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