Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden - GeoTechniek

vakbladgeotechniek.nl

Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden - GeoTechniek

Inleiding

In het eerste deel van het artikel [7] zijn de

belangrijkste kenmerken van het project

beschreven en is nader ingegaan op het ontwerp

van de bouwput, de uitwerking van de trillingsrisico-

en deformatiesanalyses en de hieruit

voortgekomen beheersmaatregelen voor de

uitvoering. In het volgende artikel worden de

trillings- en deformatiemetingen behandeld en

vergeleken met de prognoses. Aan de hand van

de evaluatie zijn nadere deformatieanalyses

met het PLAXIS HS Small Strain model (HSSS)

uitgevoerd en kunnen voor dit project conclusies

worden getrokken.

Figuur 2a Meetpunt bovenzijde keerconstructie

en naast de spoorrails.

Bron: Fugro Ingenieursbureau BV

Ing. M.P. Rooduijn

Fugro Ingenieursbureau BV

Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden

Evaluatie van metingen

en analyses (deel 2)

34 GEOtechniek – januari 2010

Figuur 1 Aanbrengen prefab betonnen

kern vibro combinatiepaal .

Metingen

Gedurende de periode half november tot begin

december 2007 zijn, met een trilblok PVE 50 VM,

damwanden ingetrild. De vibro combinatiepalen

zijn geheid met een het dieselblok D62 en 2

heistellingen. Zie figuur 1 en 4. Het heiwerk

van de palen is gestart aansluitend op het trillen

en heeft geduurd tot half februari 2008.

Binnen een afstand van ca. 30 m uit de damwand

aan de spoorzijde zijn trillings- en deformatiemetingen

uitgevoerd. In totaal zijn ca. 90 meetpunten

zijn geplaatst op de keerconstructie,

de perrons en de sporen.

Figuur 2b Meetpunt bovenzijde naast de

spoorrails. Bron: Fugro Ingenieursbureau BV

Samenvatting

Dit artikel betreft het tweede deel over de

metingen en de analyses bij de bouw van een

2-laags parkeergarage onder het gebouw Le

Carrefour te Leiden. Trillingsrisico- en deformatieanalyses

wezen uit dat door de korte

afstand van de werkzaamheden tot de sporen

een verhoogde kans op schade en zakking

te verwachten was. Teneinde deze risico's

beter beheersbaar te houden, is een

intensief monitorings- en actieplan opgezet

en zijn beheersmaatregelen voor de uitvoering

getroffen. Uit toetsing van de trillingsniveaus

bleek dat door het trillen van de

damwanden en het heien van de palen nauwelijks

overschrijdingen van de grenswaarden

zijn opgetreden. Ook de gemeten

deformaties van de keerconstructie en de

sporen, door ontgraven en leegpompen van

de bouwkuip, waren kleiner dan voorspeld.

Teneinde een verklaring te vinden voor de

verschillen tussen de prognoses en de metingen

zijn de nadere analyses uitgevoerd.

Geconcludeerd kan worden dat de verwachtingswaarden

van de maaiveldzakkingen

uit de trillingsprognoses beter aansluiten bij

de gemeten maaiveldzakkingen en dat de

deformatieanalyses met het PLAXIS HS

Small Strain model beter stroken met de

gemeten deformaties.

Actieplan

Het actieplan omvat te nemen stappen op basis

van de meetresultaten. Op voorhand is per object

een waarschuwingswaarde en een grenswaarde

Figuur 2c Meetpunt bovenzijde perron.

Bron: Fugro Ingenieursbureau BV


voor het trillingsniveau en de deformatie vastgesteld.

Bij een normaal verloop van de metingen

zijn geen bijzondere acties noodzakelijk.

Bij overschrijding van de waarschuwingswaarde

en grenswaarde moet actie worden ondernomen.

De te nemen acties zijn in het actieplan vastgelegd.

Trillingsmetingen

Uit de resultaten van de trillingsmetingen bleek

dat bij het trillen van de damwanden geen overschrijdingen

van de grenswaarde voor de trillingsniveaus

zijn opgetreden. Een enkele overschrijding

van de grenswaarde op het perron

werd veroorzaakt door passerende treinen.

Tijdens het inheien van de palen in december

zijn verschillende overschrijdingen van de grenswaarden

voor trillingssnelheid en trillingsversnelling

geconstateerd. Dit was een reden om

vanaf januari 2008 de monitoring van de heitrillingen

bij te stellen en over te gaan van een

‘beperkte meting’ (1 meetpunt) naar een ‘uitgebreide

meting’ (meerdere meetpunten). Volgens

SBR-A kan namelijk de partiële factor voor ‘de

soort’ meting worden bijgesteld , zodat aan een

hogere grenswaarde van het trillingsniveau kan

worden getoetst. Op deze meetwijze zijn tot half

februari nog slechts enkele overschrijdingen

gemeten, veroorzaakt door een zeer beperkt

aantal palen.

De gemeten overschrijdingen van de grenswaarden

voor trillingsversnelling op de perrons

konden worden gemarkeerd als niet werk

gerelateerd (passerende treinen).

Deformatiemetingen

Een aantal deformatiemetingen ter plaatse van

het westelijke compartiment zijn nader uitgewerkt.

De meetpunten zijn aangebracht aan de

bovenzijde van de damwand (code DW), aan de

bovenzijde keerconstructie (code KM) en in 2

raaien aan weerszijden van de spoorrails (code S)

en de perrons. Zie figuren 2a t/m 2c.

In totaal zijn gedurende het bouwproces 46

deformatiemetingen uitgevoerd. De metingen

corresponderen globaal met de verschillende

activiteiten:

installeren damwand meting 1 t/m 4

heien palen meting 5 t/m 26

aanbrengen ankers meting 25 t/m 39

voorspannen ankers meting 30 t/m 41

waterstand opzetten,

nat ontgraven en storten

onderwater beton meting 40 t/m 45

leeg pompen bouwput meting 45 t/m 46

Voor een enkele locatie op de damwand, de

keerconstructie en de sporen zijn de resultaten

van de metingen weergegeven in figuur 3a t/m 3d.

Uit de metingen 30 t/m 41 is het voorspannen

van de ankers en het fixeren van de keerconstructie

en de sporen in horizontale richting, duidelijk

Horizontale verplaatsingen (dx) in

Horizontale verplaatsingen (dx) in mm

Verticale verplaatsingen (dz) in mm

Horizontale verplaatsingen (dx) in mm

70

60

50

40

30

20

10

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

0

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

Horizontale verplaatsingen damwandkop t.o.v. 0-meting

0 10 20 30 40 50

DW3

Meting nummer

Metingen horizontale verplaatsingen b.k. keermuur

t.o.v. 0-meting

-8

0 10 20 30 40 50

KM3L KM3R Meting nummer

0

-2

-4

-6

-8

-10

Metingen spoor raai km 45.420 t.o.v. 0-meting

-12

0 10 20 30 40 50

Meting nummer

S7L S7R

Metingen spoor raai km 45.420 t.o.v. 0-meting

0 10 20 30 40 50

S7L S7R

Meting nummer

zichtbaar. Zie figuur 3a t/m 3d.

Uit de deformatiemetingen blijkt dat de sporen

na het trillen van de damwanden en het heien

van de palen maximaal ca. 3 à 6 mm zijn gezakt

en maximaal ca. 2 à 7 mm in de richting van de

Figuur 3a Gemeten

horizontale deformaties

bovenzijde damwand

(+dx = in de richting

v.h. spoor / -dx

richting de bouwput).

Figuur 3b Gemeten

horizontale deformaties

bovenzijde keerconstructie

(+dx = in

de richting v.h. spoor /

-dx richting de bouwput).

Figuur 3c Gemeten

verticale deformaties

1ste spoor S7.

Figuur 3d Gemeten

horizontale deformaties

1ste spoor S7 (+dx

= in de richting v.h.

spoor / -dx richting

de bouwput).

GEOtechniek – januari 2010 35


Figuur 4 Intrillen damwanden.

bouwkuip zijn verplaatst. Zie de metingen 1 t/m

26 in figuur 3c en 3d.

Door het ontgraven en leegpompen van de bouwkuip

zijn de sporen vervolgens nog maximaal ca.

3 à 7 mm gezakt. In horizontale richting zijn de

sporen en de keerconstructie nagenoeg niet zijn

meer verplaatst richting de bouwkuip. Zie de

metingen 25 t/m 46 in figuur 3b t/m 3d.

Vergelijking deformatiemetingen

en prognoses

Uit vergelijking van de deformatiemetingen met

de prognoses blijkt dat de gemeten maaiveldzakkingen

ter plaatse van de sporen door het trillen

van de damwanden en het heien van de palen

veel kleiner zijn geweest dan voorspeld op basis

36 GEOtechniek – januari 2010

Figuur 5

S-curves voor

zand en klei

afgeleid uit

Seed en

Idriss [9].

Figuur 6 Relaties tussen dynamische- en statische grondstijfheid

volgens Alpan [11].

G / G max

van bovengrenswaarden (1% overschrijdingskans).

De gemeten waarden voor de maaiveldzakking

is maximaal 3 à 6 mm en de bovengrenswaarde

uit de prognose is ca. 30 à 120 mm. Als

uitgangspunt voor het actieplan is ca. 60 mm

aangehouden. Uitgaande van de verwachtingwaarden

(50% overschrijdingskans) voor de

maaiveldzakkingen stroken de metingen echter

goed met de prognoses.

Ook de metingen van de verticale deformaties

aan de sporen door het ontgraven en leegpompen

van de bouwkuip zijn veel kleiner dan berekend.

De gemeten waarden is maximaal 3 à 7 mm

en de berekende waarde is ca. 13 à 16 mm.

Om een verklaring te vinden voor de verschillen

tussen de gemeten en berekende waarden, zijn

voor de sporen nadere deformatieanalyses uit-

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

Seed & Idriss Relatie G/G max vs Rek

Golfbelasting op offshore platforms

1.00E-06 1.00E-05 1.00E-04 1.00E-03 1.00E-02 1.00E-01

Rek

zand klei

Figuur 7 Verfijnde elementen mesh.

CPM proef

Machine fundaties Windturbine belastingen

Aardbevingsbelasting

Traxiaalproef

gevoerd met het HS Small Strain Model (HSSS).

Uit een verificatie van andere projecten met

ontgraving van een bouwkuip [6] en [8] is bekend

dat toevoeging van z.g. Small-Strain parameters

aan het Hardening Soil model realistischer voorspellingen

kan opleveren.

Tijdens de analyses is tevens gebleken dat het

verfijnen van de elementen mesh tot grotere

deformaties leidt. Vandaar dat ook het effect

van mesh verfijning nader is geanalyseerd.

HS Small Strain Model (HSSS)

Een van de belangrijkste kenmerken van het

HS-model is een goede modellering van het ontlast/herbelast

gedrag van grond. Het HS-model

echter gaat uit van volledig elastisch materiaalgedrag

tijdens ontlasten en herbelasten. Deze

veronderstelling is slechts geldig bij zeer kleine


schuifrekken in de orde grootte van 0 tot 1.10-6

[6]. Uit onderzoek [9] en [10] is gebleken dat

bij herhaalde schuifbelasting op zand of klei

naar hogere spanningniveaus, grotere rekken bij

lagere materiaalstijfheden (een lagere glijdingsmodulus

G) worden waargenomen. Door de

materiaalstijfheid uit te zetten tegen de logaritme

van de schuifrek (g) wordt de typische S-vormige

curve verkregen. Zie figuur 5.

Het rekniveau, waarbij in de gebruikelijke testen

(b.v. triaxiaaltest) schuifstijfheden worden

bepaald, zijn relatief groot ten opzichte van

het rekniveau van bijvoorbeeld een damwand

voor een bouwkuip. Door de z.g. Small-Strain

parameters G 0 en g 0,7 toe te voegen aan het

Hardening Soil model wordt rekening gehouden

met de voornoemde niet lineaire relatie tussen

schuifrekken (g) en schuifstijfheid (G). Voor de

werking van het HSSS-model wordt verwezen

naar [6] en [8].

De parameters G 0 en g 0,7 zijn respectievelijk

de glijdingsmodulus bij zeer kleine schuifrekken

en de schuifrek bij 70% van G0. Door een gebrek aan specifiek onderzoek voor

het onderhavige project zijn beide HSSS-parameters

geschat op basis van de HS-parameter

Eur en de relaties van Alpan [11]. Aangenomen

dat de statische grondstijfheid Es kan worden

opgevat als Eur of Gur en Ed als G0 als kan voor

zand en klei de verhouding Ed / Es of wel G0 / Gur uit figuur 6 worden afgelezen. De waarde voor

G0 is dan te bepalen.

Voor dit project is de waarde voor g 0,7 geschat

aan de hand van de S-curves voor zand en klei

weergegeven in figuur 5. De s-curves zijn afgeleid

uit het werk van Seed en Idriss [9]. In figuur 6 is

Figuur 8

Maaiveldzetting

v.s. afstand

tot de keerconstructie.

maaiveldzetting (dz) in mm

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

-15

-16

-17

-18

-19

Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden

de waarde voor G max gelijk aan G 0.

Resultaten nadere analyses

De voorspelde maaiveldzakkingen ter plaatse van

de sporen zijn weergegeven in de lijn ‘HS-basis’

in figuur 8. Zie ook figuur 9 uit deel 1 van dit

artikel [7]. Bij de evaluatie is in eerste instantie

is een berekening uitgevoerd naar de invloed

van mesh verfijning, waarbij de clusters van

het baanlichaam rond de keerconstructie zijn

verfijnd. Zie figuur 7.

Het effect hiervan op de berekende maaiveldzetting

ter plaatse van de sporen (na leegpompen)

is aangeven met de lijn ‘HS_mesh verfijnd’ in

figuur 8.

Vervolgens zijn aan dit zelfde model ook de

Small-Strain parameters toegevoegd. De berekeningsresultaten

hiervan zijn ook weergegeven in

figuur 8 met de lijn ‘HSSS_mesh verfijnd’.

Door het effect van mesh verfijning is een gelijkmatiger

zettingsverloop aan de rand van de ontlastvloer

ontstaan, maar ook een grotere zetting.

(ca. 3 à 7 mm groter).

Door het gebruik van de Small-Strain parameters

in het verfijnde model zijn de zettingen achter

de ontlastvloer significant kleiner en stroken ook

beter met de meetresultaten. De berekende

zettingen van de ontlastvloer lijken aan de optimistische

kant te zijn. De metingen aan de keerconstructie

wijzen op ca. 2 à 3 mm zetting door

het graven en leegpompen van de bouwkuip.

Conclusies

Op basis van de uitgevoerde trillingsrisicoen

deformatieanalyses, alsmede de metingen

kan voor dit project het volgende worden

geconcludeerd:

Maaiveldzetting bij sporen v.s. afstand t.o.v. keermuur na leegpompen bouwput

-20

24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

HS_mesh verfijnd

HSSS_mesh verfijnd

HS_basis

Afstand t.o.v. keerwand (=24m) in m

Na vergelijking van de deformatiemetingen

met de berekeningen blijkt dat de maaiveldzakkingen

ter plaatse van de sporen door het

trillen en heien veel kleiner zijn geweest (max.

3 à 6 mm) dan voorspeld op basis van bovengrenswaarden

voor de maaiveldzakkingen

(max. 30 à 120 mm). De prognoses van de

maaiveldzakkingen op basis van de

verwachtingswaarden geven betere

resultaten in vergelijking met de metingen;

Uit de metingen bleek dat de deformaties aan

de sporen sec door het door ontgraven en leegpompen

van de bouwkuip (max. 3 à 7 mm) veel

kleiner zijn dan berekend (ca. 13 à 16 mm);

Door toevoeging van Small-Strain parameters

aan het PLAXIS HS model worden, door het

ontgraven en leegpompen van de bouwkuip,

significant lagere waarden berekend voor

de maaiveldzettingen onder de sporen. De

berekende waarden stroken redelijk met de

metingen. Hierbij dient te worden opgemerkt

dat verfijning van de elementen mesh relatief

grote invloed heeft op het resultaat. Verfijning

leidt tot grotere, maar gelijkmatiger maaiveldzettingen,

achter de ontlastvloer;

De voorspelde zettingen van de ontlastvloer

zijn bij toepassing Small-Strain parameters

nihil en lijken optimisch te zijn. Metingen

op ca. 2 à 3 mm zetting;

Het vroegtijdig voorspannen van de groutankers

heeft, bij het ontgraven en leegpompen

van de bouwkuip, geleid tot fixatie van de

keerconstructie in horizontale richting;

De beheersmaatregelen voor de uitvoering

zijn zeer waarschijnlijk effectief geweest.

Literatuur

[6] Material Models Manual, Plaxis 2D version 8,

Plaxis b.v., 2006.

[7] Rooduijn, M.P., 2009, deel 1, Evaluatie van

deformatiemetingen en analyses, bouwkuip van

project Le Carrefour te Leiden, Geotechniek,

oktober 2009;

[8] Benz T., 2006, Small-strain Stiffness of Soils

and its numerical Consequences, Ph.D Thesis,

Stuttgart Universität;

[9] Seed, H.B., Idriss, I.M.,1970. Soil moduli and

demping factors for dynamic response analyses,

Earthquake Engineering Research Center report

No. EERC 70-10, University of California,

Berkeley, California;

[10] Atkinson J.H. and Sallfors G. (1991),

Experimental determination of soil properties.

In Proc. 10th ECSMFE, Florence, Vol 3,

915-9561991;

[11] Alpan I. (1970). The geotechnical properties

of soils, Earth-science Reviews, 6: 5-49.

GEOtechniek – januari 2010 37

More magazines by this user
Similar magazines