pdf artikel

6
Inleiding In de Arabische Golf treft men, in de bovenlagen veelal zand aan. Mogelijk is dit zand sterk kalk- houdend. Kalkhoudend zand gedraagt zich anders dan de kwartszanden die wij hier in Nederland aantreffen. Wanneer men wat verder en dieper in de grond kijkt is zand zeker niet de enige grond- soort waar in ontwerp en uitvoering rekening mee moet worden gehouden. Ook andere grondsoorten zoals gesteente van zeer zwak tot hard, kalkhoudend zand en kalk- houdend gesteente, gips, caprock en dergelijke komen voor en vragen om hele andere funderings- en uitvoeringstechnieken dan men doorgaans in Nederland toepast. In dit artikel zal aandacht worden besteed aan de grondsoorten en gesteen- ten die men in de Arabische Golf mogelijk kan aantreffen, evenals de typische eigenschappen hiervan. Voorts zal worden aangegeven hoe deze ondergrond het constructieve ontwerp kan beïn- vloeden en wat dat betekent voor de uitvoerings- methode. Algemene geologie In het algemeen wordt in de kustwateren van de Arabische Golf een bovenlaag van sediment aan- getroffen met daaronder gesteente. De sediment- laag kan bestaan uit zand, silt en grind en varieert in laagdikte doorgaans van 1 tot 10m. Het sedi- mentaire zand kan kwartszand (silica zand) zijn, maar ook kalkzand en allerlei mengvormen daar- van. Puur kwartszand, zoals wij dat in Nederland kennen, heeft volgens bijvoorbeeld het Classificatiesysteem van Clarke & Walker (zie tabel 1) een kalkgehalte (CaCo3) lager dan 10%. Bij een kalkgehalte tussen de 10% en 50% spreekt men van kalkhoudend kwartszand (calcareous silica sand), bij kalkgehalten tussen de 50% en 90% van kwartshoudend kalkzand (siliceous carbonate sand) en bij een kalkgehalte >90% van kalkzand (carbonate sand). Het gesteente is doorgaans sedimentair van origine en bestaat uit zandsteen, siltsteen en conglo- meraat, gevormd in een marien afzettingsmilieu. Soms bevinden zich laminaties of massieve dikke gipslagen in het sedimentaire gesteente. Gips is een evaporiet, een sedimentair gesteente dat door verdamping van water is ontstaan. De sterkte van het sedimentaire gesteente wordt uitgedrukt in de Unconfined Compressive Strength (UCS value) en kan variëren van zeer zacht (<0,3 MPa) tot matig hard (0,3 tot 50MPa). Zeer zacht sedimentair gesteente met een UCS kleiner dan 1,25MPa is in feite matig gecemen- teerd zand, silt of grind. Ook het gesteente kan in meer of mindere mate kalkhoudend zijn. De classi- ficatie van zand kan ook op kalkhoudend gesteen- te worden toegepast. Wanneer er in een boor- beschrijving bijvoorbeeld een laag wordt geclassi- ficeerd als calcareous sandstone, dan wordt het betreffende gesteente door een geotechnisch ingenieur geïnterpreteerd als een zandsteen met een kalkgehalte van tussen de 10% en 50%. Sedimentair gesteente met een kalkgehalte tussen de 90% en 100% wordt calcisiltite (carbo- nate siltstone), calcarenite (carbonate sandstone) of calcirudite (carbonate conglomerate / breccia) genoemd. In sommige gebieden wordt een relatief dunne maar zeer harde laag, ook wel ‘caprock’ genoemd, boven zachter gesteente aangetroffen, bijvoor- beeld in de kustwateren van de Verenigde Arabische Emiraten. Grond en gesteentesoorten zoals hierboven genoemd, vragen om een specifieke aanpak zowel qua ontwerp als qua uitvoering. Allereerst dient men zich een goed beeld te vormen van de speci- fieke grondeigenschappen en eigenschappen van Samenvatting Funderingen voor waterwerken in de Arabische Golf vragen een andere aanpak in vergelijking tot de Nederlandse praktijk. Men treft een andersoortige grondslag aan, welke vraagt om een goede interpretatie waarbij men zich bewust is van de specifieke materiaaleigenschappen om zo tot het juiste funderingsconcept te komen. Een verkeerde interpretatie van de grondslag kan leiden tot een onjuist funderingsconcept met mogelijk verregaande consequenties voor het project. In dit artikel wordt slechts het spreek- woordelijke ‘tipje van de sluier gelicht’, en een globale inzage gegeven in de geo- technische praktijk in de Arabische Golf. C. van Oosterom Projectleider BAM Infraconsult M. Hoogvliet Geotechnisch Adviseur BAM Infraconsult Figuur 1 Steiger project in uitvoering in de Arabische Golf (project locatie 3). Funderingen voor waterwerken in de Arabische Golf 48 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

Transcript of pdf artikel

Page 1: pdf artikel

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

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

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

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

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

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

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

Samenvatting

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

C. van OosteromProjectleiderBAM Infraconsult

M. HoogvlietGeotechnisch AdviseurBAM Infraconsult

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

Funderingen voor waterwerkenin de Arabische Golf

48 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

Page 2: pdf artikel

gesteenten en de daarbij belangrijke aspectenvoor zowel ontwerp als uitvoering.

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

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

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

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

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

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

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

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

GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009 49

Page 3: pdf artikel

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

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

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

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

2 Plaatsen van de boorinstallatie op de paal

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

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

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

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

paal in het geboordegat laten zakken.

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

7 – – Casing verwijderen

Figuur 2Schematischeweergave van de rock socket typen.

Tabel 2 Typen rock sockets (ingedeeld naar uitvoeringsmethode)

Figuur 3Voorbeeld project locaties.

50 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

Page 4: pdf artikel

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Funderingen voor waterwerken in de Arabische Golf

Project Type waterbouwkundige Type fundering Typische geologielocatie constructie

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

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

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

ca. 2,5MPa).

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

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

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

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

Tabel 3 overzicht voorbeeld project locaties

GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009 51

Page 5: pdf artikel

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

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

Project locatie 3Ook hier betreft het een moeilijke grondslag.

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

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

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

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

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

52 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

Page 6: pdf artikel

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

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

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

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

Funderingen voor waterwerken in de Arabische Golf

Figuur 6 Boorpalen ten behoeven van de kade constructie.

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

Figuur 7b

Figuur 7c

GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009 53