijk zijn kenmerk 5.

Kenmerk 2: gebruik een twee- of driedimensionalevisualisatie om kwalitatief de ondergrondfenome-nen in beeld te brengen die de ongewenste ge-beurtenissen veroorzaken. Kwalitatief wil zeggen:de visualisatie bevat alle ondergrondfenomenendie een risico vormen voor de constructie. De visu-alisatie zegt nog niets over de omvang of de fre-quentie van voorkomen. De visualisatie kaneenvoudig worden ontleend aan bestaande geo-logische bronnen zoals de toelichting op een geo-logische kaart of het GeoTop model op DINO loket[TNO, 2013]. Geotechnische profielen kunnenbruikbaar zijn maar missen soms relevante feno-menen door te lage datadichtheid. Figuur 4 geefteen voorbeeld van de visualisatie voor de case Zes-tienhoven. Tabel 1 geeft de bijbehorende risico-bronnen.

Kenmerk 3: gebruik gebiedsdata in plaats van lijn-data. In Nederland is het gebruikelijk om een on-dergrondmodel voor lijnelementen op te bouwenuit puntinformatie langs het tracé van het lijnele-ment. De ondergrond trekt zich echter weinig aanvan menselijke tracékeuzen. Inspectie van geolo-gische kaarten en GeoTop geeft snel inzicht in deuitgestrektheid van geologisch homogene terrein-eenheden (figuur 3). Sonderingen en boringen uithet hele gebied van de terreineenheid zijn repre-sentatief voor de ondergrond onder het lijnele-

ment. Dit vergroot de hoeveelheid beschikbaredata sterk.

Kenmerk 4: gebruik geofysische methoden en re-mote sensing waarnemingen om plaats en omvangvan ondergrondfenomenen snel te detecteren. Fi-guur 6 laat de resultaten zien van geo-elektrischemetingen in Midden-Delfland langs het tracé vanrijksweg 4 [Ngan-Tillard e.a., 2010]. De grondslagis globaal vergelijkbaar met het gebied rond Zestienhoven. De interpretatie van het geofysischonderzoek volgt uit validatie met sonderingen. De conclusie uit de studie is dat ondiepe zand-lichamen goed zichtbaar zijn in de geo-elektrischemetingen. Zandlichamen dieper dan 10 m zijnmoeilijker te onderscheiden en ook is niet duide-lijk te zien of deze zandlichamen zijn ingesnedenin het pleistocene zand. Dezelfde studie laat ziendat de hoge resolutie hoogtemetingen van het Actueel Hoogtebestand Nederland [AHN, 2013]ook goed bruikbaar zijn om ondiepe zandlichamente lokaliseren. De zandlichamen verraden zichdoor een iets hoger maaiveldniveau, als gevolg van geringere compactie ten opzichte van de omliggende slappe grond.

Kenmerk 5: schematiseer onzekerheden tot dis-crete ondergrondscenario’s. De grondopbouw ingeologisch homogene terreineenheden kan sterkheterogeen zijn (figuur 4, terreineenheid III). Omde betrouwbaarheid in een geologisch ontwerp tebepalen is het noodzakelijk om meerdere ont-werpberekeningen te maken voor alle relevanteondergrondscenario’s. Figuur 5 geeft de scena-rio’s voor terreineenheid III uit figuur 4, met dekans van voorkomen die is bepaald uit een combi-natie van puntwaarnemingen en continue metin-gen met geofysische methoden of remote sensing.

Zo is bijvoorbeeld de gemiddelde zetting bepa-lend voor de kostenraming van de weg. Om inzichtte krijgen in de kosten en de spreiding in de kos-tenraming, worden voor alle scenario’s uit figuur5 zettingsberekeningen gemaakt, waarbij ook va-riaties van zettingsparameters worden meegeno-men. De resultaten van de zettingsberekeningenworden vervolgens gewogen met de kans vanvoorkomen van de scenario’s. Ook kan een sprei-ding worden bepaald, en de betrouwbaarheid vande resultaten.

Hoe borgen we die kennis?De ervaring leert dat het collectief geheugen vande geotechnische sector in Nederland beperkt istot 5 tot 10 jaar. Oudere onderzoeksrapporten,websites en CUR en CROW publicaties zijn nietmeer bekend bij de huidige generatie geotechnici.Volgens de werkgroep is veel geotechnisch falenhet gevolg van het ontbreken van kennis van erva-ringen. Het verbeteren van het collectief geheu-gen is dus een zeer kosteneffectieve actie. Om deresultaten van – de eenmalige – Geo-Impuls in delucht te houden, is meer nodig dan het openen vaneen webportaal. Nog in te vullen is hoe het web-


Figuur 4 – Kwalitatieve visualisatie van geologische laagopbouwen relevante ondergrondfenomenen.

Figuur 6 – Resultaten van geo-elektrisch onderzoek in Midden-Delfland.Boven: contourplot van specifieke weerstand gemeten met de Supersting, 5 mspacing. Midden: specifieke weerstand gemeten met GEM-2. Onder: geotech-nische interpretatie, legenda als figuur 5.

Figuur 5 – Ondergrondscenario’s voor terreineen-heid III uit figuur 4, met de kans van voorkomen.


portaal en de producten op het portaal in de toe-komst verbeterd worden, welke aanvullende pro-ducten zinvol zijn, en hoe ervaringen kunnenworden ontsloten.

Literatuur– AHN (2013) website AHN, via www.ahn.nl, d.d.14 oktober 2013.– Brassinga & van Dalen (2013) ‘CUR richtlijn 247Risico gestuurd grondonderzoek, van planfase totrealisatie’, Vakblad Geotechniek, april 2013.– Cobouw (2013a) ‘Zandpalen maken kortsluitingmet waterhoudende laag onder A4’, 8 maart.– Cobouw, (2013b) ‘Contract A4 Schiedam opengebroken’, 17 september.– Deltares (2013) ‘Lancering DAM 1.0’, viahttps://oss.deltares.nl/web/dam/project d.d. 14 oktober 2013.– Geo-Impuls (2011) ‘Evaluatie Risico-Verdeling –Geotechniek’ Geo-Impuls werkgroep 1.– Geo-Impuls (2013) Flyer ‘GeoRM & Top 10 Acties, van onzekere veiligheid naar veilige onzekerheid’, via www.geoimpuls.org d.d. 14 oktober 2013.– Ngan-Tillard e.a. (2010) ‘Total engineering geo-logy approach applied to motorway construction andwidening in the Netherlands. Part II: Pilot site in tidaldeposits’, Engineering Geology, 114, 171-180– TNO (2013) website DINOloket, www.dinolo-ket.nl, d.d. 14 oktober 2013.

De volgende producten van andere bronnen worden via het webportaal ontsloten:– SoilRisk Horizontaal Gestuurde Boringen: metéén klik op de kaart een lokatiespecifieke lijstvan de belangrijkste ondergrondrisico’s voor Ho-rizontaal Gestuurde Boringen.– Zettingskaart van Nederland: de hoeveelheidzetting die optreedt onder een belasting van 1 mzand.– Wegen Analyse Model Overgangsconstructies:keuze van de bouwmethode van kopterpen bij deovergangen naar kunstwerken, op basis van le-venscyclus kosten.– Geo(hydro)logische informatie van Nederland:diktekaart van slappe holoceen lagen, DINOloket/ GeoTOP, Actueel Hoogtebestand Nederland,Nationaal hydrologisch Instrumentarium, Bo-demloket.– GeoBrain Funderingstechniek: expertsysteemen database met circa 3000 uitvoeringservarin-gen.– Procedure voor het opstellen van een onder-grondmodel voor waterkeringen.– CUR richtlijn 247 ‘Risico gestuurd grondonder-zoek, van planfase tot realisatie’.– Bodemtool voor visualisatie van ruimtelijke or-dening aspecten, en beoordeling van duurzaam-heidseffecten. �


GEO-IMPULS WEBPORTAAL BETROUWBAAR ONDERGRONDMODEL: WEGWIJZER NAAR VASTE GROND

Tabel 1 – Risicobronnen voor de ondergrond visualisatie in figuur 4.

Geologische formatie Risicobron

1. Kleidek / antropogene afzettingen Verschilzettingen door oude voorbelastingen en begraven zandgeulen Grote (rest)zettingen

2. Veen Grote (rest)zettingen

3. Wadafzettingen: zand, silt, klei Verschilzettingen door oude voorbelastingenmet veenlagen / antropogene en begraven zandgeulenafzettingen Grote (rest)zettingen

4. Rivierafzettingen: zand, silt, Verschilzettingen door begraven klei met veenlagen zandgeulen

Grote (rest)zettingen

5. Pleistocene rivierafzettingen: zand Zoute kwelWisselende draagkracht

6. Begraven geulen: zand, silt VerschilzettingenZoute kwel door insnijding in pleistocene afzettingen

Leden van de werkgroep Betrouwbaar Ondergrondmodel

De volgende personen hebben in de loop der tijd zitting gehad in de werkgroep:

Henkjan Beukema Rijkswaterstaat Grote Projecten en OnderhoudJoost Borgers Waterschap VeluweMark Franssen Rijkswaterstaat Grote Projecten en OnderhoudRhanajit Ghose TU DelftJan Gunnink TNO Bouw & OndergrondWim de Haas Rijkswaterstaat Centrale Informatievoorziening Robert Hack University Twente International Institute for

Geoinformation Science and Earth Observation (ITC)Jan-Jaap Heerema Rijkswaterstaat Grote Projecten en OnderhoudKor van den Hoek Rijkswaterstaat Grote Projecten en OnderhoudMarco de Kleine Deltares Arend Kremer ProRailGerard Kruse DeltaresMario Moura Ingenieursbureau Gemeente UtrechtDominique Ngan-Tillard TU DelftGovertine de Raat Rijkswaterstaat Water, Verkeer en LeefomgevingSiefko Slob Witteveen+Bos Arjan Venmans Deltares

Producten die via het webportaal worden ontsloten

De volgende producten van de werkgroep worden via het webportaal ontsloten:– Procedure de voor snelle beoordeling van de haalbaarheid van bouwmethoden.– Procedure voor het opstellen van een ondergrondmodel en het bepalen van de

betrouwbaarheid van het ondergrondmodel, met voorbeeld.– Procedure voor het verbeteren van het ondergrondmodel voor piping met lokaal

onderzoek, met voorbeeld.– Keuzehulpmiddel voor geofysische meetmethoden; procedure voor uitbesteding en

integratie van geofysisch onderzoek.– Voorbeeld van integratie van geofysisch onderzoek in het ontwerp van waterkeringen.– Voorbeeld van integratie van geofysisch onderzoek in het ontwerp van wegen.


Interesse?Bel +31 (0)10 425 65 44 of mail naar [email protected] en wij nemen contact met u op om dediverse mogelijkheden te bespreken.

Uitgeverij Educom BVUitgeverijMarketingDrukwerkInvesteringenInternetwww.uitgeverijeducom.nl

3 Leden KIVI NIRIA, afd. Geotechniek

3 Leden Ingeokring

3 Leden NGO (Nederlandse Geotextielorganisatie)

3 Leden ie-net (v/h KVIV)

3 Leden NVAF (Nederlandse Vereniging Aannemers Funderingswerken)

3 Leden BGGG (Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniek)

3 Leden ABEF (Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken)

3 5.000+ professionals uit de GWW-sector in Nederland en België(waaronder ook prospects als overheden)

Word sponsor of mede-ondersteuner van Geotechniek en bereik uw doelgroep effectief!U ontvangt een aantrekkelijk publiciteitspakket waarmee u uw organisatie, dienst of product kunt profileren d.m.v. publicatie/adverteren.

KiesVOOR HET VAKBLADGEOTECHNIEK ENbereik


Geotechniek special december 2013

Documents

Transcript of Geotechniek special december 2013