nummer 7 2011

26

Geotechniek

Realisatie Kenniscluster in hartje Arnhem

Toepassing van een Cutter SoilMix-wand

Binnen het veel besproken plan Rijnboog in Arnhem wordt als eerste het Kenniscluster ontwikkeld. Het Kenniscluster wordt de krachtenbundeling van Bibliotheek Arnhem, het Gelders

Archief, Historisch Museum, Kunstbedrijf van kunst en cultuur, de Volksuniversiteit en het Rijn IJssel College. De projectlocatie bevindt zich aan de rand van de historische binnenstad van

Arnhem op een steenworp afstand van het oudste gebouw van Arnhem. Voor de realisatie van de kelder zijn verschillende alternatieven onderzocht waarbij uiteindelijk is gekozen voor een bouwput door middel van een Cutter SoilMix (CSM)-wand in combinatie met een bemaling.

Uitvoering CSM-wand Kenniscluster

Het Kenniscluster is gelegen in het hart van Arnhem. De nieuwbouw zal bestaan uit zes bovengrondse bouwlagen en één ondergrondse laag met een tunnelverbin-ding naar de Stichting Historische Kelders. De lengte van de bouwput

bedraagt circa 90 m en de breedte varieert van 15 m tot 30 m. De bodemopbouw wordt gekarakteri-seerd door los tot vast gepakte zandlagen in de top, die lokaal worden doorsneden door zandige kleilagen met een dikte van

maximaal circa 3 m. Vanaf circa 6 m beneden maaiveld bevindt zich door-gaans het draagkrachtige zandpakket. De grondwaterstand bevindt zich op ongeveer 5 m beneden maaiveld.Uit archeologisch onderzoek is gebleken

nummer 7 2011

27

dat er archeologische resten in de ondergrond aanwezig kunnen zijn, waaronder kelders, een deel van de stadsmuur en de Sint Jansbeek [2]. Daarnaast dient rekening te worden gehouden met de aanwezigheid van diverse belendingen, waaronder monu-mentale kelders.

Grond- en waterkerende constructieVoor de ontgraving tot circa 6 m diepte zijn diverse opties bekeken met betrek-king tot de grond- en waterkerende constructie. Hierbij is gekeken naar uitvoeringstechnische aspecten en de kosten.

Stalen damwandprofielDe meest gangbare grond- en waterke-rende constructie is een stalen damwand-profiel. Deze wanden kunnen, afhanke-lijk van de bodemgesteldheid, trillend, heiend of drukkend op diepte worden gebracht. Uit een trillingsrisicoanalyse bleek echter al gauw dat het risico op constructieve schade aan de belendingen niet kon worden uitgesloten als gekozen zou worden voor het intrillen van de damwandplanken. De enige mogelijk-heid om stalen damwandplanken trillingsarm op diepte te krijgen is het drukken van de wand. Echter, door de

vaste pakking van het zand en de mogelijke aanwezigheid van onder-grondse obstakels kwam ook het statisch inbrengen van de damwandplanken niet in aanmerking. Daarom zijn vervolgens alternatieve grond- en waterkerende constructies bekeken, die trillingsarm of -vrij kunnen worden uitgevoerd.

PalenwandAangezien de grond- en waterkering voor dit project trillingsarm of -vrij moet kunnen worden aangebracht, is vervol-gens bekeken in hoeverre er een palen-wand, een trillingsvrij systeem, zou kunnen worden toegepast. Een palen-wand is in feite niets anders dan een aaneengesloten rij avegaarpalen. Vlak naast belendingen moeten de palen verbuisd worden uitgevoerd om ontspan-ning van de ondergrond zoveel mogelijk te beperken. Om de palenwand grond- en waterdicht te maken worden de palen oversnijdend aangebracht. Het voordeel is dat een palenwand tevens een dragende functie kan hebben. Nadeel is echter dat er door de aanwezigheid van puin en obstakels in de ondergrond op deze projectlocatie een aanzienlijk risico bestaat op het verlopen van de palen. Dit kan lekkages veroorzaken, met alle gevolgen van dien. Het is dan ook van

belang om eventuele lekkages direct te dichten door middel van injectie. Daarnaast bleek dit systeem een dure variant.

DiepwandDe diepwand, in principe een gegraven wand, is een beproefde en bewezen methode en is al eerder met succes in Arnhem toegepast. Tijdens het graven wordt een steunvloeistof aangebracht. Zodra de juiste diepte is bereikt wordt de wapening afgehangen en wordt het beton gestort, waarbij de steunvloeistof wordt opgevangen en wordt gereed gemaakt voor hergebruik. De steunvloeistof beperkt de ontspanning van de ondergrond, waardoor het systeem geschikt is voor uitvoering langs belendingen. Daarnaast kan de wand tot op grote diepte worden uitgevoerd, vormen obstakels (met een beperkte afmeting) geen belemmering en kan de wand tevens dienst doen als dragend element in de fundering. Voor de realisatie van een diepwand is echter een omvangrijke installatie nodig, hetgeen een aanzienlijke ruimte in beslag neemt. Daarnaast zijn er flinke kosten verbon-den aan dit systeem.

Ontwerp Kenniscluster [1} Bron: Neutelings Riedijk Architecten

nummer 7 2011

28

Cutter SoilMix (CSM)-wandTot slot is de mogelijkheid tot de toepas-sing van een Cutter SoilMix- of CSM-wand, bekeken. De CSM-wand, bestaande uit oversnijdende wandpanelen, is een relatief nieuw systeem dat in België al vele malen succesvol is toegepast. Recentelijk is het systeem ook in Neder-land met succes ingezet. Hierbij wordt een metalen voerbuis samen met een freeskop trillingsvrij de grond inge-bracht, waarbij continu een injectievloei-stof onder druk wordt gemixt met de losgemaakte grond en zo een stabiel en vast geheel vormt, oftewel een soilmix-kolom. Na het realiseren van een paneel kan de wapening worden aangebracht.

Het nadeel van een CSM-wand is dat de sterkte van de wand afhankelijk is van de aanwezige grondsoorten. Zo zorgen klei- en leemlagen voor een lagere sterkte. De sterkte van een CSM-wand kan alleen achteraf worden bepaald. In de berekeningen moet daarom altijd in overleg met een in dit systeem gespeciali-seerde aannemer een (conservatieve) aanname worden gedaan om te voorko-men dat achteraf corrigerende maatrege-len nodig zijn.Het systeem kent echter ook veel voor-delen. Het is een trillingsvrij systeem waarbij (bij juiste uitvoering) geen grondontspanning optreedt. Dit maakt het systeem geschikt voor het werken op zeer korte afstand van belendingen. Daarnaast vormen obstakels in de ondergrond geen probleem tijdens de uitvoering en is de benodigde mix-instal-latie beperkt van omvang. Nog een voordeel van dit systeem is dat er nagenoeg geen grond hoeft te worden afgevoerd, deze wordt immers met de vloeistof gemengd. Op deze wijze worden eventueel verontreinigde gronden ingekapseld in de constructie, wat een aanzienlijke kostenbesparing kan opleveren. Tot slot kan de wand tevens prima dienst doen als dragend element. Kostentechnisch gezien is dit systeem dan ook een gunstig alternatief.

OnderafsluitingNaast de optie om traditioneel te bema-len is ook de mogelijkheid tot de toepas-sing van een injectielaag of onderwater-beton beschouwd, zodat alleen het water binnen de bouwkuip hoeft te worden weggepompt. Echter, al gauw bleek dat een traditionele bemaling bij dit project

de meest economische oplossing biedt. Bij het toepassen van een injectielaag, waarbij een waterremmende substantie in de bodem wordt geïnjecteerd, kunnen grondwaterstromingen en obstakels in de ondergrond namelijk leiden tot onregelmatigheden in de injectielaag. De toepassing van onderwaterbeton bleek in dit geval niet de meest economische keuze te zijn. Bijkomend aspect was dat het niet wenselijk is om de uitkomende natte grond door de binnenstad af te voeren.

ConclusieOp basis van bovenstaande overwegingen is uiteindelijk gekozen voor de toepassing van een CSM-wand met een traditionele

bemaling, wat voor dit project een economische en uitvoeringstechnisch goede oplossing is. Onlangs is aangevan-gen met de installatie van de CSM-wand, waarbij uitvoerig deformaties en grondwaterstanden automatisch worden gemonitord. Naar verwachting is de nieuwbouw in 2013 gereed. n

Silke Stoffels MSc, Adviseur Geotechniek bij Fugro GeoServices B.V.,ing. Jasper Vosdingh Bessem, Senior Adviseur Geotechniek bij Fugro GeoServices B.V.

Referenties[1] Ontwerp: Neutelings Riedijk Architecten[2] Gemeente Arnhem, 2009. Nota van Rand-voorwaarden Kenniscluster.

Automatische monitoring van deformaties

• Grondonderzoek• Bouwputadvisering• Monitoringgrondwater• Deformatiemetingen• Trillingen

Fugro GeoServices B.V.

Tel:0703111333

Email:info@fugro.nl

www.fugro.nl

...UW GEO-SPECIALIST

FUGRO GEOSERVICES...

Risicogestuurd onderzoek, deskundige advisering en monitoring zijn onmisbaar bij bouwen op of onder de grond!

Ad_GeoServices185x124.indd 1 19-08-11 09:23

• innovatief Nederlands kunststof damwandsysteem

• milieuverantwoord volgens cradle-to-cradle principe

• zeer lange levensduur

• gunstig prijsniveau door uniek paal-schot systeem

• vrijblijvende sterkteberekening en advies

• snelle montage

Een product van

Bruchterweg 88Hardenberg

T +31(0) 523 654 011 F +31(0) 523 654 020 www.prolock.nl

Omega

Sigma