Complete pdf - GeoTechniek

vakbladgeotechniek.nl

Complete pdf - GeoTechniek

CONCEPTUELE METHODE VOOR EEN

SNELLE DIAGNOSE VAN HET FAALGEDRAG

VAN DE VLAAMSE DIJKEN

THERMISCH ONTWERP BIJ GRONDVRIEZEN IN NEDERLAND

SCHEMATISERINGSFACTOR MAAKT KEUZES

IN GEOTECHNIEK BETER ZICHTBAAR

VERDICHTEN VAN ZAND VOOR

BOORTUNNELS RANDSTADRAIL

JAARGANG 15 NUMMER 3 JULI 2011

ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

INCLUSIEF

kunst


FUGRO

Fugro Ingenieursbureau B.V.



www.fugro.nl

...UW GEO-SPECIALIST








Risicogestuurd grondonderzoek en deskundige advisering

zijn onmisbaar bij bouwen op of onder de grond!


Beste lezers,

Er zijn momenteel veel ontwikkelingen gaande

op het gebied van het ontwerp en toetsing van

waterkeringen. Een belangrijke ontwikkeling is dat

de vertrouwde bezwijkanalyses op basis van

effectieve spanningen worden vervangen door

ongedraineerde bezwijkanalyses. De wens is om

dit al in 2012 voor de regionale waterkeringen in

te voeren. Hiermee sluiten we beter aan op de in

het buitenland gehanteerde ‘total stress analysis’.

Andere omvangrijke onderzoeken zijn onder andere

het onderzoek naar piping, werkelijke sterkte

(rekening houdend met vervorming) en monitoring

(ijkdijk).

Ik haal dit aan omdat ik vaak merk dat geotechnisch

adviseurs ofwel zijn ingevoerd in het dijkontwerp,

of zijn gespecialiseerd in infra of bouwprojecten,

maar veelal niet in beide. Velen weten bijvoorbeeld

niet dat TAW documenten en leidraden een schat

aan bruikbare informatie geven voor diverse

geotechnische ontwerpberekeningen.

De nieuwe ontwikkelingen zouden ook buiten de

dijkensector moeten worden bediscussieerd en

beoordeeld; waarom een dijk ongedraineerd

berekenen en een ophoging voor een weg of

spoorweg niet? Een ander voorbeeld is de schema-

1 GEOTECHNIEK – Juli 2011

‘ . . . Duidelijk gevalletje van piping ! . . .‘

Van de redactie

tiseringsfactor waarover in dit nummer wordt

geschreven. We moeten nagaan of dit een zinvolle

toevoeging is voor andere geotechnische berekeningen

zoals bouwputten of grondconstructies.

De laatste jaren bent u gewend dat er twee specials

worden uitgegeven; een Nederlandstalige special

rondom een terugkerend Nederlands evenement,

en een Engelstalige special rondom een buitenlands

congres. De haalbaarheid van de laatste

special hangt onder meer af van de congressen

en daarmee samenhangend de bereidheid tot

sponsoring. Dit jaar bleek de Engelstalige special

niet haalbaar. De Nederlandstalige special met de

bijdragen van de geotechniekdag ontvangt u aan

het einde van het jaar.

In deze uitgave vindt u bijdragen over grond -

bevriezen en verdichten van zand. In het artikel

over de schematiseringsfactor kunt u lezen hoe

we onzekerheden in de bodemopbouw in rekening

kunnen brengen. Tevens kunt u lezen over een

nieuwe beoordelingsmethodiek voor Belgische

dijken.

Ik wens u veel leesplezier in dit zomernummer.

Martin de Kant

Namens de redactie en uitgever


Hoofdsponsor

Sub-sponsors

Klipperweg 14 Tel. 043 - 352 76 09

6222 PC Maastricht www.huesker.com

Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein

Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein

Tel. 030 - 285 40 00

www.ballast-nedam.nl

Geopolymeric innovations

Uretek Nederland BV

Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad

Tel. 0320 - 256 218 www.uretek.nl

Zuidoostbeemster: 0299 - 433 316

Almelo: 0546 - 532 074

Oirschot: 0499 - 578 520

www.lankelma.nl

Stieltjesweg 2

2628 CK Delft

Tel. 088 - 335 7200 www.deltares.nl

Veurse Achterweg 10

2264 SG Leidschendam

Tel. 070 - 311 13 33 www.fugro.com

Gemeenschappenlaan 100

B-1200 Brussel

Tel. 0032 2 402 62 11

www.besix.be

Postbus 1025, 3600 BA Maarssen

Tel. 030-248 6233 Fax 030-248 66 66

info@struktonengineering.nl

www.struktonengineering.nl

Kleidijk 35

3161 EK Rhoon

Tel. 010 - 503 02 00

www.mosgeo.com

Siciliëweg 61

1045 AX Amsterdam

Tel. 020- 40 77 100

www.voorbijfunderingstechniek.nl

2 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Hoofd- en Sub-sponsors

Galvanistraat 15

3029 AD Rotterdam

Tel. 010 - 489 69 22

www.gw.rotterdam.nl

Korenmolenlaan 2

3447 GG Woerden

Tel. 0348 - 43 52 54

www.vwsgeotechniek.nl

INPIJN-BLOKPOEL

Ingenieursbureau

Son: 0499 - 47 17 92

Sliedrecht:

0184 - 61 80 10

Hoofddorp:

023 - 565 58 78

www.inpijn-blokpoel.com

Dywidag

Systems

International

Industrieweg 25 – B-3190 Boortmeerbeek

Tel. 0032 16 60 77 60

Veilingweg 2 - NL-5301 KM Zaltbommel

Tel. 0031 418 578922

www.dywidag-systems.com

De Holle Bilt 22

3732 HM De Bilt

Tel. 030 - 220 78 02

Fax 030 - 220 50 84

www.grontmij.nl

Industrielaan 4

B-9900 Eeklo

Tel. +32 9 379 72 77

www.lameirest.be

IJzerweg 4

8445 PK Heerenveen

Tel. 0513 - 63 13 55

www.apvandenberg.com

Rooseveltlaan 8, 4536 GZ Terneuzen

Postbus 326, 4530 AH Terneuzen

Tel. 0031 115 62 09 27

www.bmned.com


Arcadis Nederland BV

Postbus 220

3800 AE Amersfoort

Tel. 033 - 477 1000

Fax 033 - 477 2000

www.arcadis.nl

Cofra BV

Kwadrantweg 9

1042 AG Amsterdam

Postbus 20694

1001 NR Amsterdam

Tel. 020 - 693 45 96

Fax 020 - 694 14 57

www.cofra.nl

Uitgever/bladmanager

Uitgeverij Educom BV

R.P.H. Diederiks

Redactieraad

Alboom, ir. G. van

Barends, prof. dr. ir. F.B.J.

Brassinga, ing. H.E.

Brinkgreve, dr. ir. R.B.J.

Brok, ing. C.A.J.M.

Brouwer, ir. J.W.R.

Calster, ir. P. van

CRUX Engineering BV

Pedro de Medinalaan 3-c

1086 XK Amsterdam

Tel. 020 - 494 3070

Fax 020 - 494 3071

www.cruxbv.nl

CUR Bouw & Infra

Postbus 420

2800 AK Gouda

Tel. 0182 - 540630

Fax 0182 - 54 06 21

www.curbouweninfra.nl

GEOTECHNIEK

JAARGANG 15 – NUMMER 3

JULI 2011

Cools, ir. P.M.C.B.M.

Dalen, ir. J.H. van

Deen, dr. J.K. van

Diederiks, R.P.H.

Eijgenraam, ir. A.A.

Graaf, ing. H.C. van de

Haasnoot, ir. J.K.

Heeres, Dr. Ir. O.M.

Jonker, ing. A.

Kant, ing. M. de

Kleinjan, Ir. A.

Korff, mw. ir. M.

Geomet BV

Postbus 670

2400 AR Alphen aan den Rijn

Tel. 0172 - 449 822

Fax 0172 - 449 823

www. geonet.nl

Ingenieursbureau

Amsterdam

Weesperstraat 430

Postbus 12693

1100 AR Amsterdam

Tel. 020 - 251 1303

Fax 020 - 251 1199

www.iba.amsterdam.nl

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.

Lange, drs. G. de

Mathijssen, ir. F.A.J.M.

Schippers, ing. R.J.

Schouten, ir. C.P.

Seters, ir. A.J. van

Smienk, ing. E.

Storteboom, O.

Thooft, dr. ir. K.

Vos, mw. ir. M. de

Waal, van der

Wassing, B.

Wibbens, G.

3 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Mede-ondersteuners

Profound BV

Limaweg 17

2743 CB Waddinxveen

Tel. 0182 - 640 964

www.profound.nl

Jetmix BV

Postbus 25

4250 DA Werkendam

Tel. 0183 - 50 56 66

Fax 0183 - 50 05 25

www.jetmix.nl

Redactie

Brassinga, ing. H.E.

Brouwer, ir. J.W.R.

Diederiks, R.P.H.

Kant, ing. M.

de Korff, mw. ir. M.

Thooft, dr. ir. K.

Cover: het DMC-systeem

van Landustrie (beeld:

Lex de Prieëlle) zie pag. 6

Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door:

TIS Speciale

Funderingstechnieken

Info: WTCB, ir. Noël Huybrechts

Lombardstraat 42, 1000 Brussel

Tel. +32 2 655 77 11

info@bbri.be

www.tis-sft.wtcb.be

ABEF vzw

Belgische Vereniging

Aannemers Funderingswerken

Priester Cuypersstraat 3

1040 Brussel

Secretariaat:

erwin.dupont@telenet.be

Colofon

Royal Haskoning

Postbus 151

6500 AD Nijmegen

Tel. 024 - 328 42 84

Fax 024 - 323 93 46

www.royalhaskoning.com

SBR

Postbus 1819

3000 BV Rotterdam

Stationsplein 45 A6.016

3013 AK Rotterdam

Tel. 010-206 5959

www.sbr.nl

Geotechniek is

een uitgave van

Uitgeverij Educom BV

Mathenesserlaan 347

3023 GB Rotterdam

Tel. 010 - 425 6544

Fax 010 - 425 7225

info@uitgeverijeducom.nl

www.uitgeverijeducom.nl

Lezersservice

Adresmutaties doorgeven

via ons e-mailadres:

info@uitgeverijeducom.nl

© Copyrights

Uitgeverij Educom BV - Juli 2011.

Niets uit deze uitgave mag

worden gereproduceerd met

welke methode dan ook, zonder

schriftelijke toestemming van de

uitgever. © ISSN 1386 - 2758

BGGG

Belgische Groepering

voor Grondmechanica

en Geotechniek

c/o BBRI, Lozenberg 7

1932 Sint-Stevens-Woluwe

bggg@skynet.be


18

30

46

Paalmatrasproeven II

Belangrijkste conclusies

Ir. Suzanne van Eekelen / Ing. Jack van der Vegt

Ir. Herman-Jaap Lodder / Dr. Ir. Adam Bezuijen

24

36

5 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Inhoud

1 Van de Redactie – 6 Actueel – 9 Gesignaleerd – 11 KIVI NIRIA rubriek – 13 SBR-info

14 CUR Bouw & Infra – 16 The Magic of Geotechnics – 23 Agenda – 54 Vraag en antwoord

Erosie riviertalud Erosie landtalud

Afschuiven

riviertalud

Falen dijk

Afschuiven

landtalud

Reststerkte

Schematiseringsfactor maakt keuzes

in geotechniek beter zichtbaar

Ir. Ed Calle / Ir. Werner Halter / Ir. Hans Niemeijer

Piping Micro-instabiliteit

Conceptuele methode voor een snelle diagnose

van het faalgedrag van de Vlaamse dijken

Ir. Gauthier van Alboom / Ir. Koen Haelterman / Ir. Ronny van Looveren

dr. Frank Mostaert / Ir. Patrik Peeters / Ir. Leen Vincke

43 Geokunst Onafhankelijk vakblad voor gebruikers van geokunststoffen

51

Thermisch ontwerp bij grondvriezen in Nederland

Ir. Jacco K. Haasnoot / Ing. Dirk G. Goeman

Verdichten van zand voor

boortunnels RandstadRail

Ir. Diederik van Zanten / Ir. Edwin P.T. Smits / Ir. Rodriaan Spruit

Paalmatrasproeven IIa: Eén laag biaxiaal of twee

lagen uniaxiale wapening in een paalmatras

Ir. Suzanne van Eekelen

50 CUR aanbeveling VC 92: Uitvoeringsrichtlijn geokunststoffen in de waterbouw

Ir. Wim Voskamp


Succesvolle test bij diepste

parkeergarage van Nederland

Rotterdamse innovatie

controleert beton met geluid

Rotterdam bouwt onder het Kruisplein de diepste

parkeergarage van Nederland: vijf verdiepingen,

acht parkeerlagen, 20 meter diep. Tijdens de uitvoering

heeft het ingenieursbureau van Gemeentewerken

Rotterdam (IGWR) samen met aannemer

Besix met succes een nieuwe methode getest om

met geluid de kwaliteit van betonnen diepwanden

te controleren. Deze methode wordt daarom nu

toegepast bij de aanleg van de spoortunnel in

Delft.

De Kruispleingarage biedt straks plaats aan 760

auto’s. Die bereiken hun bestemming vanuit de

Weenatunnel via een 200 meter lange ondergrondse

weg. Aan het einde daarvan ligt een eveneens

ondergrondse rotonde. Behalve tot de

nieuwe garage geeft deze ook toegang tot de

bestaande Schouwburgpleingarage. Voor het

maken van de bouwkuip is 370 meter (omtrek)

diepwand gemaakt. De betonnen, in het werk gestorte,

wanden zijn 1,2 meter dik en 41 meter

‘diep’.

Een potentieel probleem bij het maken van diep-

wanden is de kwaliteitscontrole tijdens de uitvoering.

Zo kwam deze bouwwijze eerder negatief in

het nieuws bij de aanleg van de Noord/Zuidlijn in

Amsterdam. Om vergelijkbare problemen te voorkomen

hebben ingenieurs van Gemeentewerken

Rotterdam een nieuwe meettechniek toegepast.

Met behulp van 50kHz-geluidgolven kunnen

zwakke plekken in de wanden tijdens de uitvoering

worden opgespoord. Deze methode is bij de

Kruispleingarage getest.

De akoestische metingen vonden plaats door zenders

en ontvangers langzaam omhoog te trekken

door een buis die aan de wapeningskorf was bevestigd.

Zo kon de diepwand over de volle hoogte

van 41 meter worden gescand. IGWR onderzocht

ook andere meetmethoden, onder meer met temperatuur

en elektrische weerstand. Het gebruik

6 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Actueel

Onder redactie van

Robert Diederiks

van geluidsgolven bleek niet alleen een zeer effectieve

maar ook een relatief goedkope methode.

De Kruispleingarage is een ontwerp van het ingenieursbureau

van Gemeentewerken Rotterdam.

Het ondergrondse deel van de garage is ont -

worpen door architect Maarten Struijs, ook

van het ingenieursbureau. Team CS (Benthem

Crouwel, Meyer en Van Schooten en West 8 Urban

design & landscape architecture) ontwierp de

bovengrondse onderdelen. De oplevering is naar

verwachting medio 2013.

Nieuwe ontwikkeling

van Landustrie Sneek

in BBC programma

‘World Series – Horizons’

De BBC heeft afgelopen april opnamen op locatie

gemaakt aan de dijk bij de Zeelandbrug in Colijnsplaat.

De uitzending wordt gemaakt in het kader van het

UrbanFlood project. Dit is een Europees project

binnen het Zevende Kader Programma.

Het UrbanFlood project omhelst het online monitoren

van dijken in Londen, Amsterdam en Sint

Petersburg. De verkregen gegevens over de conditie

van deze dijken wordt continu geanalyseerd.

Eventueel dijkfalen kan tijdig worden geconstateerd

en waterbeheerders en noodhulpdiensten

kunnen adequaat van informatie worden voorzien.

In Zeeland werden door de BBC opnamen gemaakt

omdat in het dijklichaam naast de Zeelandbrug het

DMC systeem is toegepast.

Dit Dijk Monitoring- en Conditioneringssysteem

is een ontwikkeling van Landustrie Sneek BV en

VolkerWessels Telecom.

Met sensoren wordt de druk en de temperatuur

Piping: een van de fenomenen die met het DMC-systeem te bestrijden zijn.


in de dijk gemeten. Het monitoringsysteem moet

ervoor zorgen dat er geen piping ontstaat. Water

dat door de dijk heen komt, voert dan zand mee en

holt de dijk als het ware uit. Omdat de sensoren

tijdig het pipingprobleem kunnen constateren,

kan met het verpompen van water de dijk in goede

conditie worden gehouden.

Voor het UrbanFlood project is dit systeem met

name waardevol, omdat niet alleen het monitoren

maar ook het conditioneren van het dijklichaam

tot de mogelijkheden behoort.

Keverling Buisman prijs 2011

Wie schreef de beste publicatie op het gebied van

de Geo-Engineering? Meld nu kandidaten voor de

Keverling Buisman prijs 2011!

Tijdens de Geotechniekdag op 10 november 2011

worden prijzen uitgereikt voor publicaties die bijdragen

aan de ontwikkeling van het vakgebied

Geo-engineering: het bouwen met, in en op de

grond. Vanaf 2009 heten deze prijzen de Keverling

Buisman prijs.

Deltares en KIVI-NIRIA Geotechniek Keverling

Buisman reiken prijzen uit in drie categorieën:

Wetenschappelijke publicaties (artikelen van

Nederlandse en Belgische auteurs in de internationale

wetenschappelijke literatuur van het

afgelopen jaar),

Geo-engineering voor een breed publiek (populair-wetenschappelijke

artikelen in de Nederlandse

landelijke dagbladen en de populaire

pers of andere communicatiemiddelen voor een

breed publiek),

Actueel

Jong talent beste afstudeerders aan TU’s en

HBO-instellingen.

Prijswinnaars worden op de Funderingsdag in

het zonnetje gezet en beloond met € 1000,-.

U kunt nu (tot 1 september 2011) kandidaten aanmelden

voor de drie categorieën. De organisatie

zal uit de aanmeldingen een selectie maken waaruit

de jury uiteindelijk drie prijswinnaars kiest.

De voorzitter van de jury, Mandy Korff, zal namens

Deltares en KIVI-NIRIA Geotechniek de prijzen

uitreiken.

Hebt u artikelen of personen waarvan u vindt dat

ze niet mogen ontbreken, dan kunt u deze aanmelden

per e-mail bij ellen.teriele@deltares.nl.

Artikelen en scripties gepubliceerd tussen 1 juli

2009 en 1 september 2011 kunnen meedoen.

Een overzicht van de genomineerden verschijnt in

september op www.geonet.nl.

Meer informatie over de Keverling Buisman prijs

en de samenstelling van de jury is te vinden op

www.geonet.nl.


Verdediging proefschrift overgangsconstructies

in spoorwegen

Op vrijdag 13 mei verdedigde Bruno Coelho met

succes zijn proefschrift Dynamics of railway transition

zones in soft soils.

Het onderzoek werd uitgevoerd aan de TU Delft

in het kader van het Delft Cluster programma, in

samenwerking met Deltares, waarbij ProRail de

belangrijkste stakeholder was. Bij een duiker vlakbij

station Gouda Goverwelle zijn metingen verricht

aan het spoor en de ondergrond ter plaatse

van de overgang tussen de aardebaan en het

kunstwerk. De spoorligging, de waterstand en horizontale

vervormingen zijn gedurende een jaar

gemonitord. Er zijn twee snelle metingen uitgevoerd,

waarbij de dynamische reactie van het

spoor en de ondergrond tijdens treinpassages gemeten

zijn. Coelho heeft de metingen uitgebreid

geanalyseerd en een eindige elementen model

gemaakt om de resultaten te kunnen interpreteren.

Coelho heeft een verbetering bedacht om verplaatsingen

te bepalen uit versnellingsmetingen.

Een opvallend resultaat, dat zo goed uitgewerkt

is, dat geen commissielid kans zag daar oppositie

tegen te voeren. Een belangrijke uitkomst van het

onderzoek is dat de problemen niet alleen door de

slappe bodem komen. Ook de wijze van aanleg

speelt een rol. De vraag van professor Powrie uit

Southampton of zijn studie zich zoals de titel

suggereert alleen bruikbaar is voor een slappe -

ondergrond, moest Coelho dan ook ontkennend

beantwoorden. Het is natuurlijk wel zo dat een

goede ondergrond of goede aanlegwijze de

problemen vermindert.

De relatie tussen het langetermijngedrag en het

dynamische gedrag van de constructie was helaas

beperkt uitgewerkt. Mogelijk speelde de korte

beschikbare tijd hierbij een rol: Coelho had maar

drie jaar voor zijn promotieonderzoek, in plaats

van de gebruikelijke vier. Toch gaven de commissieleden

professor Barends en Hölscher aan dat

er veel aanknopingspunten voor die relatie in het

onderzoek te vinden zijn. Hier liggen dus kansen

voor vervolgonderzoek.

Professor Esveld ging nog in op de praktische toepasbaarheid

van de resultaten. In de conclusies

geeft Coelho aan dat de huidige stootplaat niet

voldoet. Maar welke verbeteringen zijn dan mogelijk?

Dit leverde nog geen concreet, direct toepasbaar

antwoord op. De mogelijkheid van langere

stootplaten of onderlegplaten onder de stootplaat

zijn genoemd, maar er kan ook aan andere

onderhoudstechnieken gedacht worden, waarbij

de blinde vering in de overgangszone wegge -

8 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Actueel

nomen wordt zonder dat de ballast zijn pakking

verliest.

Coelho had een stelling gewijd aan een van de

wijze lessen van het onderzoek: dat een onder -

zoeker niet op ongevalideerde metingen moet

vertrouwen. De rector magnificus vond die stelling

zo interessant, dat hij bij uitzondering een vraag

stelde. Al met al was het een geslaagde promotieplechtigheid.

Uittreerede Frans Barends

Na een carrière van 40 jaar in het vakgebied grondmechanica

houdt professor Frans Barends zijn

uittreerede op 21 september 2011. Vooraf gaand

zal een kort symposium worden georganiseerd

door Deltares over Dike Engineering.

Iedereen is welkom. Het

voorlopige programma:

Locatie Aula

Congrescentrum TUDelft

woensdag 21 september

– 11.00 Symposium Dike

Engineering

– 13:00 Lunch

– 15:00 Uittreerede

– 17:00 Receptie

FOTO: FREEK VAN ARKEL


Het wonder van de

Noord/Zuidlijn

AUTEUR Bas Soetenhorst

UITGAVE Promotheus/Bert Bakker

ISBN 978-90-5662-796-6

DETAILS Paperback, 272 pagina’s

ISBN 978-90-3513-641-0

PRIJS € 18,95

1,4 miljard euro zou het kosten. Amsterdam

betaalde 317 miljoen, het Rijk de rest. De stad zou

er nauwelijks hinder van ondervinden en in 2011

zou de metro rijden. Zo luidden de afspraken in

2002, bij het begin van de aanleg van de Noord/

Zuidlijn. Inmiddels hangt de vlag er heel anders bij.

De teller staat op 3,1 miljard, de Amsterdamse

bijdrage is meer dan vervijfvoudigd en de ingebruikname

is op zijn vroegst in het najaar van 2017.

Gesignaleerd

De Noord/Zuidlijn staat symbool voor bestuurlijk

wensdenken, financiële tegenvallers en wanbeleid.

Het wonder van de Noord/Zuidlijn beschrijft hoe dit

alles kon gebeuren. De zeer onthullende reconstructie,

gebaseerd op tientallen interviews en

talloze geheime documenten, legt van binnenuit

bloot hoe het kabinet alle risico’s bij Amsterdam

neerlegde, de gemeente zich liet uitkleden door

commerciële bedrijven, welgestelde bewoners

de metro uit hun buurt weerden en ambtenaren

en bestuurders tegen beter weten in heilig bleven

geloven in de nieuwe metro.


Heeft u of heb jij al een iPad? Het is een vraag die

steeds vaker gesteld wordt. Voor sommigen is een

iPad een mooie gadget en voor anderen zit de iPad

in de tas als standaard ingenieurgereedschap.

Zelf ben ik om. Een tablet en apps maken het

mogelijk om ter plekke, op kantoor of in het veld,

informatie op te roepen en te benutten. Alles

wordt sneller en dus ook ons vak. Een kleine

zoektocht door de app store (85% van de tablets

Aanmelden of meer informatie

over KIVI NIRIA Geotechniek ?

Meer informatie over de

Afdeling Geotechniek:

www.kiviniria.nl/geo

of bij Marty Herrmann,

KIVI NIRIA Kamer

TU Eindhoven

Tel. 040-247 29 49

Ma t/m vrij 10 - 14 uur

kiviniria@tue.nl

Meer informatie over

KIVI NIRIA: www.kiviniria.nl

is een iPad leert mij onder andere dat momenteel

gratis of tegen betaling, software beschikbaar is

voor Civil Engineering en de Eurocode (met name

mechanica en beton, maar ook grond). Down -

loaden was kinderlijk eenvoudig.

En ook voor de iPhone of de iPod zijn er Apps,

onder andere voor paaldimensionering (‘ Piles Section’)

en funderingen op staal (‘Plinth’). Zelfs is er

al een Spaanstalige hand leiding voor geotechnische

constructies. Overigens is dit één van de

duurste Apps. Momen teel kost deze € 54,99,

terwijl anderen vaak maar een paar euro kosten.

Gratis zijn bijvoorbeeld Apps over de seismische

risico’s in de VS of bodemclassificatie gebaseerd

op GPS coördinaten, eveneens in de VS. Zoek

hiervoor naar SoilWeb.

KIVI NIRIA

Geotechniek in het ‘app’-tijdperk

KIVI NIRIA is dé Nederlandse beroepsvereniging van en

voor ingenieurs, opgeleid aan universiteiten en hoge -

scholen, en vormt een hoog waardig technisch kennisen

kennissennetwerk. Hiermee maakt KIVI NIRIA, het

Ko nink lijk Instituut Van Ingenieurs, het belang van techniek

zichtbaar in onze samenleving en ondersteunt ingenieurs

bij het uitoefenen van hun belangrijke taak.

Ingenieurs staan aan de basis van innovatie, doordat zij

hun technische kennis weten toe te passen ten behoeve

van ontwikkeling in de maatschappij.

Waarom een Afdeling Geotechniek?

Geotechniek volgens Van Dale: de toegepaste wetenschap

die zich bezighoudt met het gedrag van grond en

rots ten behoeve van het ontwerpen en uitvoeren van

grond- en kunstwerken. Dit klinkt erg abstract, maar in

de praktijk zijn er maar weinig ingenieurs die niet met

geotechniek te maken krijgen. Denk maar eens aan de

fundering van een weg of gebouw, het aanbrengen van

waterdichte schermen bij een bodemsanering of het

verplaatsen van grond bij het baggeren of boren van een

tunnel. Daarom dus een Afdeling Geotechniek.

Netwerk en Communicatie

De Afdeling Geotechniek vormt een netwerk van men sen

werkzaam op het vakgebied, mensen die het vak studeren

Nog interessanter is te onderzoeken wie dit allemaal

aanbieden. De American Concrete Pavement

Society biedt reeds 5 Apps aan voor de iPad en 5

voor de iPhone. Ook informatie over geotextielen

wordt via een App aangeboden.

Is dit leuk, nuttig of allebei? Ik denk het laatste

en wacht op de eerste Nederlandse Apps. Ik ben

reuze benieuwd of de geotechnicus van morgen

niet alleen risico’s analyseert en afweegt, maar

deze ook visualiseert en in ontwerp- en bouwoverleggen

direct inbrengt met de moderne achterkant

van de sigarendoos...

William van Niekerk

Voorzitter KIVI Niria Afdeling voor Geotechniek

Verstuurd vanaf mijn iPad

en andere geïnteresseerden. Dit netwerk strekt zich uit

over de grenzen van ons land en uit zich in nauwe samenwerking

met soortgelijke verenigingen binnen Europa.

Jaarlijks organiseert de afdeling tal van activiteiten,

waarvan een aantal op Europees niveau in samen werking

met anderen. KIVI NIRIA Geotechniek is tevens founding

partner van Geonet, het onafhankelijk platform voor

i nteractief geotechnisch Nederland (www.geonet.nl).

Alle leden van KIVI NIRIA Geo techniek kunnen zich

gratis abonneren op het vakblad Geotechniek. Geotechniek

is een informatief/ promo tioneel onafhankelijk

vakblad dat beoogt, kennis en ervaring uit te wisselen,

inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele,

geotechnisch vak gebied te kweken. Het vakblad verschijnt

vier maal per jaar (excl. specials).

Activiteiten

De Afdeling Geotechiek geeft steun aan wetenschappelijk

onderzoek en helpt mee aan de ontwikkeling van diverse

cursussen op het vakgebied. Daarnaast organiseert de

afdeling de Funderingsdag en de Geo techniekdag en vele

excursies, lezingen en symposia. Ook voor jonge leden

is de afdeling actief. Zo levert zij een bijdrage aan de

Young Geotechnical Engineers Conference en er is een

speciale afstudeerdersmiddag.


MOS Grondmechanica Kleidijk 35 Postbus 801 3160 AA Rhoon T + 31 (0)10 5030200 F + 31 (0)10 5013656 www.mosgeo.com

“De metingen geven aan

dat de bouwput tot de

einddiepte mag worden

ontgraven.”

De bekendheid van het Stedelijk Museum aan de

Paulus Potterstraat in Amsterdam heeft meer te

maken met de klassiek moderne en hedendaagse

kunst waarvan zij haar bezoekers laat genieten, dan

met het gebouw waarin zij is gevestigd. Toch is dit

neorenaissancegebouw – in 1895 ontworpen door

architect Adriaan Willem Weissman – een bekend en

historisch monument. De ingrijpende renovatie die in

de periode 2007 – 2010 heeft plaats gevonden vroeg

dan ook de grootste zorg.

Rekenen en bewaken

Om deze reden was MOS Grondmechanica van

het begin tot het einde van de uitvoering betrokken

bij de renovatie van het Stedelijk Museum. Het

bureau verzorgde het benodigde grondonderzoek

en op basis van de resultaten hiervan de volledige

geotechnische engineering van de bouwkuipen en

funderingen. MOS bleef gedurende het bouwproces

op de achtergrond aanwezig om te toetsen of de

optredende vervormingen van het oude pand niet

groter werden dan geoorloofd. Hiermee leverden de

mensen van MOS een belangrijk aandeel aan het

behoud van een markant stukje Nederlands erfgoed.


Auteur ing. E. (Ed) Smienk van ABT

Uitgever SBR

Artikelnr. 575.10

ISBN 978-90-5367-515-1

Prijs € 78,00 (gedrukt exemplaar)

www.sbr.nl/funderingenb

De juiste fundering voor een gebouw kiest en realiseert u met Deel B van het

SBR Handboek Funderingen. Dit veel geraadpleegde naslagwerk:

is praktisch en systematisch van opzet;

bevat beschikbaar materiaal, materieel, funderingssystemen;

vanuit de online versie klikt u eenvoudig door naar regelgeving, contactgegevens

en meer.

De funderingsbranche innoveert en talloze nieuwe begrippen doen hun

intrede in het vakgebied. Duurzaamheid wordt steeds belangrijker. Met dit

handboek heeft u een praktisch hulpmiddel in huis.

Deel B, het gedeelte over systemen, is het enige deel van het Handboek

Funderingen dat ook in gedrukte vorm verkrijgbaar is. De overige delen A, C

en D zijn alleen online te raadplegen, via een speciaal abonnement te bestellen

in de kenniswinkel op www.sbr.nl.

Het voordeel van de online versie van het handboek is het direct doorklikken

naar allerlei andere handige informatie, zoals de SBR Trillingsrichtlijnen.

SBR info

Handboek Funderingen – geheid de juiste keuze


Update van de Commissies

Commissie C152 Ankerpalen

Zoals in de vorige Geotechniek aangekondigd,

zou de Richtlijn Ankerpalen in mei/juni beschikbaar

komen. Bij de laatste afrondende werkzaamheden

is er nog een flinke discussie geweest

over enkele inhoudelijke punten. Dat heeft ertoe

geleid dat de Richtlijn Ankerpalen in september

2011 beschikbaar komt.

Commissie C188 Rekenregels voor

ongewapende onderwaterbetonvloeren

In de afgelopen periode is het gelukt om de

benodigde financiering voor herziening van deze

Aanbeveling te realiseren. Er is een breed samenge

stelde commissie gevormd die het traject zal

begeleiden. De focus zal bij deze herziening liggen

op de volgende onderdelen:

bepaling van de veerstijfheid van de trekelementen;

weerstand van de damwand tegen indrukking;

toetsing in de korte richting in de UGT en in de

BGT;

toetsing van de trekelementen;

verbinding tussen de owb-vloer en de damwand.

Daarnaast zal aandacht worden besteed aan de

situatie dat de ongewapende owb-vloer een

definitieve constructieve functie heeft. Er zal bij

deze herziening nauw worden aangesloten op de

Richtlijn Ankerpalen en uiteraard op de Eurocode.

Verwacht wordt dat het resultaat van deze her -

ziening na de zomer 2012 beschikbaar komt.

Commissie C191

Rekenregels voor diepwanden

In 2010 is CUR/COB publicatie 231 verschenen

onder de titel Handboek diepwanden. Bij de afronding

van de werkzaamheden heeft de commissie

gekeken naar de actualiteit van CUR-Aanbeveling

76 Rekenregels voor diepwanden. De commissie

heeft geconstateerd dat die Aanbeveling op een

klein aantal onderdelen moet worden herzien.

Daarvoor is toen een plan van aanpak geschreven

en vastgesteld en vervolgens heeft de CUR financiering

geregeld om de herziening uit te voeren.

Inmiddels is een start gemaakt met deze her -

ziening. Verwacht wordt dat de herziene uitgave

van CUR-Aanbeveling 76 Rekenregels voor diepwanden

eind 2011 beschikbaar is.

Trekpalen

Inmiddels ligt er een plan van aanpak voor het

uitwerken van de aanbevelingen uit CUR publicatie

2001-4 Ontwerpregels voor trekpalen. Daarbij

gaat het om de volgende items:

het last-rijzingsgedrag van individuele palen en

palen in een paalgroep;

de trekcapaciteit en het deformatiegedrag van

trekpalen in klei;

het last-rijzingsgedrag van trekpalen in gelaagde

grond (afwisselende zand- en kleilagen);

het effect van wisselende belastingen in klei en

in zand (effect op draagkracht en deformatie);

het effect van dynamische belastingen op trekpalen

(effect op draagkracht en deformatie).

De komende periode zal worden gewerkt aan

de financiering. Als dat is afgerond kunnen de

14 GEOTECHNIEK – Juli 2011

CUR Bouw & Infra info

Onder redactie van

Ing. Fred Jonker

werkzaamheden worden opgepakt door een

nieuw te vormen CUR-commissie.

Commissie C185 Funderingsherstel

Op 7 maart jl. is CUR/SBR commissie C185 gestart

onder voorzitterschap van ing. A.T.P. Opstal (Ingenieursbureau

Gemeentewerken Rotterdam).

Deze commissie heeft tot doel om een Richtlijn

Funderingsherstel te ontwikkelen waarin alle kennis

en ervaring is gebundeld met betrekking tot

herstel van woningen op palen (o.m. gevolgen van

‘paalrot’) bij houten funderingpalen en herstel van

funderingen ‘op staal’. Ca. 40 bedrijven en organisaties

uit de gehele sector zijn bij dit proces

betrokken.

Er wordt nauw aangesloten op de Richtlijn Funderingsonderzoek

van het platform F3O (‘Onderzoek

en beoordeling van houten paalfunderingen onder

gebouwen’). De commissie heeft als eerste taak de

inhoudsopgave van de Richtlijn vastgesteld + een

indeling waarop de beschrijvingen van de diverse

hersteltechnieken zullen worden gepresenteerd.

Inmiddels ligt er een eerste concept-versie van het

handboek, waar de commissie zich over zal buigen.

Verwacht wordt dat de Richtlijn Funderingsherstel

in januari 2012 beschikbaar is.

Commissie C186

Binnenstedelijke kademuren

Op donderdag 28 april jl. is deze CUR commissie

gestart onder leiding van dr.ir. J.G. de Gijt (Ingenieursbureau

Gemeentewerken Rotterdam). Op

de foto is de verdere samenstelling te zien. Hierop

ontbreken helaas 2 leden die bij de startvergadering

verhinderd waren.

De commissie ontwikkelt een handboek Binnenstedelijke

kademuren, waarin kennis en ervaring wordt

gebundeld omtrent de aanpak en de werkwijze bij

ontwerp en realisatie van herstel van binnenstede-


lijke kademuren. Er zal nauw worden aangesloten

op Damwandconstructies (CUR-publicatie 166) en

op de herziening van het Engelstalige handboek

Quay Walls (CUR-publicatie 211E).

Verwacht wordt dat het handboek Binnenstedelijke

kademuren in de tweede helft 2012 beschikbaar

komt.

Commissie VC92

Uitvoeringsrichtlijn geokunststoffen

Het ontwerp van constructies met geokunststoffen

is vastgelegd in CUR-publicatie 174 Geokunststoffen

in de waterbouw (digitaal beschikbaar

via www.curbouweninfra.nl). Die publicatie is

bedoeld voor de ontwerpers van dit type constructies.

Geokunststoffen is een verzamelnaam voor een

groot aantal producten in verschillende verschijningsvormen

en met verschillende eigenschappen.

De functie ervan in de constructie is in de

meeste gevallen veel meer dan ‘een doekje ertussen’.

Sterker: geokunststoffen vervullen met

name in de waterbouwkundige toepassingen vaak

een belangrijke filterfunctie. Dat betekent dat ze

op het werk met zorg moeten worden behandeld

en dat het geokunststof in het werk op een zorgvuldige

wijze moet worden aangebracht.

Daarbij is een belangrijk uitgangspunt dat de uitvoerder/toezichthouder

er van overtuigd moet

zijn dat het geleverde geokunststof voldoet aan

de gestelde specificaties.

Onderzoek bij een aantal projecten waar schade is

opgetreden aan de geokunststoffen heeft geleerd

dat er bij de uitvoering veel fouten worden gemaakt.

Fouten m.b.t. het uitrollen van geokunststoffen,

en de overlap tussen de rollen, maar ook

ten aanzien van de bestorting waarmee de geokunststoffen

worden afgedekt. Gevolgen van

deze fouten zijn dat het geokunststof niet de

hoogwaardige functie kan vervullen waarvoor het

in de constructies is bedoeld. Om die reden heeft

CUR commissie VC 92 CUR-Aanbeveling 115 ontwikkeld,

speciaal bedoeld voor de bouwplaats, om

werkvoorbereiders en uitvoerders te helpen om

geokunststoffen op de vakkundige en professionele

juiste wijze te hanteren.

De Aanbeveling is bedoeld voor toezichthouders,

aannemers, uitvoerders, ontwerpers, verzekeraars,

CUR Bouw & Infra info

advies bureaus, bevoegd gezag e.d. Daarnaast

helpt de Aanbeveling de bestekschrijvers en opstellers

van contracteisen en vraagspecificaties.

Door in een bestek, contract of vraagspecificatie

de eis voor bij voorkeur onafhankelijk en des -

kundig toezicht op te nemen, te verwijzen naar

deze CUR-Aanbeveling en dit voorafgaand aan de

uitvoering op een juiste manier invulling te geven,

kan tijdens de uitvoering veel discussie worden

voorkomen.

Meer weten: fred.jonker@curbouweninfra.nl

Damwanden (CUR 166) – correctie!

In het handboek Damwandconstructies (CUR

166) staat op pagina 114 van deel 1 een formule

voor het berekenen van de kwel door een

waterremmende laag. Helaas is die formule niet

correct. De juiste is:

Q = ___

• A

c

Dus met A boven de deelstreep en niet eronder.

Dank aan de melder van deze fout!


Toekomstverkenningen

voor de geotechniek

De toekomst is onzeker, maar onvermijdelijk. Hoe ga je om met de toekomst als bedrijf, overheid of

kennisinstelling? Eén van de manieren om grip te krijgen op een weerbarstige werkelijkheid is het

gebruik van scenario’s. What, if? Over scenario’s, en wat we ervan kunnen leren voor de geotechniek.

Scenario’s zijn beschrijvingen van mogelijke

toekomsten. Het doel van scenario’s is om te doordenken

wat voor strategieën, koersen, activiteiten

effectief zijn om in de toekomst succesvol te

(blijven) opereren. Een scenario is dus geen

toekomstvoorspelling, en ook niet als zodanig

bedoeld. Integendeel, een scenario schetst een

enigszins extreem beeld dat zich in de toekomst

zou kunnen ontwikkelen. Meerdere scenario’s

tezamen schetsen het speelveld waarop die

toekomst zich waarschijnlijk gaat ontwikkelen.

Met de nadruk op waarschijnlijk.

Scenario’s worden vaak ontwikkeld aan de hand

van een assenkruis, waarin de twee belangrijkste

onzekerheden de dimensies zijn. De keus daarvan

is natuurlijk cruciaal: als naderhand de maat -

gevende ontwikkeling zich langs een heel andere

as blijkt af te spelen, wordt het realiteitsgehalte

opeens een stuk minder. De bekende studie ’Wel-

Riding the Waves

- particulier initiatief staat centraal

- onbelemmerde wereldhandel

- milieu en klimaat sterk onder druk

- kennis gericht op behoeften

bedrijfsleven

Wereld in balans

- samenwerking op wereldschaal

- welzijn en verdeling zijn belangrijk

- veel aandacht voor milieu en klimaat

- kracht EU: kennis, duurzaamheid

Gericht op eigen kracht

vaart en leefomgeving (WLO, 2006) van de samenwerkende

Nederlandse planbureaus CPB en PBL

en daarvóór de CPB studie Vier vergezichten voor

Nederland (2004) zijn geordend rond twee sleutelonzekerheden:

de mate waarin landen bereid en

in staat zijn internationaal samen te werken, en de

verdeling tussen publieke en private verantwoordelijkheden

(meer of minder sturing door de

overheid). In die scenario’s was er geen rekening

mee gehouden dat er een kredietcrisis zou komen,

en die heeft het speelveld natuurlijk behoorlijk

overhoop gegooid. Vandaar de nadruk op waarschijnlijk,

en op de constatering dat een scenario

geen voorspelling is.

Om het speelveld voor de sector van de Delta -

technologie te verkennen heeft Deltares in samenwerking

met de Waterdienst van Rijkswaterstaat

begin 2011 een scenariostudie uitgevoerd. De

sleutelvariabelen die het assenkruis definiëren

Nieuw Nederland

- ook wereldeconomie stagneert

- milieu en klimaat geen prioriteit

- sterke nationale overheid, zwak Europa

- kennis naar binnen gericht; braindrain

Bloei ECONOMISCHE ONTWIKKELING WEST-EUROPA

MAATSCHAPPELIJKE ORIËNTATIE

Gericht op samenwerking

Fort Europa

- samenwerking op Europese schaal

- daarbuiten protectionisme

- BRIC loopt uit op EU

- Europa als kenniscentrum verzwakt

16 GEOTECHNIEK – Juli 2011

The Magic of Geotechnics

Stagnatie

Dr. Jurjen van Deen

Deltares

zijn hier de maatschappelijke oriëntatie van Nederland:

gericht op samenwerking internationaal of

gericht op eigen kracht. En de economische

ontwikkeling van West Europa: komt er bloei of

blijft er stagnatie. Dat assenkruis leidt tot vier

scenario’s.

In de eerste twee raakt Nederland intern gericht.

Vertrouwen op eigen kracht scoort hoger dan

vertrouwen in samenwerking met de rest van de

wereld. Afhankelijk van de economische ontwik -

keling van West Europa hebben we dan twee

scenario’s: stagnatie of bloei.

Nieuw Nederland

In dit scenario is de wereld instabiel. De economie

stagneert. Isolationisme wordt hierdoor bevorderd.

De wereldeconomie komt mondjesmaat op

gang. Ieder land geeft zijn eigen invulling aan

herstel. Centraal staan veiligheid, gezondheid,

voedsel en energiezekerheid. Milieu en onderwijs

zijn geen prioriteit, innovatie is laag. Op de EU

wordt niet meer vertrouwd, men kijkt meer naar

de buurlanden.

Riding the waves

In dit scenario draait de economie voorspoedig.

Er is welvaart en er heerst marktoptimisme. Particulier

initiatief is de drijvende kracht voor alles;

economie, onderwijs, milieu en cultuur. Mobiliteit

is hoog en er is hoge congestie in de wereldsteden.

Er zijn open grenzen, bondgenootschappen worden

aangegaan en de overheid houdt zich voor -

namelijk bezig met het faciliteren en ordenen van

de markt.

De twee andere scenario’s schetsen het beeld van

Nederland dat zich extern richt en samenwerking

zoekt met andere landen en spelers, internationaal.

Ook hier weer twee scenario’s: stagnatie of

bloei.

Fort Europa

In dit scenario doet de EU het beter dan Nederland

individueel, maar blijft achter bij de BRIC-landen


(Brazilië, Rusland,India,China). Er is veel vertrouwen

in de EU, naar de wereld daarbuiten overheersen

protectionisme en wantrouwen. Europese

regelgeving staat centraal, de rol van de nationale

overheid is minder. Lokale folklore wordt wel

beschermd. Er is een opkrabbelende economie.

Het bedrijfsleven is onderhevig aan EU regel -

geving, maar er is wel een level playing field. West

Europa is sterk in watertechnologie, landbouw

en (auto/transport) technologie.

Wereld in Balans

In dit scenario is er duurzaam economische groei.

Er is een stabiel evenwicht tussen de machtsblokken.

De basisprincipes zijn internationale samenwerking,

gelijkwaardigheid en vertrouwen. Er is

uitwisseling in kennis, mensen en goederen. Individueel

ondernemersschap past in de collec tivistisch

ingestelde wereld. Het milieu en het klimaat

krijgen veel aandacht.

Scenario’s en geotechniek

Wat hebben deze scenario’s nu voor consequenties

voor de deltatechnologie en ons deel daarvan, de

geotechniek? Op zijn minst op vier fronten kunnen

we een verschil in ontwikkelingen zien: de bouw en

het beheer van wegen en spoorwegen, van binnenstedelijke

infrastructuur en gebouwen, de aandacht

voor duurzaamheid en de aanwezigheid van

een innovatief klimaat met aandacht voor kennisontwikkeling.

Nieuw Nederland is een wereld van business cases.

Korte en zekere terugverdientijden staan centraal.

Er is sprake van kortetermijndenken. Hoog dravende

concepten als duurzaamheid kunnen we ons

niet permitteren, denken we. Beheer en onderhoud

scoort hoog. We zijn huiverig om te investeren

in grote projecten, en de neiging is: houden

wat je hebt, de levensduur en de toelaatbare

belasting van (spoor)wegen, tunnels en bruggen

zoveel mogelijk oprekken. Het bedrijfsleven

bestaat uit veel kleine bedrijfjes, protectionisme

maakt activiteiten in het buitenland lastig. En korte

en zekere terugverdientijden verhouden zich

moeizaam met innovatie waar toch een zekere

mate van visionair denken veel kan helpen. Talentvolle

jeugd neemt de benen naar de USA; of naar

China. GeoHohai overvleugelt ons op geotechnisch

gebied.

In Fort Europa gaat het ons een stuk beter. Onze

wereld heeft nu niet meer de omvang van het

Nederlandse Bruto Nationaal Product van 700

miljard euro maar het twintigvoudige van de EU.

De BRIC landen groeien harder dan de EU maar

of daar veel kansen liggen is de vraag. Als wij

De toekomst van bouwen: nu op de

tekentafel: de Rodovre skyscraper

door architectenbureau MVRDV.

protectionistisch zijn, zijn zij het ook. Klimaat -

verandering is een belangrijke drijvende kracht,

hier wordt in geïnvesteerd en met zijn waterbouwtraditie

heeft Nederland een goede uitgangspositie

in Europa. De offshore bloeit. We hebben

kansen onze Nederlandse dijkenkennis te extra -

poleren en te exporteren naar de stuwdammenwereld.

In Wereld in Balans is ‘ons’ BNP nog eens drie maal

zo groot. De wereld is ons werkterrein, maar de

consequentie is wel dat anderen ook bij ons over

de vloer komen. De paar Polen die nu bij ons komen

klussen zijn er niets bij. Het is een idealistische

wereld waarin duurzaamheid hoog in het vaandel

staat, alsmede samenwerking en gelijkwaardigheid.

Duurzaamheid vraagt van de sector

nieuwe concepten en innovaties. Kenniswerkers

– en anderen – zijn als ZZPers aan de slag in snel

wisselende ad-hoc samenwerkingsverbanden.

De overheid is op de achtergrond als sterke en

regulerende partij aanwezig. Kennis wordt overal

ontwikkeld, maar bewaard en toegankelijk gemaakt

door geotechnische kennisinstituten verenigd

in het Earth Large Geotechnical Institutes

Platform ELGIP.

Riding the Waves is ook een florerende wereld,

maar heel anders van karakter. Het is meer een

vechtmarkt, zij het een wereldwijde. In plaats van

een conglomeraat van ZZPers voeren hier grote

internationaal georiënteerde bedrijven de boventoon.

Duurzaamheid scoort alleen als je er aantoonbaar

economisch voordeel mee behaalt. In de

stedelijke ontwikkeling ligt de nadruk op goedkoop

en snel bouwen. Er is een claimcultuur waar

nogal eens wat mis gaat. Leren vindt plaats vanuit

17 GEOTECHNIEK – Juli 2011

The Magic of Geotechnics

gemaakte fouten. Dat leidt tot een andere kennisontwikkelingscyclus

dan in de Wereld in Balans,

waar het Leitmotiv toch meer ‘voorkomen is beter

dan genezen’ is.

En nu?

Wat doen we nu met de resultaten van de gedachtespinsels?

Nogmaals: het zijn geen verwachtingen

of voorspellingen. En er zijn natuurlijk meer scenario’s

dan deze die het speelveld afbakenen. Een

interessante voor ons vakgebied is de ‘Engineering

& Construction Scenarios to 2020’ van het World

Economic Forum. Sommige scenario’s zul je om

ideologische of pragmatische redenen mogelijk

aantrekkelijker vinden dan andere, maar laat het je

blik niet beperken want dat is niet het punt. Op

de meeste ontwikkelingen heb je als eenling en

ook als sector geen of vrijwel geen invloed. Je zult

er mee moeten leren leven. Vraag je af wat het voor

jou zou betekenen als er een minder aantrekkelijke

wereld opdoemt. En wat je zou moeten doen om

flexibel gesteld te staan in elk van de werelden.

Van belang is allereerst dat het ook niet zozeer

gaat om de resultaten, maar vooral om het gedachtespinnen

zelf. Zich realiseren dat de wereld zich

in meerdere richtingen kan ontwikkelen en doordenken

wat dat voor het functioneren van persoon

en bedrijf betekent is de werkelijke waarde van

de scenario’s.

Reacties zijn als altijd welkom op

reactiesgeotechniek@geonet.nl.

Referenties

www.welvaartenleefomgeving.nl/

www.weforum.org/reports/

engineering-construction-scenarios-2020


Conceptuele methode

voor een snelle

diagnose van het

faalgedrag van de

Vlaamse dijken

Probleemstelling

Om de bevolking kosten-efficiënt te kunnen beschermen

tegen overstromingen maakt de overheid

gebruik van kosten-baten-analyses m.b.t. mogelijk

uit te voeren infrastructuurmaatregelen. Hiertoe

dienen analyses van de kosten (bouw- en onderhoudskosten)

en de baten (vermeden schade en

slachtoffers) te worden uitgevoerd. Bij de bepaling

van de schade en slachtoffers (opstellen van overstromingskaarten,

bepalen van stijgsnelheden van

het water) dient rekening gehouden te worden met

overloop over de dijken (waterpeil hoger dan kruinpeil

dijk), met golfoverslag en met bresvorming geïnitieerd

door geotechnisch falen van de waterkerende

dijk.

Door de Vlaamse overheid werd een studie uitgeschreven

die tot doel had een analyse uit te voeren

van het geotechnisch falen van dijken, waarna een

op de Vlaamse situatie toegespitste methodologie

opgesteld diende te worden die:

toelaat een toetsing uit te voeren van de Vlaamse

dijken en

haar toepassing vindt binnen schade- en risico -

berekeningen.

Naast een conceptuele methode werd tevens onderzoek

verricht naar een probabilistische aanpak.

Enkel de conceptuele methode wordt in dit artikel

uitvoerig beschreven.

Figuur 1 – Schematische voorstelling

van de dijkbeoordeling.

Erosie riviertalud Erosie landtalud

Afschuiven

riviertalud

18 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Ir. Leen Vincke

Vlaamse overheid

afdeling Geotechniek

Ir. Patrik Peeters

Vlaamse overheid

Waterbouwkundig

Laboratorium

dr. Frank Mostaert

Vlaamse Overheid

Waterbouwkundig Laboratorium

De methodologie moet zorgen voor een pragmatische

benadering in het beoordelen van dijken. De

volgende faalmechanismen werden beschouwd:

erosie van het land- en riviertalud

macro-instabiliteit van het land- en riviertalud

piping

micro-instabiliteit

Beschrijving conceptuele methode

In de conceptuele methode wordt de faalindex

bepaald op basis van een OF-relatie, waarbij een

expliciet onderscheid gemaakt wordt tussen de

verschillende faalmechanismen zoals weergegeven

in figuur 1. Deze mechanismen worden dan beoordeeld

op basis van een aantal criteria, die voor

bepaalde mechanismen hetzelfde kunnen zijn.

Om tot een globale beoordeling van het dijksegment

te komen worden 2 benaderingen gebruikt:

1. De score van de dijk wordt bepaald door de

hoogste deelscore van de verschillende deel -

mechanismen. Dit is de meest voor de hand

liggende keuze omdat het bezwijken van de dijk

zal optreden als het meest kritische faalmechanisme

wordt aangesproken.

2. De score van de dijk wordt bepaald door de som

van de deelscores waardoor een globale evaluatie

van de stabiliteit bekomen wordt.

De 2 benaderingen worden beschouwd als comple-

Falen dijk

Afschuiven

landtalud

Reststerkte

Piping Micro-instabiliteit

Ir. Ronny van Looveren

International Marine

and Dredging

Consultants (IMDC)

Ir. Koen Haelterman

Vlaamse overheid

afdeling Geotechniek

Ir. Gauthier van Alboom

Vlaamse overheid

afdeling Geotechniek

mentair en worden steeds samen gebruikt.

Zoals verder wordt toegelicht werd geopteerd om

voor elk deelmechanisme een score van 1 tot 3 toe

te kennen. Hoe slechter de beoordeling van het

betreffende faalmechanisme, hoe hoger de score.

Ook de reststerkte van de dijk is van belang, aangezien

de initiatie van een faalmechanisme niet noodzakelijk

aanleiding geeft tot het daadwerkelijk

bezwijken van de dijk. De reststerkte wordt enkel

geëvalueerd als de globale score 3 bedraagt. Als

nog reststerkte aanwezig is, wordt de score met 0.5

verlaagd (dus van 3 naar 2.5).

De globale score op basis van de maxima (hoogste

deelscore) ziet er dan als volgt uit:

score 1: de dijk heeft een geringe kans op falen;

score 2: de dijk heeft een gemiddelde kans op

falen;

score 2.5: de dijk heeft een grote kans op falen,

maar er is een zekere reststerkte aanwezig;

score 3: de dijk heeft een grote kans op falen en

er is onvoldoende reststerkte aanwezig

In dit artikel worden hoofdzakelijk de geotechnische

faalmechanismen becommentarieerd, zijnde

macro-instabiliteit van het land- en riviertalud

piping

micro-instabiliteit

Voor een meer gedetailleerde toelichting van de

uitgevoerde analyses aangaande het grondmechanisch

falen van dijken alsook van erosie van het

land- en riviertalud wordt verwezen naar [2].

Afschuiven dijktalud (macro-instabiliteit)

Dit faalmechanisme behelst het afschuiven van

grote delen van het grondlichaam langs een glijvlak

door evenwichtsverlies. Het afschuiven kan plaatsvinden

langsheen het riviertalud of langsheen het


landtalud. De bepaling van faalindexes is gebaseerd

op stabiliteitsberekeningen voor verschillende

kruinhoogtes en hellingen van rivier- en

landtalud, dijkmateriaal en ondergrond.

AFSCHUIVEN LANDTALUD

De sterkteparameters voor het afschuiven van het

landtalud zijn:

materiaal van de dijken en ondergrond

aanwezigheid van een afdekkende toplaag

landtaludhelling

dijkhoogte

Het verhang van de freatische lijn in de dijk is de belangrijkste

belasting. Dit verhang wordt bepaald

door:

rivierpeil

grondwaterpeil aan de landzijde

doorlatendheid van de dijk

duur van de belasting

Teneinde een beoordeling te geven betreffende de

gevoeligheid voor falen van het landtalud tengevolge

van afschuiving werden een aantal stabiliteitsberekeningen

uitgevoerd met Plaxis. Dit gebeurde

voor verschillende dijkhoogtes, hellingen

van het rivier- en landtalud, dijkmateriaal en ondergrond.

De voor de Vlaamse dijken afgeleide materiaalkarakteristieken

die gebruikt werden in de aftastende

berekeningen zijn samengevat in de tabel 1.

De volgende aannames werden doorgevoerd:

Het rivierpeil wordt gelijk genomen aan niveau

dijkkruin min 0.5m.

Het rivierpeil wordt gedurende lange periode

aangehouden.

Het grondwaterpeil aan landzijde is gelijk aan

maaiveldpeil (dus geen wateruittrede)

Aanname van een lineair verloop van de freatische

lijn.

De ondergrond is homogeen en bestaat uit hetzelfde

materiaal als het dijklichaam.

De veiligheidscoëfficiënten (FOS) kunnen als volgt

worden onderverdeeld in klassen:

FOS ≤ 1.15: stabiliteit onvoldoende, onveilige

situatie, waarde 3.

Tabel 1 – Materiaalkarakteristieken

unsat. sat. E c’ Φ’

kN/m³ kN/m³ MPa kPa °

Klei 18 18 3 5 25

(Zand)leem 18 18 5 3 27.5

Zand 17 20 25 0.1 30

Toplaag 20 20 15 5 30

Slappe laag 16 16 1 5 17.5

Samenvatting

Bresvorming kan ontstaan na het geotechnisch falen van een dijklichaam. Een evaluatie van de stabiliteit

(toetsing) van de waterkering vergt echter geotechnische data die vandaag slechts fragmentarisch voorhanden

zijn in Vlaanderen. De hierna toegelichte conceptuele methode voor een snelle diagnose van het

faalgedrag van Vlaamse dijken kan worden uitgevoerd op basis van in Vlaanderen beschikbare informatie,

in afwachting van het volledig geotechnisch in kaart brengen van dijken.

Aftastende geotechnische stabiliteitsberekeningen verschaften inzicht in het belang van bepaalde

parameters mbt. het beschouwde faalmechanisme wat leidde tot een op de Vlaamse situatie toegespitste

methodologie die toelaat zwakke schakels in de dijken te identificeren en haar toepassing moet vinden

binnen de schade- en risicoberekeningen. Centraal staat de afweging van de (maat gevende) belasting en

de (geotechnische) sterkte van de dijk, welke leidt tot een bepaalde waarde voor de faalindex. De sterkte

van de dijk wordt indirect ingeschat adhv. relatief eenvoudig te bepalen parameters, bvb. dijkhoogte en

helling landtalud ( [1]). De methode werd ondertussen omgezet in de GIS-tool ‘Dijktoets’ die de waterbeheerder

toelaat snel en op grotere schaal een inschatting te maken van het faalgedrag van zijn dijken.

1.15 < FOS ≤1.30: stabiliteit is maar in beperkte

mate verzekerd, gedetailleerde studie nodig,

waarde 2.

1.30 < FOS ≤1.50: stabiliteit verzekerd, veilige

situatie, waarde 1.

1.50 < FOS: stabiliteit verzekerd, zeer veilige

situatie, waarde 0.

Om in de praktijk op een snelle manier te bepalen

tot welke klasse een bepaalde dijk behoort kan

tabel 2 gebruikt worden.

De waardeklasse voor een dijklichaam dient bovendien

aangepast te worden indien:

Door engineering judgment, ervaring of gegevens

uit geologie, Databank Ondergrond Vlaanderen

(DOV),… het vermoeden bestaat dat één of

meerdere slappe kleilagen onder de dijk aanwezig

zijn.

De waardeklasse zoals bekomen uit de tabel 2

dient dan:

– gelijk gehouden te worden indien de dijk

hoogte ≤ 2m.

– met 1 vermeerderd te worden indien de dijkhoogte

> 2m en ≤ 4m.

– met 2 vermeerderd te worden indien de dijkhoogte

> 4m.

Uit een visuele inspectie blijkt dat een groot

aantal konijnen- of dassenpijpen aanwezig zijn

in de dijk.

19 GEOTECHNIEK – Juli 2011

De waardeklasse zoals bekomen uit de tabel 2

dient dan:

– gelijk gehouden te worden indien de dijkhoogte

≤ 2m.

– met 1 vermeerderd te worden indien de dijkhoogte

> 2m.

Uit een visuele inspectie blijkt dat er scheuren

aanwezig zijn in de dijkverharding.

De waardeklasse zoals bekomen uit de tabel 2

dient dan:

– gelijk gehouden te worden indien de waardeklasse

2 of 3 bedraagt,

– met 2 vermeerderd te worden indien de waardeklasse

0 of 1 is.

Het waterpeil in de rivier lager ligt dan 0.5m

onder de kruin.

Tabel 2 Onderverdeling dijken in klassen.

Helling

1:4 1:3 1:2.5 1:2 1:1.5

Dijkhoogte ≤ 3m

Klei 0 0 0 0 0

(Zand)leem 0 0 0 0 1

Zand 0 0 1 2 3

Dijkhoogte > 3m en ≤ 5 m

Klei 0 0 1 2 3

(Zand)leem 0 1 1 2 3

Zand 0 1 2 3 3

Dijkhoogte > 5 m en ≤ 7m

Klei 0 1 2 3 3

(zand)leem 0 1 2 3 3

Zand 0 2 3 3 3

Dijkhoogte > 7m

Klei 1 2 3 3 3

(Zand)leem 1 2 3 3 3

Zand 1 2 3 3 3


De waardeklasse zoals bekomen uit de tabel

2 kan dan aangehouden worden mits de dijkhoogte

verminderd wordt met het verschil

tussen het waargenomen rivierpeil en een rivierpeil

van 0.5m onder de kruin

AFSCHUIVEN RIVIERTALUD

De sterkteparameters voor het afschuiven van het

riviertalud komen overeen met deze bij het afschuiven

van het landtalud. Bovendien is het verhang van

de freatische lijn opnieuw de belangrijkste belasting.

Er dient echter een onderscheid gemaakt te

worden tussen een tijgebonden en niet-tijgebonden

waterloop.

Analoog aan het afschuiven van het landtalud werd

de gevoeligheid voor falen van het riviertalud berekend

aan de hand van een aantal stabiliteitsberekeningen.

Dit gebeurde opnieuw voor verschillende

dijkhoogtes, hellingen van het rivier- en landtalud,

dijkmateriaal en ondergrond.

De belasting wordt veroorzaakt door het verhang

van de freatische lijn in de dijk. Voor niet-tijgebonden

waterlopen werd uitgegaan van een freatische

lijn die, vertrekkende van een maximaal niveau in

het midden van de dijk, lineair daalt tot het niveau

van het maaiveld. Dit maximale niveau wordt bepaald

door uit te gaan van een initiële toestand

waarbij de freatische lijn verloopt zoals beschreven

bij het afschuiven van het landtalud (zie figuur 2).

Voor tijgebonden waterlopen wordt het niveau van

de freatische lijn bepaald op basis van de ogenblikkelijke

verhanglijnen van het gemiddeld springtij.

Aangezien in Vlaanderen zowel het niveau van deze

verhanglijnen als de dijkhoogte rivierzijde voor de

tijgebonden rivieren afhankelijk is van de locatie

worden 5 standaardmodellen opgesteld in functie

van een aantal gekozen locaties (zie figuur 3).

NIET-TIJGEBONDEN WATERLOPEN

Voor niet-tijgebonden waterlopen hebben stabiliteitsberekeningen

aangetoond dat de tabel 2 voor

afschuiven landtalud ook hier kan gebruikt worden.

De eventuele aanwezigheid van slappe lagen kan

eveneens op dezelfde manier in rekening gebracht

worden als voor het afschuiven van het landtalud.

TIJGEBONDEN WATERLOPEN

Ook hier hebben stabiliteitsberekeningen aangetoond

dat de tabel 2 voor afschuiven landtalud kon

gebruikt worden. De toe te passen dijkhoogte komt

dan wel niet overeen met de dijkhoogte (zoals bij

toepassing voor landtalud) maar met de hoogte van

de freatische lijn vermeerderd met 0.5m.

De eventuele aanwezigheid van slappe lagen kan

eveneens op dezelfde manier in rekening gebracht

worden als voor het afschuiven van het landtalud.

De eventuele aanwezigheid van een oude kloosterdijk

(in de Middeleeuwen aangelegd in opdracht

Figuur 2 – Model van een dijk bestaande uit klei (helling 1:2 en hoogte 8 m) voor een niet-tijgebonden

waterloop. De groene en rode lijnen geven het verloop van de freatische lijn weer zoals gebruikt

voor de berekeningen van het afschuiven van het landtalud en het riviertalud respectievelijk.

11

3

0

-2

8

4

0.5

-1.5

8.35

a b

3.5

0

-2

8

c d

4.5

2.5

0.5

8

5.5

4

2

20 GEOTECHNIEK – Juli 2011

e

van abdijen en kloosters) heeft een negatieve

invloed op de stabiliteit van het riviertalud. Op

basis van resultaten van destructieve methodes

alleen (sonderingen en boringen) kan een oude

kloosterdijk meestal niet worden onderscheiden in

het dijklichaam. Metingen over de dwarssectie van

de dijk (bijvoorbeeld met behulp van niet-destructieve

methodes) zijn nodig. Omdat deze kennis

meestal ontbreekt, wordt in de conceptuele

metho de, zoals ze nu voorligt, geen rekening gehouden

met de eventuele aanwezigheid van een

oude kloosterdijk.

Piping

Piping betreft het ontstaan van zandmeevoerende

wellen onder een dijk. De aandrijvende kracht is

hierbij het verhang over de dijk die de stroming

bepaalt.

De sterkte wordt hierbij bepaald door:

de kwelweglengte L d nl. de afstand tussen het in-

en uittredepunt (vereenvoudigd gelijk genomen

aan de breedte van de dijk ter hoogte van de teen);

de aanwezigheid van een watervoerende zandlaag

onder de dijk tussen het in- en uittredepunt;

de dikte van de afdekkende kleilaag op het maaiveld.

De belasting bij dit fenomeen is het verschil tussen

het rivierpeil en het grondwaterpeil (=dH).

Tabel 3 Scores voor het faalmechanisme piping

Aanwezigheid

watervoerende

zandlaag onder

de dijk?

Zeker niet 1 1 1

Misschien 2 1 1

Zeker wel 3 2 1

Figuur 3 – Vijf modellen voor de geometrie en freatische lijn voor

dijken aan tijgebonden waterlopen, ingedeeld volgens hun locatie

(alle maten in mTAW):

a. Schelde tussen monding en halverwege Kallo-Sluis en loods -

gebouw;

b. Schelde opwaarts loodsgebouw tot in Temse;

c. Schelde van Temse t.e.m. Sint Amands, Durme van Tielrode

t.e.m. Hamme, Rupel van Boom t.e.m. Walem, Dijle van Walem tot

voor Mechelen;

d. Schelde opwaarts van Dendermonde, Durme van Waasmunster

tot voor Zele, Rupel van Duffel t.e.m. Lier, Dijle van Mechelen tot

voor Rijmenam, Zenne van Hombeek tot voor Zemst;

e. Durme opwaarts van Zele, Rupel opwaarts van Emblem, Grote

Nete opwaarts van Lier, Dijle opwaarts van Rijmenam, Zenne

opwaarts van Zemst.


Tabel 4 Maximaal toepasbare helling

voor verschillende bekledingen

Bekleding Max. toepasbare

helling

Gras 1:3 (1:4)

OSA 1:1 (1:2)

Betonplaat 1:1 (1:1.5)

Breuksteen 1:2 (1:3)

Gepenetreerde

breuksteen

1:3

Doorgroeitegels 1:1 (1:2.5)

Schanskorven -

Indien we gebruik maken van de formule van Bligh

en hierbij de dikte van het kleipakket verwaarlozen

worden de scores voorgesteld zoals vermeld in

tabel 3:

Micro-instabiliteit

Het betreft hierbij lokale instabiliteiten (meestal

van de waterdichte bekleding) ter hoogte van het

landtalud en het riviertalud.

We onderscheiden hierbij:

afschuiven van een waterdichte bekleding of

toplaag in klei,

opdrukken van een waterdichte bekleding of

toplaag in klei.

Als een dijklichaam homogeen is (dus als er geen

echte toplaag voorkomt) moet niet op micro-instabiliteit

getoetst worden. De deelscore is dan 1.

De belasting wordt gevormd door overdrukken in

het dijklichaam. In de open bekledingen zoals open

steenasfalt, breuksteen, doorgroeitegels en schans -

korven, kunnen in principe geen overdrukken optreden.

Om de bekleding gronddicht te maken

wordt bij open bekledingen echter meestal een

geotextiel toegepast. Bij dichtslibben van dit geo -

textiel kan de bekleding toch waterremmend

worden waardoor deze bekledingen ook moeten

beschouwd worden.

MAXIMAAL TOEPASBARE

HELLING BEKLEDINGEN

Tabel 4 toont de maximale toelaatbare helling

waarbij nog geen afschuiving van de bekleding optreedt.

De eerste waarden zijn absolute maximale

waarden die enkel bereikt worden in ideale omstandigheden

(perfecte uitvoering,…). Er wordt best

gebruik gemaakt van de waarden tussen haakjes.

De toe te kennen scores staan in tabel 5. Deze

werden bepaald op basis van de hellingen uit de

tabel 4, aangevuld met engineering judgment voor

de Vlaamse praktijk. Schanskorven zijn in principe

bruikbaar tot verticale wanden. Ze moeten wel

zodanig gedimensioneerd zijn dat ze de grond -

CONCEPTUELE METHODE VOOR SNELLE DIAGNOSE VAN FAALGEDRAG VAN VLAAMSE DIJKEN

Tabel 5 Micro-instabiliteit (boven GHW of

boven normaalpeil)

1:4 1:3 1:2 1:1.5 1:1 steiler

Gras 1 2 2 3 3 3

OSA 1 1 1 2 2 3

Betonplaat 1 1 1 2 2 3

Breuksteen 1 1 2 2 3 3

Gepenetreerde 1 1 3 3 3 3

breuksteen

Doorgroeitegels 1 1 1 2 3 3

Schanskorven 1 1 1 1 1 2

drukken kunnen weerstaan. Vandaar dat ze voor

zeer steile taluds toch een score 2 krijgen.

Als gesloten bekleding (betonplaat of gepenetreerde

breuksteen) in de tijzone wordt gebruikt

dienen de waarden uit tabel 5 te worden vermeerderd

met 1. In de praktijk in Vlaanderen is immers

vaak gebleken dat dit type van bekleding beschadigd

raakt door uitspoeling van grond aan de teenconstructie

(vaak houten palen met schanskorven

erboven) van de bekleding. We bekomen dan

uiteindelijk de waarden uit tabel 6.

OPDRUKKEN KLEILAAG AAN LANDZIJDE

Een van de belangrijkste parameters hierbij is het

stijghoogteverschil. Voor een ondoorlatende dijk

is deze nul. Voor een zanddijk (met toplaag) kan

deze maximaal oplopen tot 0.25 keer het verschil

tussen het rivierpeil en het grondwaterpeil aan

landzijde [3].

De helling heeft slechts een beperkte invloed op

het opdrukken, zodat rekening werd gehouden met

de meest nadelige waarde van 1:4.

Uitgaande van een aantal stabiliteitsberekeningen

[5] voor een toplaag in klei werden de waarden uit

tabel 7 bekomen. Als alle veiligheidscoëfficiënten

op 1 worden gesteld, zal de kleilaag opgedrukt

worden als het stijghoogteverschil over de dijk

5.5m bedraagt. Als de veiligheidscoëfficiënten

worden gebruikt zoals bij een ontwerp, voldoet de

kleilaag niet bij een stijghoogteverschil van 3m over

de dijk. De genoemde stijghoogteverschillen zijn

onvoldoende om een gesloten bekleding af te

drukken.

OPDRUKKEN BEKLEDING OF

KLEILAAG AAN RIVIERZIJDE

Uitgaande van een aantal stabiliteitsberekeningen

[5] analoog aan deze voor de landzijde werden de

waarden uit tabel 8 bekomen.

Complementariteit met de

probalistische methode

De pragmatische aanpak van de conceptuele

21 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Tabel 6 Micro-instabiliteit (in de tijzone)

1:4 1:3 1:2 1:1.5 1:1 steiler

Gras* 2 3 3 3 3 3

OSA 1 1 1 2 2 3

Betonplaat 2 2 2 3 3 3

Breuksteen 1 1 2 2 3 3

Gepenetreerde 2 2 3 3 3 3

breuksteen

Doorgroeitegels 1 1 1 2 3 3

Schanskorven 1 1 1 1 1 2

*Gras groeit in principe niet in de tijzone.

Tabel 7 Opdrukken klei en/of bekleding landtalud

Situatie Stijghoogte

verschil

over dijk

Score

Dijk in (zand)leem of klei

Zanddijk met toplaag +

nvt 1

plaatbekleding (OSA, …)

Zanddijk met toplaag +

nvt 1

gras of doorgroeitegels < 3 m 1

3 5.5m 2

> 5.5 m 3

Tabel 8 Opdrukken klei riviertalud

Situatie Stijghoogte

verschil

over dijk

Score

Dijk in (zand)leem of klei nvt 1

Zanddijk met open bekleding

(OSA, breuksteen, …) nvt 1

Zanddijk met

gesloten bekleding < 1.5 m 1

1.5 3 m 2

Zanddijk met toplaag

> 3 m 3

+ plaatbekleding < 3 m 1

3 m 6 m 2

Zanddijk met toplaag

> 6 m 3

+ breuksteen < 2.25 m 1

2.25 4.5 m 2

> 4.5 m 3

methode laat toe om snel op grotere schaal een

inschatting te krijgen van de gevoeligheid voor

falen van de dijken en/of als beperkte gegevens

over de geotechnische sterkte van de dijk beschikbaar

zijn. Deze informatie kan gebruikt worden bij

de prioritering van inspecties en onderhoud van

de dijken. De volledig probabilistische aanpak is inpasbaar

in de risicomethodologie die in Vlaanderen


vaak wordt toegepast. Deze methode is extensiever

zowel qua rekentijd als qua benodigde gegevens.

De toepassing ervan is aangewezen wanneer

de stap van overschrijdingsrisico’s naar overstromingsrisico’s

wordt gezet. Beide methodes vullen

elkaar dus aan. Toepassing van beide methodes op

vier testgebieden in Vlaanderen heeft een belangrijke

bijdrage geleverd tot een beter inzicht in

het faalgedrag van Vlaamse dijken. Ook heeft de

toepassing toegelaten om de methodes aan elkaar

af te toetsen en waar nodig bij te stellen.

Besluit

De hierboven beschreven conceptuele methode

moet toelaten om relatief snel en op grote schaal

(meerdere tientallen dijkkilometers) een eerste

inschatting te maken van de gevoeligheid voor

falen van de dijk. Hierbij moet rekening gehouden

worden met de beschikbare gegevens die, zeker

voor wat betreft de opbouw van de dijk, in Vlaanderen

vaak beperkt zijn. Het is als het ware een 1ste

niveau toets die vooral steunt op ervaring en

engineering judgment.

De methode werd ondertussen omgezet in de GIStool

‘Dijktoets’ die de waterbeheerder toelaat snel

en op grotere schaal een inschatting te maken van

het faalgedrag van zijn dijken.

Voor de dijken die slecht scoren, dient dan over -

gegaan te worden tot meer gedetailleerde berekeningen

op basis van nieuw uit te voeren geotechnisch

onderzoek.

Vervolgtraject ‘inschatting gevoeligheid

voor falen van dijken’

Bij het opstellen en toepassen van de conceptuele

methode is gebleken dat het belangrijk is om over

zo veel mogelijk informatie te beschikken over de

opbouw van de dijk. Op basis van resultaten van

destructieve methodes alleen (sonderingen en

boringen) kan een dwarsdoorsnede van een dijk

soms niet gedetailleerd in kaart gebracht worden.

Zo kunnen oude kloosterdijken bijvoorbeeld

meestal niet worden onderscheiden in het dijk -

lichaam. Door de Vlaamse overheid werd een

bij komende studie uitgevoerd om na te gaan welke

niet-destructieve methodes bruikbaar zijn bij de

onderkenning van de dijkopbouw en ondergrond

[4]. Hierover zal in een toekomstig nummer van

Geotechniek bericht worden.

Literatuur

[1] Peeters, P.; Van Looveren, R.; Vincke, L.;

Van Neuville, W.; Blanckaert, J. (2008). Analysis of

dike breach sensitivity using a conceptual method

followed by a comprehensive statistical approach to

end up with failure probabilities, in: Simonovic, S.P.

et al. (Ed.) (2008). Proceedings of the 4th international

symposium on flood defence: managing flood

risk, reliability and vulnerability, Toronto, Ontario,

Canada, May 6-8, 2008. pp. 151(1)-151(8).

[2] IMDC ism. TTE en Jan Maertens (2010). Onderzoek

naar de bresgevoeligheid van Vlaamse winter -

dijken. Deelopdracht 5: Opstellen van een weten -

schappelijk verantwoorde en praktisch haalbare

methode. In opdracht van het Waterbouwkundig

Laboratorium ism. de Afdeling Geotechniek.

[3] TAW. (2004). Technisch rapport waterspanningen

bij dijken.

[4] Depreiter, D.; Van Looveren, R.; Vincke, L.;

Peeters, P.; Mostaert, F. (2010). Evaluatie

geo fysische methoden voor onderzoek bresgevoeligheid

van Vlaamse dijken: Deelopdracht 3: Voorstel

tot monitoring. Versie 2_0. WL Rapporten,

706_08a. G-tec en IMDC iov. Waterbouwkundig

Labora torium ism. Afdeling Geotechniek:

Antwerpen, België.

[5] TAW. (2001). Technisch rapport waterkerende

grondconstructies.


Op het moment van drukken van dit nummer waren de volgende cursussen

en symposia bekend. Voor een actueel en volledig overzicht verwijzen

wij u naar de websites van de diverse cursusaanbieders.

Cursussen

Toepassen van MWell bij het modelleren van bronbemalingen

20 september – Deltares Academy

Basiscursus damwanden ontwerpen met D-Sheet Piling

27 september – Deltares Academy

Eurocode 7: Geotechniek – 6 oktober – PAO

Aan de grond zitten – 21 oktober – Deltares Academy

Funderingen ontwerpen en toetsen met D-Foundations

10 november – Deltares Academy

Gevorderdencursus damwanden ontwerpen met D-Sheet Piling

17 november – Deltares Academy

Stabiliteit van grondlichamen berekenen met D-Geo Stability

22 november – Deltares Academy

Paalfunderingen voor civiele constructies – 1 december – PAO

Informatie en aanmelding

Betonvereniging www.betonvereniging.nl +31-0-182-539233

COB www.cob.nl +31-0-182-540660

CROW www.crow.nl +31-0-318-695300

CUR www.cur.nl +31-0-182-540600

Deltares Academy www.deltaresacademy.nl +31-0-88-3357500

Elsevier Opleidingen www.elsevieropleidingen.nl +31-0-78-6253888

Symposia, lezingen

Middagsymposium Beton en funderingen, Ede – 22 september –KIVI

Geotechniekdag – 10 november – CUR en KIVI

KIVI Lezingenavond – 30 november – Ingenieursbureau Amsterdam

Internationale congressen

21st European Young Geotechnical Engineers' Conference

4-7 september – Rotterdam

XVth European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical

Engineering: Geotechnics of Hard Soils

Weak Rocks, 12-15 september – Athene, Griekenland

4th international conference on Geofoam Blocks in

Construction Applications

4-8 juni Lillestrøm – Norwegen

TC211 IS-GI ‘Recent Research, Advances & Execution aspects

of Ground Improvement Works

30 mei-1 juni 2012 – Brussel

Deltares www.deltares.nl +31-0-15-2693500

KIVI NIRI www.kiviniria.net +31-0-70-3919890

NGO www.ngo.nl +31-0-30-6056399

NSTT www.nstt.nl +31-0-182-567380

PAO www.pao.tudelft.nl +31-0-15-2784618

Plaxis b.v. www.plaxis.nl +31-0-15-2517720

TI-KVIV www.ti.kviv.be tel. +32-0-3-2600840

Agenda


Inleiding

In de afgelopen jaren zijn en worden grootschalige

grondvrieslichamen toegepast bij binnenstedelijke

projecten in Nederland. Daarvoor is grondvriezen

slechts incidenteel in Nederland toege -

past, waarbij de techniek het imago van een duur

‘laatste redmiddel’ heeft. Recent is grondvriezen

echter toegepast bij een van drukste metro -

stations in Rotterdam en is daarbij vanaf het

ontwerpstadium tot en met uitvoering als een volwaardige

techniek ingezet. Bij de bouw van de

diepe stations Rokin en Vijzelgracht van de

Noord/Zuidlijn in Amsterdam vervult het wel de

rol van redmiddel en wordt met succes de waterdichtheid

van diepwandvoegen geborgd.

Grondvriezen wordt toegepast om de sterkte van

de grond te verhogen en de doorlatendheid te

ONTWERP

UITVOERING

Afwegen van

grondverbeteringstechnieken

Uitgangspunten of

ontwerpoverwegingen

Geotechnisch/

constructief

ontwerp

GRONDBEVRIEZEN

Gevoeligheidsanalyse

Thermodynamisch

ontwerp

Plaatsing vriesinstallatie en -systeem

Bevriezen grondmassief

Uitvoeren beoogde

civieltechnische werkzaamheden

Ontdooien grondmassief

Figuur 1 – Ontwerpproces grondvriezen

(naar Harris 1995).

Thermisch ontwerp

bij grondvriezen

in Nederland

MONITORING !

verlagen. De techniek wordt als duur beschouwd

maar ook betrouwbaar, voornamelijk als waterdichtheid

belangrijk is. De behoefte aan betrouwbare

technieken is hoog bij bouwen in drukke en

complexe binnenstedelijke projecten waar (locale)

bezwijkmechanismen groot effect hebben op de

omgeving van het project.

Na een introductie over grondvriezen en de toepassing

van deze techniek in Nederland ligt de

nadruk van dit artikel op het thermisch ontwerp

van grondvriezen. CRUX Engineering heeft in

het Rotterdamse en Amsterdamse project het

thermisch ontwerp uitgevoerd en de thermische

monitoring bewaakt. In beide projecten blijkt het

belang van een gevoeligheidsanalyse en voldoende

monitoring. Daarmee is het thermisch deel

van grondvriezen vergelijkbaar met een ‘normaal’

geotechnisch project. Met als belangrijke toevoeging

dat bij gewone geotechnische projecten de

gevoeligheidsanalyse en monitoring meer aandacht

verdient dan nu gebruikelijk is.

Grondvriezen

TECHNIEK

Bij grondvriezen wordt eigenlijk het grondwater

bevroren. Het water in de grond wordt bevroren,

waardoor de grond sterker en ondoorlatend

wordt. De belangrijkste conditie voor toepassing

van deze techniek is derhalve dat de grond water

bevat. De toepassing van grondvriezen is onafhankelijk

van korrelverdeling en grondsoort, waar

bij veel grondverbeteringtechnieken deze afhankelijkheid

wel aanwezig is. Daarnaast is grondvriezen

in het algemeen niet beperkt door

obstakels of objecten in de ondergrond (Harris

1995).

Bij grondvriezen bindt het ijs de grondbestand -

delen, waardoor de sterkte en stijfheid toenemen.

IJs is waterondoorlatend waardoor een continu

ijslichaam volledig waterdicht is, dit in tegenstelling

tot veel grondverbeteringtechnieken waar de

behandelde grond slechts waterremmend wordt.

Tijdens een grondvriesproject kunnen drie fasen

onderscheiden worden; de opvriesfase, de in-

24 GEOTECHNIEK – Juli 2011

ir. Jacco K. Haasnoot

CRUX Engineering

ing. Dirk G. Goeman

CRUX Engineering

standhoudfase en de dooifase. In de opvriesfase

wordt het vrieslichaam tot de gespecificeerde afmetingen

en temperatuur gemaakt. In deze fase

wordt de meeste energie verbruikt. In de instandhoudfase

vinden de constructiewerkzaamheden

plaats. In deze fase dient het vrieslichaam de

gespecificeerde afmetingen en temperatuur te

behouden, waarvoor minder energie benodigd is.

De dooifase start als het vriesproces stopt.

GESLOTEN EN OPEN SYSTEEM

De grond wordt bevroren door warmte uit de

ondergrond te onttrekken door middel van een

systeem van lansen in de grond waar een koud

medium doorgevoerd wordt. Er kan onderscheid

gemaakt worden tussen twee systemen om de

grond te bevriezen, een gesloten en open systeem.

In het gesloten systeem wordt een koude

vloeistof, in het algemeen pekel, door de lansen

gecirculeerd waarbij de retourvloeistof door een

vriesinstallatie afgekoeld wordt. De werktemperatuur

bij pekelvriezen ligt rond de -35°C. Het

open systeem werkt met een koude vloeistof die

verdampt in de lans. De latente warmte benodigd

voor de faseovergang wordt hierdoor onttrokken

aan de grond. Het vrijkomende gas wordt afge -

fakkeld. Over het algemeen wordt vloeibare

stikstof bij dit systeem gebruikt. Het kookpunt

van vloeibare stikstof ligt op -196°C.

Vriezen met het open systeem is, wegens de lage

temperatuur en het daaraan gerelateerde grote

temperatuursgradiënt, relatief sneller. Het systeem

is echter relatief duur, waardoor het vaak

wordt toegepast in projecten met een korte instandhoudingsperiode

of als het vrieslichaam snel

in functie moet zijn. Vriezen met het gesloten systeem

neemt, wegens de relatief hoge temperatuur,

meer tijd in beslag. De kosten voor dit

systeem zijn relatief lager en dit systeem wordt

dan ook toegepast als het vrieslichaam relatief

lang in stand moet worden gehouden.

THERMISCH EN MECHANISCH ONTWERP

Het ontwerp van een grondvriesproject bestaat uit

twee verschillende delen; het thermisch ontwerp

en het mechanisch ontwerp. Het ontwerpproces is


Samenvatting

In de afgelopen jaren zijn en worden grootschalige grondvrieslichamen toegepast

bij binnenstedelijke projecten in Nederland. Daarvoor is grondvriezen slechts

incidenteel in Nederland toegepast, waarbij de techniek het imago van een duur

‘laatste redmiddel’ heeft. Alleen bij het maken van verbindingen tussen boor -

tunnels is grondvriezen een ‘standaard’ techniek. Het artikel geeft een beknopt

overzicht van de recente toepassingen van grondvriezen in Nederland. Het

thermisch ontwerp en uitvoering van twee recente metroprojecten in Rotterdam

en Amsterdam wordt nader besproken. Hieruit blijkt dat de combinatie van

schematisch weergegeven in figuur 1. Het mechanische

ontwerp is gebaseerd op de sterkte en

stijfheidsparameters uit laboratorium proeven. De

sterkte en stijfheid van bevroren grond zijn temperatuur

afhankelijk. Dit houdt in dat het mechanische

ontwerp de afmetingen van het vries -

lichaam in combinatie met een toelaatbare maximumtemperatuur

bepaalt. Het doel van het

thermisch ontwerp is om een lansconfiguratie te

bepalen waarbij de thermische randvoorwaarden

over de verschillende constructiefasen tijdens het

project kunnen worden gewaarborgd.

Binnen het ontwerpproces moeten twee onder -

delen worden benadrukt, te weten de gevoeligheidsanalyse

en monitoring. Een gevoelig heidsanalyse

is van belang om tot een robuust ontwerp

en uitvoering te komen. In een gevoeligheids -

analyse wordt de invloed verschillende thermische

invloedsfactoren (grondwaterstroming, lucht -

stroming) gevarieerd om de noodzaak van aanvullende

maatregelen te kunnen beschouwen. Tevens

kan hiermee de reactietijd worden bepaald indien

de vriesinstallatie tijdelijk uitvalt als gevolg van

een storing of externe invloedsbronnen.

Monitoren is een integraal onderdeel van het thermisch

ontwerp. Het monitoringsplan moet voldoende

temperatuurmetingen bevatten waarmee

de staat van het vrieslichaam kan worden

geverifieerd. Middels de combinatie van monitoringdata

en thermische ontwerpberekeningen kan

gecontroleerd worden of het vrieslichaam aan de

temperatuurcriteria volgend uit het mechanische

ontwerp voldoet.

Vriesprojecten in Nederland

Een van de eerste grootschalige toepassing van

grondvriezen in de Civiele Techniek in Nederland

vond plaats in de jaren ’70 toen grondvriezen werd

toegepast om verbindingen met caissons te maken

voor de Amsterdamse metro (Oostlijn). Een aantal

projecten is bekend waarbij deze techniek is toegepast

binnen bestaande constructies waar de

keldervloer, waar grondwaterdruk op werkte,

tijdelijk verwijderd moest worden (Rotterdam en

Haren). In Den Haag is grondvriezen toegepast om

een verbinding te realiseren tussen een ondergrondse

parkeergarage en een overheidsgebouw.

Verbindingen tussen geboorde tunnels die de afgelopen

15 jaar zijn gebouwd, zijn alle gemaakt

met gebruikmaking van grondvriezen. Grond -

vriezen kan hier als een standaard techniek worden

beschouwd, juist vanwege de betrouw -

baarheid op het gebied van waterdichtheid. Twee

verbindingen in de Westerscheldetunnel zijn

uitgebreid gemonitoord en geanalyseerd door het

Centrum Ondergronds Bouwen (COB F100). Bij

een geboorde leidingtunnel onder de Oude Maas

in Rotterdam is deze techniek gebruikt als tijdelijke

maatregel om constructie problemen bij de

start schacht te ondervangen.

Een toepassing van grondvriezen die zeker niet

standaard genoemd kan worden is bij de reconstructie

van het metro station Rotterdam Centraal

uitgevoerd (Thumann et.al. 2007). Ook bij de

bouw van de metro in Amsterdam wordt grondvriezen

toegepast. Bij de startschacht van de

Noord/Zuidlijn bij Amsterdam Centraal kruist de

boortunnel mogelijk een houten paalfundering.

Het risico bestaat dat paalpunten niet afgeboord

worden maar verplaatst worden en mogelijk vast

komen te zitten in de tunnel boormachine (TBM).

Om de palen te fixeren is een horizontaal vries -

lichaam gecreëerd net boven het tracé van de

25 GEOTECHNIEK – Juli 2011

gevoeligheidsanalyses met (thermische) modellen en monitoring cruciaal is voor

een succesvol project. Tevens wordt een constructieve samenwerking tussen de

betrokken partijen van groot belang geacht voor de voortgang van het project.

Op basis van de ervaringen in deze projecten wordt geconcludeerd dat de twee

besproken projecten goede voorbeelden zijn van de inzet van grondvriezen als

betrouwbare grondverbeteringstechniek in binnenstedelijke projecten en dat

de toepassing van deze techniek, gezien de steeds complexer wordende toekomstige

bouwopgaven, in Nederland navolging zal krijgen.

TBM. Bij de stations Vijzelgracht en Rokin wordt

grondvriezen ingezet als mitigerende maatregel

om de waterdichtheid van de voegen tijdelijk te

waarborgen zodat een definitieve waterafdichting

van de voeg kan worden gerealiseerd. In twee

gevallen in 2008 is zandvoerend water door de

diepwandvoegen van station Vijzelgracht gestroomd.

Dit heeft geleid tot ernstige schade aan

belendingen. Het proces tot herstart van de

ontgraving bij beide stations is beschreven in

Scheffrahn en Sommeling (2010). In de onderstaande

paragrafen worden voor de Rotterdamse

en Amsterdamse bouwkuip enkele aspecten nader

uitgelicht.

Metrostation Rotterdam CS

Het bestaande metro station in Rotterdam is

uitgebreid van een 2 sporig eindstation tot een

3 sporig doorgaand station, waarbij de metro tijdens

de verbouwing moest blijven functioneren.

Het station is gebouwd middels diepwanden,

behalve waar de wand de bestaande metrotunnel

kruist. Hier is een kraagconstructie door middel

van grondvriezen toegepast. Deze grote horizontale

boog leidt de belastingen naar de diepwand

waarbij de horizontale krachten op diepwand

baretten worden afgedragen. De dikte van de

vrieswand is 2,5m, de teen van de vrieswand

bevindt zich op 38m onder maaiveldniveau en de

IR-beeld: net boven IR-beeld: voor IR beeld: tussen

IR beeld: voor

eerste lekkage de lekkage twee lekkages

tweede lekkage

Figuur 2 – Overzicht van de locatie (bron: Randstadrail).


Figuur 3 – Voorbeeld van het berekende temperatuurveld (diepte ca. NAP -5m). Figuur 4 – Detail van isothermen gedurende opwarming en falen van een vrieslans.

omtrek van de boog is ongeveer 55m. Het theoretisch

volume bevroren grond ligt rond de 5200m3. In het project is zowel het gesloten als open vriessyteem

gebruikt. Beide systemen waren in gebruik

tijdens de opvriesfase. Tijdens de instandhoudfase

werd alleen met pekel gevroren. Het stikstof

systeem bleef in geval van nood stand-by. In totaal

zijn 86 vrieslansen gebruikt, waarvan 51 pekel -

lansen en 35 vloeibare stikstoflansen.

De ondergrond in Rotterdam bestaat uit slappe

Holocene afzettingen op de Pleistocene zandlaag.

De top van het holoceen bestaat uit 2 tot 4m veen

waaronder circa 7m slappe klei aangetroffen

wordt. De Pleistocene zandlaag heeft een dikte

van circa 17m en ligt bovenop de ondoorlatende

klei van Kedichem. In alle beschreven grondlagen

wordt gevroren.

THERMISCH ONTWERP

De hoofddoelen van de thermische ontwerpberekeningen

zijn:

Bepaling van de locatie van de vrieslansen;

Bepaling van de benodigde energiebehoefte

van de vriesinstallatie;

Bepaling van de benodigde opvriestijd.

De randvoorwaarden voor het thermische ontwerp,

om de sterkte en stijfheid uit het mechanische

ontwerp te waarborgen zijn:

Gemiddelde temperatuur van de vrieswand

moet lager zijn dan -10°C;

Dikte van de vrieswand moet minimaal 2,5m

bedragen binnen de -2°C isotherm.

Daarnaast dient rekening te worden gehouden

met een grondwaterstroming van 4m/d in de Pleistocene

zandlaag in verband met de bemaling voor

de bouw van een tunnel ten zuiden van de vrieswand.

De ontwerpberekeningen zijn uitgevoerd met

het eindige elementen programma Temp/W. Zes

horizontale secties op verschillende niveaus zijn

doorgerekend. In al deze secties is de volledige

constructie fase gemodelleerd. Een voorbeeld van

het berekende temperatuurveld is gegeven in

figuur 3.

De horizontale positie van de vrieslansen over de

hoogte is na installatie ingemeten. Als gevolg van

obstakels in de ondergrond weken een groot aantal

vrieslansen significant af van de ontwerp -

positie en toleranties. Dit vergroot de noodzaak

voor het uitvoeren van thermische berekeningen

voor de as-built situatie en heeft tot aanpassingen

in de lansconfiguratie geleid.

GEVOELIGHEIDSANALYSE

In de gevoeligheidsanalyse zijn drie belangrijke

aspecten in het ontwerp verder onderzocht:

Invloed grondwaterstroming;

Invloed van de stikstoflansen op de pekellansen;

Invloed van het uitvallen van individuele vrieslansen.

De invloed van grondwaterstroming op het vries -

proces kan worden bepaald aan de hand van

gecombineerde thermische en grondwater stromingsberekeningen.

Hiervoor worden de EEM

26 GEOTECHNIEK – Juli 2011

pakketten TEMP/W en SEEP/W gebruikt (beide onderdeel

van de Geostudio software van GEO-

SLOPE). Uit de berekeningen volgt dat de

vrieslansconfiguratie in combinatie met een

grondwaterstroming van 4m/dag een uitdagend

en belangrijk aspect was tijdens de uitvoering van

het vriesproces.

In de as-built situatie lagen op een aantal locaties

de stikstof- en pekellansen relatief dicht bij elkaar.

Vloeibare stikstof heeft een temperatuur van

-196°C. De pekeltemperatuur is -35°C. Pekel wordt

minder vloeibaar bij temperaturen van -40°C en

bevriest bij lagere temperaturen. Het opvriezen

van pekel werd als significant risico beschouwd.

Het risico is gekwantificeerd door een combinatie

van analytische en eindige elementen berekeningen.

De volgende maatregelen zijn getroffen om

dit risico te minimaliseren:

Aanvullende temperatuur sensoren in de kritieke

pekellansen om de invloed van vloeibare

stikstof op de pekel te kunnen meten;

Vroegtijdige uitschakeling stikstoflansen, waardoor

de volle capaciteit van het stikstofvriezen

niet volledig benut kon worden;

Korte en lange stikstof lansen. De vloeibare

stikstof wordt op twee niveaus ingebracht waardoor

het mogelijk is de diepe lans af te sluiten

terwijl de ondiepe lans in gebruik blijft.

Tijdens de uitvoeringsperiode van een jaar kan

falen van individuele vrieslansen optreden. In de

gevoeligheidsanalyse is de meest kritieke fase en

positie beschouwd. De meest kritieke constructie

fase was wanneer verwarmingslansen ten behoeve


Figuur 5 – Detail van isothermen bij diepwandvoeg na ontgraving.

van het installeren van boorpalen in gebruik genomen

waren (zie figuur 4). Uitkomst van de thermische

analyse is de beschikbare tijd om maatregelen

te nemen om aan de thermische specificaties

te blijven voldoen. De op dat moment te

nemen maatregelen zijn het repareren van de lans

of bij langere uitval het inzetten van de een

stikstoflans.

MONITORING

Het EEM model heeft in combinatie met de monitoringsgegevens

een belangrijke rol gespeeld bij

het controleren van de integriteit van het vrieslichaam.

De resultaten uit het EEM model worden

vertaald naar data gerelateerd aan de monitoringspunten

(grenswaarden). Deze monitoringspunten

moeten derhalve in ieder geval op kritieke

locaties in de vrieswand gepositioneerd zijn. Als

op basis van de meetgegevens geconcludeerd

wordt dat aan de grenswaarden wordt voldaan,

kan, via het EEM model, worden geconcludeerd

dat het gehele vrieslichaam aan de specificaties

voldoet.

Het monitoringsschema bestaat uit 10 verticale

temperatuurboorgaten met minimaal 3 temperatuur

sensoren in elke grondlaag. Ook zijn sensoren

geplaatst in de betonconstructies die aansluiten

op het vrieslichaam.

Uit de ontwerp- en gevoeligheidsanalyse zijn

grenswaarden gedefinieerd voor elk afzonderlijk

monitoringspunt. Als de gemeten temperatuur

onder de minimum temperatuur ligt voldoet het

vrieslichaam aan de benodigde afmetingen. Deze

methode heeft een eenvoudig uit te voeren

controle tijdens de werkzaamheden tot gevolg.

Tijdens het vriesproces is het temperatuurverloop

nauwgezet bijgehouden en het berekeningsmodel

is aangepast aan de daadwerkelijke uitvoering

zodat snel een gevalideerde koppeling mogelijk

was tussen de gemeten temperaturen en de verspreiding

van het vrieslichaam in de ondergrond.

Op deze wijze kan, per grondlaag, inzichtelijk worden

gemaakt of de ontwikkeling van het vries -

lichaam aan de verwachting voldoet of dat er

locaties zijn waar de temperatuursdaling achter

blijft. Met name tijdens de opvriesfase, waarbij

sprake was van grondwaterstroming, heeft deze

tool een belangrijke bijdrage geleverd in de analyse

van de situatie en het definiëren van aanvullende

maatregelen.

Diepe stations Noord/Zuidlijn

Bij de stations Vijzelgracht en Rokin van de Noord/

Zuidlijn wordt aan de waterdichtheid van de

voegen in de diepwand getwijfeld na twee

incidenten waarbij ernstige schade aan is ontstaan

aan belendende panden. Als maatregel wordt

aan grondvriezen gedacht, waarbij na een eerste

analyse duidelijk is geworden dat het technisch

mogelijk is om dit met pekelvriezen aan de binnenzijde

van de kuip uit te voeren.

Ter plaatse van elke diepwandvoeg worden twee

vrieslansen binnen de diepwandkuip geplaatst.

Nadat het vrieslichaam de vereiste afmetingen

heeft verkregen wordt ontgraven en wordt vervolgens

de voeg middels een stalen plaat afgedekt.

De vrieslansen hebben een lengte van circa 15m.

Per station zijn circa 110 voegen aanwezig, wat

resulteert in circa 220 vrieslansen per station.

De ondergrond in Amsterdam bestaat vanaf het

initiële ontgravingsniveau uit een deel van de

27 GEOTECHNIEK – Juli 2011

THERMISCH ONTWERP BIJ GRONDVRIEZEN IN NEDERLAND

Figuur 6 – Detail van isothermen met grondwaterstroming

door voeg tijdens opvriesfase.

kleiige/zandige Alleröd laag en de 2e zandlaag.

Om een waterafsluitende constructie te behouden

wordt tot in de Eemklei doorgevroren.

THERMISCH ONTWERP

De hoofddoelen van de thermische ontwerp -

berekeningen zijn:

Bepaling van de optimale locatie van de vrieslansen

ten opzichte van de voeg (uitvoeringstechnisch

en thermisch);

Bepaling van de benodigde energiebehoefte

van de vriesinstallatie;

Bepaling van de benodigde opvriestijd.

De randvoorwaarden voor het thermische ontwerp,

om de sterkte en stijfheid uit het mechanische

ontwerp te waarborgen zijn:

Gemiddelde temperatuur van het vrieslichaam in

de voeg lager dan -5°C;

Dikte en locatie van het vrieslichaam in de voeg

afhankelijk van de diepte en afwijking in diepwand.

Daarnaast dient rekening te worden gehouden

met een grondwaterstroming door de voeg.

De ontwerpberekeningen zijn uitgevoerd met

het eindige elementen programma Temp/W. Een

horizontale sectie is in verschillende varianten

doorgerekend. Daarnaast is tevens een verticale

snede berekend. In de horizontale sectie is de volledige

constructie fasering tot en met reparatie

van de voeg gemodelleerd. Een voorbeeld van het

berekende temperatuurveld is gegeven in figuur 5.

GEVOELIGHEIDSANALYSE

In de gevoeligheidsanalyse zijn de volgende

belangrijke aspecten verder onderzocht:

Invloed materiaal in de voeg;


Figuur 7 – Voorbeeld van isothermen

verloop in een verticale snede.

Invloed afstand vrieslansen tot de wand;

Invloed grondwaterstroming door de voeg;

Invloed verticale snede.

In de voeg tussen de diepwandpanelen kunnen de

volgende materialen voorkomen:

Staal (achtergebleven scheiding tussen diepwandpanelen)

Zand

Zand-bentoniet.

Uit de gevoeligheidsanalyse blijkt dat zand-bentoniet

de grootste invloed op de benodigde opvriestijd

heeft. Naast het type materiaal is ook de

spleetgrootte en dus de dikte van het materiaal in

de voeg gevarieerd.

Om mogelijke richtingafwijkingen door het boren

van de vrieslansen in het ontwerp af te vangen is

een analyse uitgevoerd waarbij de lansen zowel

evenwijdig aan de wand als haaks op de wand in

afstand variëren. De afstand haaks op de wand

heeft de grootste invloed op de benodigde

opvriestijd. Uit de analyse volgt een opslag op de

benodigde opvriestijd uit het ontwerp afhankelijk

van de afstand van de lansen tot de diepwand.

De invloed van grondwaterstroming op het vriesproces

is bepaald door een gecombineerde berekening

met TEMP/W en SEEP/W. Hierbij is als

uitgangspunt het debiet van de initiële situatie

(stationair debiet van de bemaling van de kuip)

gehanteerd. Uit de berekeningen blijkt dat de

Figuur 8 – Voorbeeld van monitoringspunten

eventuele grondwaterstroming invloed heeft op

de opvriestijd, maar niet kritiek is.

Aangezien de vrieslansen vanaf ontgravingsniveau

in de kuip aangebracht zijn, zal er sprake zijn van

een drie dimensionale warmtestroming. Hierdoor

buigen in de eerste meter onder ontgravings -

niveau de isothermen af richting het ontgravingsniveau

(zie figuur 7). Om de opvriestijd te beperken

en dus binnen een redelijke tijd aan de specifi -

caties te voldoen zijn maatregelen in de vorm

van isolatie genomen. Omdat deze afbuigende

isothermen bij iedere ontgravingsstap spelen is

als veiligheidmaatregel bij de diepere tweede en

volgende ontgravingstap de voegreparatie dieper

doorgezet om een overlap te creëren tussen

ontgravingsniveau en gerepareerde voeg. Door

deze overlap is het bovenste deel van de voeg van

de volgende ontgravingsstap al gezekerd.

MONITORING

Het monitoren van het vriesproces bij de bouw -

kuipen van de Noord/Zuidlijn is gedaan om twee

criteria te verifiëren:

1. vaststellen of de voeg waterdicht is;

2. vaststellen of de voeg aan de temperatuur -

criteria voldoet die uit het mechanische ontwerp

volgt.

Met name het eerste criterium is, gezien de grote

gevolgen bij falen, zeer belangrijk om door middel

van monitoring te controleren. Uit de gevoeligheidsanalyse

is gebleken dat bij grondwater -

stroming door de voeg de temperatuurs ontwikkeling

aan de binnenzijde van de bouwkuip,

direct voor de voeg, achter blijft (zie figuur 6).

Om dit risico te beheersen is het noodzakelijk om

bij iedere voeg een temperatuursmeting uit te

voeren voordat met ontgraven gestart kan

28 GEOTECHNIEK – Juli 2011

worden. Voor het controleren van het temperatuurscriterium

is het vaststellen van een temperatuurprofiel

over de voeg noodzakelijk. Omdat dit

een lastig uit te voeren meting is, is deze gedetailleerde

meting bij een beperkt aantal voegen

uitgevoerd. Bij deze voegen is tevens een meting

voor de voeg uitgevoerd, zoals deze standaard

bij alle voegen gebeurt. In combinatie met de

berekeningen, de metingen voor de voeg (zowel

de standaard en de gedetailleerde voegen) kan

voor alle voegen een uitspraak worden gedaan of

aan beide criteria wordt voldaan.

Tijdens de uitvoering heeft de monitoring zijn

waarde bewezen en zijn inderdaad een aantal voegen

geconstateerd waar de temperatuursontwikkeling

achter bleef. Door additionele maatregelen

is de over matige toevoer van warmte gestopt en

is na enige tijd doorvriezen aan beide criteria voldaan.

In figuur 8 is als voorbeeld een volledige

meetcon figuratie opgenomen.

In figuur 8 zijn in het bovenaanzicht de vrieslansen

met een paarse cirkel aangegeven. De overige

cirkels zijn monitoringslocaties. Per monitoringslocatie

is in het midden van de ontgravingsslag

door middel van een kleurcodering horend bij

het punt een temperatuur, nummer meetlocatie

en de meetdatum weer ge geven. Tevens is een

inschatting van het vries lichaam op de locatie

weergegeven. In het dwarsprofiel zijn vervolgens

de metingen in de diepte weergegeven, en zijn

tevens de meet punten in de voeg weergegeven.

Conclusies

Grondvriezen wordt nog sporadisch toegepast

in Nederland. Het project Rotterdam Centraal

laat zien dat grootschalige toepassing van grondvriezen

als volwaardig en betrouwbaar onderdeel

in het ontwerp en uitvoering succesvol kan zijn.


Het gebruik van EEM berekeningen tijdens het

ontwerp en de uitvoering hebben een belangrijke

bijdrage geleverd aan dit succes. Toepassing van

grondvriezen bij de stations Vijzelgracht en Rokin

van de Noord/Zuidlijn laat zien dat deze techniek

een robuuste maatregel is waardoor het ont -

gravingsproces veilig doorgang heeft kunnen

vinden.

Concluderend kan worden gesteld dat de twee

besproken projecten goede voorbeelden zijn van

de inzet van grondvriezen als betrouwbare grondverbeteringstechniek

in binnenstedelijke projecten

en dat de toepassing van deze techniek, gezien

de steeds complexer wordende toekomstige

bouwopgaven, in Nederland navolging zal krijgen.

Aanbevelingen

Het op een grote schaal toepassen van grond -

bevriezen in grote binnenstedelijke projecten

leidt tot een aantal aanbevelingen die aandacht

behoeven in het ontwerp- en uitvoeringsproces:

Gevoeligheidsanalyses dragen nadrukkelijk bij

in het identificeren en kwantificeren van risico’s

en het definiëren van adequate maatregelen.

(Temperatuur) Monitoring in combinatie met de

berekeningsmodellen speelt een sleutelrol bij

het succesvol uitvoeren van grondvriezen in een

project.

De opvriesfase is doorgaans het meest kritische

deel van het vriesproces. Zodra het vrieslichaam

aan de criteria voldoet kan pas worden begonnen

met ontgraven. De planning voor het moment

‘start ontgraving’ dient echter voldoende

flexibel te zijn en dient rekening te houden met

een langere opvriestijd indien de monitoring

daar aanleiding toe geeft. Maar ook, zo is de

ervaring, met een langere opvriestijd als gevolg

van discussies met betrokkenen omdat alle

betrokkenen overtuigt moeten zijn dat aan de

gestelde temperatuurscriteria wordt voldaan.

Constructieve samenwerking tussen betrokken

partijen, opdrachtgever en opdrachtnemer, is

van groot belang voor de voortgang in een

vriesproject. De valkuil bij de interpretatie van

de monitoringsgegevens is dat men een relatief

lange tijd moet wachten op de laatste tienden

van graden Celsius voordat aan een temperatuurscriterium

wordt voldaan. Indien de betrok-

THERMISCH ONTWERP BIJ GRONDVRIEZEN IN NEDERLAND

ken partijen deze gegevens, in een open dis -

cussie, verifiëren, bespreken en er conclusies

over trekken, kan kostbare bouwtijd worden

bespaard.

Dankwoord

De auteurs willen de aannemers TBI Haverkort-

Voormolen, nu Mobilis en Max Bögl bedanken

voor de samenwerking in deze uitdagende pro -

jecten.

Referenties

– Haasnoot J.K., 2010. Large scale ground

freezing in the Netherlands, Proceedings of the

11th International Conference Geotechnical Challenges

in Urban Regeneration, Londen 2010.

– Harris, J.S. Ground freezing in practice, 1995.

– Scheffrahn, F.G., Sommeling B., 2010,

Lessen uit de verzakkingen aan de Vijzelgracht,

Geotechniek, december 2010.

– Thuman, V.M., Hass, H. 2007. Application of

ground freezing technology for a retaining wall

at a large excavation in the centre of Rotterdam,

The Netherlands, Proceedings of the 14th

European Conference of Soil Mechanics and

Geotechnical Engineering, Madrid 2007.

Laat de hoge

attentiewaarde

van Geotechniek

in uw voordeel

werken!

Informeer naar de

mogelijkheden:

info@uitgeverijeducom.nl

Uitgeverij Educom BV


Schematiseringsfactor maakt

keuzes in geotechniek

beter zichtbaar

Figuur 1 – Als sondeerpunten worden vertaald naar een geotechnisch lengteprofiel,

dan wordt zichtbaar dat de keuze van een veilige bodemopbouw niet in één keer duidelijk is.

Inleiding

Grondmechanische berekeningen zijn gebaseerd

op schematiseringen. Het rekenmodel voor de

controle op een bezwijkmechanisme is een

schematisering, net als de te kiezen waarden voor

de grondeigenschappen en externe belastingen.

De keuzevrijheid voor de geotechnisch adviseur

is bij de keuze voor het rekenmodel, de grond -

eigenschappen en de belastingen betrekkelijk

beperkt. Hij of zij wordt hierbij geholpen door

praktijkrichtlijnen of voorschriften. Anders ligt dat

voor de te kiezen schematisering van de opbouw

van de (onder)grond en de hierin optredende

water(over)spanningen. Voor de vertaalslag van

grondonderzoek naar een beeld van de opbouw

van de ondergrond uit grondlagen en een beeld

van de geohydrologische systematiek, zijn geen

eenduidige richtlijnen te geven. Vaak zijn meerdere

interpretaties van de beschikbare informatie

mogelijk, waardoor bij de keuze van deze schema-

30 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Ir. Ed Calle

Deltares

Ir. Werner Halter

Fugro Ingenieursbureau BV

Ir. Hans Niemeijer

ARCADIS

tiseringen onzekerheid een belangrijke rol speelt.

Voor een veiligheidscontrole moeten veilige (maar

ook weer niet te conservatieve) schematiseringen

worden gekozen, of moeten onzekerheden via

het gebruik van veiligheidsfactoren worden

verdisconteerd. De verschillende regelgevingen

(Eurocodes en leidraden voor waterkeringen)

geven voorschriften waarmee onzekerheden van

rekenmodel, belastingen en grondeigenschappen


Samenvatting

Het schematiseren van de ondergrond is bij het ontwerpen van geotechnische

constructies een belangrijk aspect. Misschien wel het belangrijkste, omdat

directe controle niet mogelijk is. De keuzes die bij de schematisering gemaakt

moeten worden blijken een grote invloed te hebben op de veiligheid van een

ontwerp. Anders dan voor bijvoorbeeld onzekerheden in de grondparameters,

geven de normen tot nu toe echter geen concrete aanwijzingen hoe omgegaan

moet worden met schematiseringsonzekerheden. Door het Expertise Netwerk

(schuifsterkte) worden afgedekt. Voor veilige

schematiseringskeuzen van (onder)grondopbouw

en waterspanningen bestaan zoals gezegd geen

voorschriften. Toch hebben onzekerheden hierin

een minstens net zo grote, zo niet nog grotere,

invloed op de berekende veiligheid van de grondconstructie.

Het is een misvatting te denken dat

ook deze onzekerheden worden afgedekt door

de wèl voorgeschreven veiligheidsfactoren.

Daarom is de zogenaamde schematiseringsfactor

geïntroduceerd. Dit is een veiligheidsfactor, waarvan

de grootte afhankelijk is van de mate van

veiligheid in de gekozen schematisering van de

(onder)grondopbouw en de in de grondlagen

optredende water(over)spanningen. In dit artikel

wordt de achtergrond van deze factor besproken.

Hoewel onafhankelijk van elkaar ontstaan, is er in

de opzet van de hier beschreven aanpak overeenkomst

met richtlijnen voor het schematiseren, die

door de US Geological Survey zijn ontwikkeld voor

het beoordelen van seismische risico’s [5].

De complexe ondergrond

De opbouw van de ondergrond is even complex als

onzeker. Op basis van boor- en sondeerstaten, die

maar een zeer beperkt deel van de ondergrond

in kaart kunnen brengen, moet de geotechnisch

adviseur een schematisering van de ondergrond

maken. Deze schematisering moet enerzijds

voldoen aan de strenge eisen van de te bereiken

veiligheid en anderzijds een kosteneffectief ontwerp

opleveren. Doorgaans geldt dat hoe beperkter

het grondonderzoek is, hoe meer verschillende

31 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Waterveiligheid is de schematiseringsfactor geïntroduceerd, die schematiseringsonzekerheden

in rekening brengt. De keuzes die gemaakt zijn voor het opstellen

van een schematisering worden hierbij expliciet benoemd en gekwantificeerd.

Hiermee wordt de schematiseringsfactor, een partiële veiligheidsfactor, bepaald.

De schematiseringsfactor bepaalt samen met de andere partiële veiligheids -

factoren de te bereiken stabiliteitsfactor.

schematiseringen mogelijk zijn. Voor een grondmechanische

veiligheidsanalyse komt het er op

aan potentieel onveilige opbouwen van de ondergrond

en hierin optredende waterspanningen

te herkennen, die op grond van de beschikbare

informatie uit het grondonderzoek (inclusief literatuurgegevens)

niet uitgesloten kunnen worden.

Een voorbeeld is de keuze van een maatgevende

bodemopbouw voor een stabiliteitsberekening

van een dijk op basis van sonderingen met relatief

grote tussenafstanden (zie figuur 1). Er kan worden

uitgegaan van de grondlagen die bij de ongunstigste

sondering worden aangetroffen, maar mogelijk

komen er tussen de sonderingen ongunstigere

situaties of lokale afwijkingen voor. Een lokale

afwijking kan bijvoorbeeld een voor de stabiliteit

Figuur 2 – Onzekerheden in een stabiliteitsberekening

die met een schematiseringsfactor worden afgedekt.


van een grondconstructie ongunstige geul of

zandbaan in de ondergrond zijn, waarin bij een

hoge rivierstand hoge waterspanningen ontstaan.

Wanneer deze niet op grond van kennis van de

geologie van het gebied kan worden uitgesloten,

moet hiermee bij de keuze van de schematisering

voor de stabiliteitsberekening rekening worden

gehouden.

Elke geotechnisch adviseur zal anders omgaan met

deze onzekerheden, op basis van eigen inzicht.

De mate van veiligheid die in een berekening is

ingebouwd, is daarom weinig inzichtelijk. De schematiseringsfactor

en de achterliggende schematiseringtheorie

zijn een hulpmiddel om dit inzich -

telijk te maken.

Definitie

De schematiseringsfactor is een veiligheidsfactor

die compenseert voor onzekerheden in de ge -

kozen schematisering van de bodemopbouw, de

waterspanningen en de geometrie, naar analogie

van de partiële materiaalfactoren. De schematiseringsfactor

is geen vaste factor, zoals andere voorgeschreven

veiligheidsfactoren, maar is afhan -

kelijk van de gekozen schematisering waarmee

ontwerp- of toetsberekeningen worden uitgevoerd.

Bij een veilige schematiseringkeuze is de

schematiseringsfactor klein, bijvoorbeeld gelijk

aan 1,0, en kan die oplopen tot ca. 1,3 naarmate

onzekerheden onvoldoende afgedekt zijn door de

schematiseringkeuzes. De eis die voor de berekende

stabiliteitsfactor geldt, wordt vermenigvuldigd

met de schematiseringsfactor.

Bepaling van de schematiseringsfactor

bij taludstabiliteit

De methode omvat een basisschematisering (in

dit geval van een dwarsprofiel van een grond -

constructie) en scenario’s (afwijkende dwars -

profielen). De basisschematisering is een eerste

keuze op basis van de beschikbare informatie. Dit

kan op zich al een veilige schematisering zijn, maar

dat hoeft niet noodzakelijk het geval te zijn. De

scenario’s zijn mogelijke afwijkingen van de basisschematisering,

die een negatieve invloed op de

stabiliteit hebben en niet kunnen worden uit -

gesloten op basis van de beschikbare informatie

(zie figuur 2). Voorbeelden van mogelijke afwijkingen

zijn:

maaiveldniveaus zijn ongunstiger dan aangenomen

in de basisschematisering;

dikten van grondlagen zijn ongunstiger;

er zijn voor de stabiliteit ongunstige grondlagen,

die niet zijn opgemerkt bij het grondonderzoek;

de ligging van de freatische lijn en waterspan -

ningen zijn ongunstiger;

taludhellingen tussen de meetraaien zijn steiler

dan waargenomen bij de metingen.

Deze lijst is niet uitputtend, in iedere situatie

kunnen andere afwijkende scenario’s van belang

zijn.

Per afwijkend scenario spelen twee zaken een rol:

1.de invloed op de berekende stabiliteitsfactor;

2. de kans dat het scenario daadwerkelijk realiteit is.

De invloed op de berekende stabiliteitsfactor kan

eenvoudig worden bepaald, door een stabiliteitsberekening

voor het scenario uit te voeren. Daarnaast

wordt de kans van voorkomen van dat

scenario bepaald. De kans van voorkomen van een

bepaald scenario kan echter veelal niet objectief

worden bepaald. Er moet dan volstaan worden

met een kansschatting op basis van expert judgement.

Vanzelfsprekend is die kansschatting af -

hankelijk van de (geologische)gebiedskennis, de

beschikbare informatie uit grondonderzoek en de

hieruit blijkende (ruimtelijke) variabiliteit. De invloed

van het scenario op de kans dat instabiliteit

kan optreden bestaat uit de combinatie van de

invloed die het scenario heeft op de stabiliteitsfactor

en de kans van voorkomen van dat scenario.

Probabilistische achtergrond

Het principe achter de schematiseringsfactor is

dat de kans op instabiliteit wordt berekend van

het ontwerp volgens de basisschematisering en

vervolgens getoetst aan de toelaatbare kans op instabiliteit.

In plaats van een ontwerp kan het ook

om de veiligheidstoetsing van een bestaande

grondconstructrie gaan. Omdat verschillende

schematiseringen mogelijk zijn, is de kans op

instabiliteit gelijk aan de som van kansen op instabiliteit,

gegeven de verschillende scenario’s,

vermenigvuldigd met de kansen van voorkomen

van die scenario’s:

(1)

Hierin staat het subscript sf voor ‘slope failure’ en

staat Si voor scenario i, waarbij de basisschema -

tisering als S1 wordt aangeduid. P(Si ) is de kans

op scenario i. Verder is Psf(D;Si) de kans op instabiliteit

van het talud, bij het gegeven ontwerp (D)

en uitgaande van schematiseringscenario Si , en is

Psf,toelaatbaar de toelaatbare kans. Omdat we hier

alleen scenario’s beschouwen die voor wat betreft

de stabiliteit in ongunstige zin afwijken van de

basisschematisering, moet

(2)

In principe zijn ook scenario’s mogelijk die gunstiger

zijn dan de basisschematisering (S1 ). Omdat de

invloed hiervan op de totale faalkans relatief klein

is, worden die echter buiten beschouwing gelaten.

De kansen hierop worden, door de voorwaarde in

vergelijking (2), toegevoegd aan de kans op de ba-

32 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Tabel 1 Voorbeelden van ongunstige scenario’s

bij een stabiliteitsanalyse die van invloed

kunnen zijn op de schematiseringsfactor

Ongunstig scenario

Freatische lijn in de dijk ligt hoger

Binnenwaterstand ligt hoger

Aanpassing waterspanningen in het

gehele slappe lagenpakket

Veenlaag 1,6 m dik in plaats van 1,3 m

Maaiveld NAP +0,5 m in plaats van NAP + 0,7 m

Maaiveld NAP +0 m in plaats van NAP + 0,5 m

Consolidatiegraad 70 % in plaats van 100%

sisschematisering P(S1 ). Met deze vereenvoudiging

wordt het aantal door te rekenen scenario’s

beperkt tot de gekozen basisschematisering en

ongunstiger scenario’s.

Een belangrijke pijler van de methode is dat er een

globale relatie is tussen de stabiliteitsfactor en de

daarbij behorende kans op instabiliteit. Daarmee

kunnen de kansen P(D;Si) en Psf, toelaatbaar berekend

worden aan de hand van de berekende

stabiliteitsfactoren Fd (D;Si) en de vereiste stabiliteitsfactor

Fd, eis. Voor berekeningen van de

stabiliteitsfactor, volgens de voorschriften in de

het Addendum I bij de Leidraad Rivieren [1], is

zo’n relatie afgeleid (zie kader met rekenvoorbeeld).

De tweede pijler van de methode is dat wanneer

bij het opstellen van een ontwerp de eis aan de

stabiliteitsfactor wordt aangescherpt, er ruimte

ontstaat voor bijdragen aan de kans op instabiliteit

door de ongunstiger scenario’s, zodat toch

nog aan vergelijking (1) wordt voldaan. Die aanscherping

gebeurt door de ontwerpeis Fd, eis (de

schadefactor genoemd) te vermenigvuldigen met

een schematiseringsfactor. De schematiseringsfactor

kan iteratief worden bepaald.

Wanneer uit de berekeningen volgt dat de schematiseringsfactor

groter dan 1,3 moet zijn, dan

is dit een indicatie dat de basisschematisering te

optimistisch is gekozen. Het is dan raadzaam om

een van de ongunstiger scenario’s S2 , …SN als basisschematisering

te kiezen en de controle opnieuw

uit te voeren. Volgt uit de berekeningen dat

de schematiseringsfactor gelijk is aan 1,0, dan is

de basisschematisering voldoende veilig gekozen.

De begrenzingen aan de schematiseringsfactor

van 1,0 en 1,3 zijn keuzes die bij de invulling van

de methode voor het gebruik bij waterkeringen


Principe van de schematiseringfactor

aan de hand van een rekenvoorbeeld

In het Addendum TRWG [2] worden veiligheidsfactoren voor de

stabiliteit van primaire waterkeringen gegeven: materiaalfactoren

( m), schadefactoren ( n) en rekenmodelfactoren ( d).

De eis bij stabiliteitscontrole is:

Fd ≥ n d

Hierin is de stabiliteitsfactor F d berekend met rekenwaarden

van de schuifsterkte (karakteristieke waarden gedeeld door

materiaalfactoren m). De vereiste schadefactor wordt berekend

aan de hand van een (volgens voorschrift in de Leidraad af te

leiden) vereiste betrouwbaarheidsindex β volgens:

n = 1 + 0,13 (β – 4) (v1)

Deze relatie wordt gebruikt als globale relatie tussen de actuele

stabiliteitsfactor en de faalkans:

Psf (Fd ) = Φ(- β) ≈ Φ(-4 - (Fd /d -1) / 0,13) (v2)

waarin Φ( ) de standaard normale kansfunctie is.

Veronderstel nu een situatie dat voor de schematisering van de

ondergrond twee mogelijkheden worden onderkend. Dit zijn een

schematisering S 1 , waarbij de dikte van de veenlaag (zie figuur 3)

gelijk is aan 1,0 m (de maximale dikte die in grondonderzoekspunten

is gevonden) en een ongunstiger schematisering S 2 ,

waarbij verondersteld wordt (bijvoorbeeld op basis van

ervaringen elders in het gebied) dat die dikte tussen de grondonderzoekspunten

groter kan zijn, zeg maximaal 1,5 m.

De kans hierop wordt niet verwaarloosbaar geacht, namelijk

P(S 2 )=0,1. Deze waarde is een schatting, gebaseerd op de

waargenomen variaties en ervaringen elders in het gebied.

Stel dat de stabiliteitsfactor van de dijk bij S 1 volgens de stabiliteitsberekening

gelijk is aan F d (D;S 1 )=1,14 en bij de ongunstiger

schematisering S 2 gelijk aan F d (D;S 2 )=1,03. Stel verder dat de

vereiste schadefactor n = 1,09 is en de rekenmodelfactor d = 1.

De stabiliteitsfactor moet dan groter of

gelijk zijn aan 1,09. Schematisering S 1

voldoet daar wel aan maar schematisering

S 2 niet. We weten echter niet welke van

de twee juist is, maar weten alleen dat de

kans dat S 2 optreedt is gelijk is aan 0,1.

Bijgevolg is de kans dat S 1 optreedt gelijk

aan 0,9 (samen gelijk aan 1).

Bij de schadefactor van 1,09 is de toelaatbare

kans op instabiliteit, berekend volgens

vergelijking (v2), P sf = 1,35 x 10 -6 .

De kans op instabiliteit, als S 1 juist is,

wordt ook met vergelijking (v2) berekend

en is P sf (D; S 1 ) = 1,92 x 10 -7 . De kans op

instabiliteit, als S 2 juist is, is P sf (D; S 2 ) =

SCHEMATISERINGSFACTOR MAAKT KEUZES IN GEOTECHNIEK BETER ZICHTBAAR

1m veen

33 GEOTECHNIEK – Juli 2011

1,16 x 10 -5 . De kans op instabiliteit, rekening houdend met de

kansen op S 1 en S 2 is:

P sf (D; S 1 ) P(S 1 ) + P sf (D; S 2 ) P(S 2 ) =

1,92 x 10 -7 x 0,9 + 1,16 x 10 -5 x 0,1 = 1,34 x10 -6

Met andere woorden, de kans op instabiliteit, rekening houdend

met de kans op het ongunstige scenario S 2 , is kleiner dan de

toelaatbare kans op instabiliteit, die hoort bij de vereiste

schadefactor van n=1,09. Daarom kan de dijk wel goedgekeurd

worden.

Stel nu dat we S1 kiezen als basisschematisering, dat wil zeggen als

schematisering die we willen gebruiken voor de stabiliteitscontrole.

De berekening laat zien dat als de stabiliteitsfactor Fd (D;S1 ) maar

groot genoeg is, de bijdrage aan de faalkans door de ongunstiger

schematisering, met een 0,11 lagere stabiliteitsfactor (en kans

op voorkomen van 0,1), nog voldoende klein is om (nog net) te

voldoen aan de toelaatbare faalkans. In dit geval blijkt dat een

verhoogde eis aan de stabiliteitsfactor Fd (D;S1 )≥1,14 voldoende is.

Het quotiënt van die verhoogde eisen de feitelijke eis n=1,09, noemen we de vereiste schema tiseringsfactor, die in dit geval

b=1,14/1,09=1,05 bedraagt.

Het criterium voor voldoende stabiliteit wordt daarmee:

Fd(D; S1 ) ≥ n d b (v3)

In het algemeen zullen bij een gekozen basisschematisering meer

dan één schematiseringscenario’s mogelijk zijn. In het Technisch

Rapport Grondmechanisch Schematiseren bij Dijken is een methode

beschreven, analoog aan bovenstaande redenering, om de

vereiste schematiseringfactor te bepalen.

Hadden we in dit voorbeeld S 2 als basisschematisering gekozen,

dan is geen schematiseringfactor (of preciezer geformuleerd: kan

de schematiseringsfactor gelijk aan 1 zijn) nodig, omdat er geen

mogelijke ongunstiger schematiseringen zijn te verdis conteren.

Er zou dan echter niet worden voldaan aan de stabiliteitseis (welke

gelijk is aan de schadefactor vermenig vuldigd met de modelfactor,

indien met rekenwaarden voor de grondeigenschappen is gerekend).

Fd = 1,14 Fd = 1,03

1,5m veen

Figuur 3 – Een dikkere veenlaag leidt tot een lagere taludstabiliteit.


zijn gemaakt. Vooralsnog ligt de ondergrens in

ref [2] zelfs op 1,1. Deze waarde is (voorzichtigheidshalve)

zo gekozen om ‘trendbreuk’ met het

vroegere voorschrift te vermijden [4].

Hieruit volgt dat veiligheid van de eerste gekozen

basisschematisering altijd in samenhang moet

worden gezien met de onzekerheden in de schematisering.

Als alle (substantiële) schematise -

ringonzekerheden goed geïnventariseerd zijn,

volgt uit de procedure vanzelf of de gekozen

basisschematisering voldoende veilig was. Vanzelfsprekend

levert een goede eerste keuze wel

tijdwinst op.

Bij het benoemen van basisschematisering en afwijkende

scenario’s is het een eis dat deze elkaar

onderling uitsluiten en dus onafhankelijk zijn,

want anders mag vergelijking(1) niet worden toegepast.

Verder is het aan te bevelen dat de

basisschematisering zodanig gekozen wordt dat

de som van de kansen op de afwijkende ongun -

stiger scenario’s niet te groot wordt (bij voorkeur

niet groter dan 0,3 à 0,4). Wordt deze som groter,

dan zal doorgaans blijken dat de gekozen basisschematisering

toch te optimistisch was, tenzij de

afwijkende scenario’s slechts een geringe ongunstige

invloed op de stabiliteitsfactor hebben.

Inperken van onzekerheden

Uit de analyse kan blijken dat één of meer van

de geïdentificeerde mogelijke afwijkingen van de

basisschematisering een dominante invloed hebben

op de kans op instabiliteit waardoor een hoge

schematiseringsfactor nodig is en een duur ontwerp.

Wanneer duidelijk is dat deze scenario’s ook

bij betere informatie zeker niet uitgesloten zullen

worden, dan is dat uiteraard terecht. Maar, als

vermoed wordt dat deze scenario’s met voldoende

betrouwbaarheid zijn uit te sluiten door additioneel

(grond)onderzoek, dan ligt het meer voor

de hand om additioneel onderzoek te doen. Aan

de hand van de schematiseringanalyse kan vooraf

gekeken worden wat de mogelijke winst is van

dit onderzoek. Tevens volgt hieruit ook in hoeverre

de kansen op deze scenario’s gereduceerd

moeten worden om tot het gewenste resultaat

te komen. Hierop moet het additionele (grond) -

onderzoek uitgelijnd worden, waarbij ingeschat

moet worden of het onderzoek daadwerkelijk kan

leiden tot de benodigde reductie van scenario -

kansen.

Schematiseringscenario’s kunnen ook betrekking

hebben op onzekerheden die voortkomen uit

de wijze van uitvoeren van een taludversterking,

of de wijze van het beheer in de operationele fase.

In dat geval ligt het meer voor de hand om na te

gaan welke maatregelen bij de uitvoering of welke

beheersstrategie nodig zijn om tot de gewenste

reductie van scenariokansen te komen. Voorbeelden

zijn strikte uitvoeringsbegeleiding, kwaliteitscontroles

of, ingeval van operationeel beheer,

periodieke controles op de werking van drainage, etc.

Voordelen van de schematiseringsfactor

De hier voorgestelde systematiek is niets meer

of minder dan een gevoeligheidsanalyse, waarmee

inzichtelijk wordt gemaakt of het ontwerp voldoet

aan de eisen. Een groot voordeel van het gebruik

van de betreffende systematiek is dat gekozen

schematiseringen transparant worden gemaakt.

Voor de bepaling van de factor moeten immers

de grootste onzekerheden in de schematisering

op een rij worden gezet en globaal worden

gekwantificeerd. Hoewel dit in zekere zin een

subjectieve beschouwing is, geeft het meer

inzicht. Dit maakt het verder eenvoudiger om

een extra kwaliteitscontrole uit te laten voeren

met behulp van een ‘second opinion’. De schematiseringanalyse

sluit aan op de Eurocode 7-1,

omdat daarin nadrukkelijk een onderbouwing van

het geotechnisch ontwerp wordt vereist.

Een ander voordeel van deze systematiek is dat

het effect van aanvullend grondonderzoek op een

geotechnische berekening beter in beeld wordt

gebracht. De onzekerheden worden minder indien

meer grondonderzoek beschikbaar is. Omdat

dan een lagere schematiseringsfactor kan worden

toegepast, vertaalt dit zich direct in een uitgekiender

ontwerp.

Het principe van de schematiseringsfactor kan

worden toegepast bij elke type geotechnische

berekening. De noodzaak hiertoe wordt groter

naarmate de gevolgen van falen groter zijn. Echter

ook bij kleine constructies, is een sluitende onderbouwing

nodig.

Vooralsnog is de bepaling van de schematiseringsfactor

echter alleen voor het ontwerpen van water -

keringen uitgewerkt. In het Addendum bij het

Technisch Rapport Waterkerende Grond constructies

[2] wordt het gebruik van de schematiseringsfactor

voorgeschreven en diverse richt lijnen voor regionale

keringen sluiten daarbij aan. De wijze

waarop de factor wordt bepaald, is uitgewerkt in

het Technisch Rapport Grondmechanische Schematiseringen

bij Dijken [3] van het ENW. Hierin is ook

een mathematische onder bouwing opgenomen.

Dit Technisch Rapport geeft tevens een eenvoudig

stappenplan waarmee de schematiseringsfactor

op basis van tabellen kan worden bepaald.

Een alternatief voor de hier beschreven methode

is het uitvoeren van volledig probabilistische

berekeningen. De verschillende aannamen in de

berekening over schematiseringen van de onder-

34 GEOTECHNIEK – Juli 2011

grond en geohydrologische systematiek, die ruimtelijk

kunnen variëren of die anderszins niet precies

bekend zijn, moeten dan als stochastische

grootheden worden gedefinieerd. Er is echter

nog geen programmatuur beschikbaar om dit

eenvoudig te kunnen doen. De schematiseringsfactor,

met de basisschematisering en scenario’s,

is daarom op dit moment een handzaam alternatief.

Totstandkoming

De schematiseringsfactor is in het kader van

SBW onderzoek1 ontwikkeld in opdracht van

Rijks waterstaat Waterdienst voor het Expertise

Netwerk Waterveiligheid (ENW). De schema -

tiseringsfactor is voor het eerst geïntroduceerd

bij het verschijnen van de Leidraad Rivieren in

2007 [1], in het Addendum bij het Technisch

Rapport Waterkerende Grondconstructies [2]. Dit

was het gevolg van een over de afgelopen 10 à

20 jaar gegroeid inzicht dat de keuzes die bij de

schematisering (moeten) worden gemaakt, een

grote invloed hebben op de bereikte veiligheid

van het ontwerp.

Noot

1 Sterkte en Belasting Waterkeringen. Een door het

Directoraat Generaal Water van het Ministerie van

Infrastructuur en Milieu gefinancierd onderzoeksprogramma

ten behoeve van verbetering van de

kwaliteit van veiligheidstoetsingen van de primaire

waterkeringen in Nederland. Dit programma wordt

door Rijkswaterstaat en Deltares uitgevoerd in

samenwerking met verschillende partijen in de

waterveiligheidssector.

Referenties

[1] Leidraad Rivieren. Uitgave o.v.v. ENW

(Expertise Netwerk Waterveiligheid), mei 2007.

(inclusief Addendum I bij de Leidraad Rivieren,

2008). Zie voor downloads www.waterkeren.nl,

(kies tab ‘waterveiligheid’ en vervolgens tab

‘toegang tot de Leidraad Rivieren’).

[2] Addendum bij het Technisch Rapport Water -

kerende Grondconstructies. Uitgave o.v.v. ENW,

mei 2007. Zie referentie [1] voor download.

[3] Technisch Rapport Grondmechanisch

Schema tiseren bij Dijken. Uitgave o.v.v. ENW,

in voorbereiding.

[4] Achtergrondrapport Materiaalfactoren

Rivier dijken. Fugro rapport 1207-0055-000,

29 jan 2008.

[5] T.C. Hanks, N.A. Abrahamson, D.M. Boore,

K.J. Coppersmith and N.E Kapprath, 2009.

Implementation of the SSHAC Guidelines for

level 3 and 4. US Geological Survey, Open-file

Report 2009/1093.


Verdichten van zand voor

boortunnels RandstadRail

Figuur 1a – Tracé RandstadRail in Rotterdam. 1b Locatie grondvervanging.

Inleiding

RandstadRail is een light-rail verbinding tussen

Rotterdam, Den Haag en Zoetermeer. Om RandstadRail

in Rotterdam mogelijk te maken is een

3 kilometer lange tunnel gerealiseerd tussen het

metrostation Centraal Station en de voormalige

Hofpleinlijn (figuur 1a). Voor de realisering van

de tunnel is over een lengte van 80% gebruik

gemaakt van de boortechniek. Het project -

management, ontwerp en de directievoering van

het project is gerealiseerd door het Ingenieurs -

bureau van Gemeentewerken Rotterdam. De uitvoering

van het werk is verricht door de aan nemerscombinatie

Saturn v.o.f. bestaande uit Dura

Vermeer Beton en Waterbouw BV en Züblin AG.

In Rotterdam wordt de grondopbouw gekenschetst

door antropogene en holocene lagen tot

een niveau van ca. NAP -16m met daaronder het

pleistocene zand. Bij de bepaling van het verticaal

alignement is er voor gekozen om de geboorde

tunnels zo veel mogelijk in het pleistocene zand

aan te leggen (Van Zanten, 2004). Aansluitend

op de conventionele tunneldelen aan de noorden

zuidzijde van de boortunnel is er vanuit kostentechnisch

oogpunt voor gekozen de boortunnel in

de holocene kleilagen te positioneren. De betonnen

tunnellining wordt echter onvoldoende

gesteund door de omringende grond als de tunnel

voor meer dan de helft in de klei is gelegen. Om

het beoogde verticaal alignement voor de boortunnels

mogelijk te maken, zijn twee maatregelen

toegepast, namelijk:

toepassing van een stalen lining over 5% van het

boortunneltracé en

toepassing van grondverbeteringen.

Binnen het project zijn verschillende grondverbeteringstechnieken

gehanteerd:

jetgrouten

mixed in place en

grondvervanging waarbij de holocene lagen worden

vervangen door verdicht zand. In dit artikel

wordt ingegaan op de verdichting van het zand

van deze grondvervanging.

36 GEOTECHNIEK – Juli 2011

ir. Diederik van Zanten

Ingenieursbureau

Gemeentewerken

Rotterdam

ir. Edwin Smits

Ingenieursbureau

Gemeentewerken

Rotterdam

ir. Rodriaan Spruit

Ingenieursbureau

Gemeentewerken

Rotterdam

Zandbak

Direct ten zuiden van de startschacht (figuur 1b)

moet de boortunnel in de holocene klei- en

veenlagen worden aangebracht. Om voldoende

inbedding voor de tunnel te realiseren is ervoor

gekozen de grondslag te verbeteren. Hierbij is

gebruik gemaakt van:

mixed in place en

uitwisseling van holocene lagen voor verdicht

zand.

Er is naast mixed-in-place ook gekozen voor

grondvervanging door zand omdat de boortunnel

nabij de startschacht voor een deel in het veen ligt

en het resultaat van de mixed-in-place toegepast

in veen onvoldoende zeker was. Het toepassen

van deze grondvervanging tot aan de spoorlijn

Rotterdam-Utrecht was niet wenselijk. De pakkingsdichtheid

van het antropogene zandpakket

onder de spoorbaan is relatief laag (Dr: ca. 20%),

waardoor een risico voor verweking aanwezig

is (Pachen 2005). Om negatieve invloed van de

verdichtingswerkzaamheden van het aanvulzand


Samenvatting

Direct naast de startschacht van het boortunnel tracé van RandstadRail Rotterdam

is een grondvervanging uitgevoerd. Binnen een enkelvoudig verankerde damwandkuip

zijn in den natte de holocene grondlagen ontgraven waarna met zand

is aangevuld. Dit zand heeft een lage pakkingsdichtheid die onvoldoende

in -bedding voor de tunnel oplevert. Daarom is het zand in de ‘zandbak’ verdicht

Wrijvingsgetal [%} Conusweerstand [MPa]

Voormalige grondopbouw

NAP [m]

Antropogeen

Holoceen

pakket

Pleistoceen

zand

op de spoorlijn te voorkomen is ervoor gekozen

nabij de spoorlijn de trillingsvrije mixed in place

methode toe te passen. In figuur 2 wordt de grondopbouw

en de tunnelligging weergegeven.

WERKWIJZE GRONDVERVANGING

Het verwijderen van de oorspronkelijke holocene

lagen is uitgevoerd binnen een enkelvoudig ver -

ankerde bouwkuip (figuur 3a). Nadat de bouwkuip

in den natte is ontgraven tot op het pleistocene

zand, is de bouwkuip in den natte met zand

aan gevuld. Het zand heeft daardoor een lage

pakkingsdichtheid. Het zand heeft dan onvoldoende

stijfheid om de boortunnels in te realiseren.

Om de pakkingsdichtheid te verbeteren is

het zand verdicht. Deze verdichting is uitgevoerd

met een vibrator (rütteln of vibroflotation, figuur

3b). Na het verdichten zijn sonderingen uit -

gevoerd om te controleren of de besteksmatig

voorziene verdichtingsgraad is behaald.

Om horizontale deformaties in de omgeving te

beperken zijn de damwanden van de bouwkuip

pas na het verdichten van het zand verwijderd.

Voorzien was dat hierdoor ontspanning van het

zandpakket zou optreden. Hiermee is rekening

gehouden in de gestelde verdichtingseisen.

Middels sonderingen is na afloop van het trekken

van de damwanden nogmaals de verdichtingsgraad

gecontroleerd. Aangezien de grondopbouw

naast het verdichte zand bestaat uit holocene

lagen ontspant de zandaanvulling in de tijd naar

verwachting verder. De holocene lagen consolideren

ten gevolge van de hogere horizontale grond-

Nieuwe grondopbouw

Afsluitende laag

Aanvulzand

Pleistoceen

zand

Figuur 2 – Sondering en schematische weergave grondopbouw.

drukken in het zandpakket. In het aanvulzand ontstaat

hierdoor uiteindelijk een relatief lage

horizontale gronddruk, welke naar verwachting

in de loop der tijd de actieve gronddruk benadert.

Bij de berekening van de boortunnel is daarom als

uitgangspunt de actieve gronddruk als initiële

horizontale steundruk gehanteerd, in plaats van

de neutrale gronddruk.

EISEN M.B.T. VERDICHTING, CONSTRUCTIEVE EIS

Sonderen is de meest praktische methode om de

behaalde verdichting van zand in-situ te controleren.

De beddingseisen uit het ontwerp van de

lining zijn daarom vertaald naar sondeerwaarden

die in het bestek zijn opgenomen.

Conuswaarde (qc) aanvulzand na verdichten:

minimaal 15 MPa op NAP - 10,0 m, lineair

toenemend tot 18 MPa op NAP - 17,0 m;

Conuswaarde (qc) aanvulzand na trekken

damwand:

minimaal 10 MPa op NAP - 10,0 m, lineair

toenemend tot 14 MPa op NAP - 17,0 m

EISEN M.B.T. HET ZAND VOOR DE AANVULLING

Nabij de grondvervanging is een onderstation van

de Nederlandse Spoorwegen gelegen. Dit onderstation

voedde een deel van de spoorlijn Rotterdam-Gouda.

Voor het onderstation mogen de

trillingen niet hoger zijn dan 0,75 m/s2 . Hierdoor

was een kans aanwezig dat niet de hele zand -

aanvulling met verdichten kon worden verbeterd.

Om toch een afdoende grondverbetering te

realiseren zou het zandpakket dan worden geïn-

37 GEOTECHNIEK – Juli 2011

met vibroflotatie. Dit artikel gaat in op de ervaringen met het verdichten en

de kwaliteitscontrole van het verdichten in dit project. Hierbij wordt ingegaan

op het gemeten energieverbruik en de gemeten trillingen tijdens het verdichten

en de relatie daarvan met het behaalde resultaat, vastgesteld met behulp van

sonderingen.

Figuur 3a – Ontgraven bouwkuip in den natte. 3b Vibrator.

jecteerd binnen de invloedszone van het onder -

station. Het zand moest daarom naast verdicht -

baar ook injecteerbaar zijn. Er zijn i.v.m.

verdichtbaarheid en injecteerbaarheid, de volgende

eisen gesteld:

D5 > 0,063 mm : weinig fijn materiaal,

i.v.m. verdichtbaarheid;

D60/D10 > 4,0 : goed gegradeerd,

i.v.m. verdichtbaarheid

D10 > 0,15 mm : i.v.m. injecteerbaarheid.

TOETSING

Ter toetsing van de behaalde verdichting zijn

sonderingen uitgevoerd. Zowel voor als na de

verdichting was besteksmatig per 75 m2 een

controlesondering voorzien (25 stuks). Hiernaast

is in het bestek vastgelegd dat 18 sonderingen

worden uitgevoerd om de invloed van het trekken

van de damwand te beschouwen (h.o.h. afstand 10

m). De korrelgrootteverdeling van het aanvulzand

is getoetst met behulp van zeefanalyses die door

de aannemer op de zandpartijen zijn uitgevoerd.

Tevens zijn steeksproefsgewijs zeefanalyses uitgevoerd

op aanwijzing van de directie.

Trillingsmetingen

De trillingsenergie van de vibrator wordt benut

voor het herschikken van de zandkorrels waardoor

de dichtheid toeneemt. Naarmate de maximaal

haalbare verdichting wordt benaderd, straalt een

toenemend deel van de trillingsenergie af naar de

omgeving. Vooruitlopend op het verdichten van

de gehele zandbak werd door de onderaannemer

Keller binnen het eigenlijke werk, op een afstand


Trillingsintensiteit (mm/s)

6

5

4

3

2

1

0

9:00 9:14 9:28 9:43

Tijd

Figuur 4 – Demping bouwkuipwand.

vert binnen damwand vert buiten damwand

van ca. 6 m van de bouwkuipwand, een proef -

verdichting uitgevoerd om het optimale verdichtingsraster

te bepalen. Hierbij zijn achtereenvolgens

h.o.h. afstanden tussen de verdichtingspunten

gehanteerd van 2,5 m, 3,0 m en 3,5 m in

een driehoeksraster.

OVERDRACHT TRILLINGEN NAAR ONDERSTATION

Bij de proefverdichting is de mate van overdracht

van trillingen over de bouwkuipwand, bestaande

uit damwanden en diepwandpanelen, vastgesteld

d.m.v. het meten van de trillingen aan maaiveld,

zowel binnen als buiten de bouwkuip, direct naast

de bouwkuipwand. Uit de metingen blijkt dat

zowel de diepwand als de damwand ongeveer een

reductie van trillingsintensiteit oplevert van een

factor 10 . De trillingen buiten de bouwkuip zijn als

gevolg daarvan vrijwel te verwaarlozen.

Op de fundering van het onderstation zijn de

trillingen tijdens het verdichten gemeten. Deze

trillingen bleven beperkt tot 0,4 mm/s bij een

frequentie van 30 Hz wat overeenkomt met een

versnelling van 0,075 m/s2, slechts 10% van de

toegestane versnelling. Op basis van de resultaten

van de proef is geconcludeerd dat de gehele

grondverbetering door middel van verdichten

zou kunnen worden uitgevoerd en dat injecteren

van het zand niet nodig zou zijn. Dit is ook gebleken

tijdens de uitvoering van het werk.

AKOESTISCHE DICHTHEIDSMETING

Bij de proefverdichting werden op maaiveld de

verticale trillingen gemeten op 5, 10 en 15 m van

het verdichtingspunt. De trillingssensoren aan

maaiveld werden gelijktijdig gemeten. Met deze

metingen werd het mogelijk om de hypothese te

toetsen dat er een relatie zou moeten zijn tussen

de trillingsintensiteit in de omgeving van de vibrator

en de mate van verdichting zoals gerealiseerd

door de vibrator. Bij toename van de verdichtingsgraad

werd dan ook een toename van de trillingsintensiteit

verwacht. Om deze hypothese te

toetsen zijn de aan maaiveld gemeten trillingen

gerelateerd aan de conusweerstand na het verdichten.

De intensiteit van de trillingsbron is bepaald onder

veronderstelling dat trillingen als functie van de

afstand tot het verdichtingspunt variëren volgens

onderstaande formule.

Waarin:

t gemeten trillingsintensiteit op afstand l van de

trillingsbron [mm/s];

T trillingsintensiteit ter plaatse van referentie-afstand

l0 [mm/s];

l 0 referentie-afstand [m] (een l 0 van 1 m is aange-

houden);

l afstand trillingsbron tot het meetpunt [m];

x dempingsfactor [-].

Normaal wordt voor verzadigde grondsoorten een

dempingsfactor x gevonden tussen 1 en 2.

De zogenaamde padlengte van de trillingsbron

(de punt van de vibrator) naar de verschillende

sensoren op maaiveld is voor elke sensor verschillend

en variërend tijdens het geleidelijk naar

boven trekken van de vibrator. Door voor elke padlengte

op basis van de gemeten trillingsintensiteit

de ‘brontrilling’ terug te rekenen, kan de dempingsfactor

worden bepaald. Voor elke simultane

meting (sensoren 1 t/m 3) moet namelijk idealiter

38 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Ruttelnaald Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3

Figuur 5 – Bepaling bronintensiteit.

een gelijke brontrilling worden gevonden. Bij

de aanname van een homogeen en isotroop grondlichaam

zijn er dan drie vergelijkingen (voor elke

sensor een meetreeks) met 2 onbekenden: de

brontrilling en de dempingsfactor.

Er wordt een goede fit voor de dempingsfactor

gevonden bij een waarde van 1,2.

Het gemiddelde van de teruggerekende bron -

trilling van de drie sensoren wordt als functie

van de diepte voor een representatief verdichtingspunt

in afbeelding 6 weergegeven. Dit type

grafiek kan worden gebruikt als een ‘akoestische

sondering’, aangezien zij, net als een reguliere

sondering, inzicht geeft in de pakkingsdichtheid

en weerstand van de grond. De intensiteit van de

brontrilling is namelijk evenredig met de stijfheid

van de grond en dus ook met de sondeerwaarde.

Op dieptes waar een lage gemiddelde waarde

voor de brontrilling wordt berekend kan mogelijk

niet goed zijn verdicht of is afwijkend materiaal

(geen zand) aanwezig.

Indien de dichtstbijzijnde sondering (op minder

dan 2 m afstand) in dezelfde grafiek wordt weergegeven,

wordt een vrijwel rechtevenredige correlatie

aangetroffen tussen het verdichtingsresultaat

enerzijds en de trillingsmetingen anderzijds.

Trillingsmetingen kunnen daarom worden

gebruikt om tijdens de uitvoering van de werkzaamheden

reeds informatie over het verdichtingsresultaat

te verkrijgen of om tijdens de uitvoering

de werkwijze te optimaliseren.

Resultaat verdichting

grondvervanging

Het uitgangspunt bij de verdichtingswerkzaam -

heden was dat de vibrator maximaal 30 seconden


Proefraster 2.5 m Ruttelpunt 7, DKM 6

Ruttelenergie [kJ/m]

50 10 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45

Diepte [m-mv]

Conusweerstand [MPa], trillingen [m m/s]

Energie Ruttelpunt 7 Trillingen Qc sondering DKM6

Figuur 6 – Relatie tussen teruggerekende trillingsbron en sondering.

trilt of zolang trilt tot een stroomverbruik van

200 A wordt behaald. Vervolgens wordt steeds 0,5

meter getrokken om wederom maximaal 30 seconden

te trillen etc. Dit komt overeen met een gemiddelde

treksnelheid van 0,017 m/sec. Als

uitgangspunt bij de uitvoering is op basis van de

resultaten van het proefvak gestart met een h.o.h.

afstand van de verdichtingspunten op maaiveld

van 3 m.

Als nulmeting is een serie sonderingen gemaakt direct

na aanvullen van het nog onverdichte zand.

Tevens zijn sonderingen gemaakt na verdichten en

na het trekken van de damwand. Bij de uitvoering

van de eerste serie controlesonderingen (3 m

verdichtingsgrid) bleek de behaalde verdichting

niet overal te voldoen aan de bestekseisen. Op die

locaties is daarom nogmaals verdicht en ter

ontrole gesondeerd. Daarom is de gridafstand

voor het resterende deel van de zandbak, waar

nog niet was verdicht, verkleind tot 2,5 m. Dit

leverde betere resultaten op, waardoor in het

2,5 m grid de benodigde verdichtingsgraad in 1

verdichtingsgang werd bereikt.

TRILLINGSENERGIE VIBRATOR

Voorafgaande aan het werk werd verwacht dat er

een relatie was tussen de trillingsenergie en de

mate van verdichting. Voor tien verdichtingslocaties

is daarom nagegaan wat de in de grond

gebrachte energie is en wat het behaalde verdichtingsresultaat

is. De trillingsenergie per m3 grond

is berekend volgens:

E tril : P / (v * A)

Waarin:

Etril hoeveelheid energie [kJ/m3] P gemiddeld vermogen [kW, kJ/s]

v treksnelheid vibrator [m/s]

A oppervlakte grid [m²], met A = 0,87 * S2, met S = h.o.h. verdichtingspunten

in driehoeksraster

Het gemiddelde vermogen van de vibrator is

berekend volgens Puchstein (1954).

P = I * E * p f * eff

Waarin:

P gemiddeld vermogen [W, J/s]

I gemiddeld stroomverbruik [A]

E door de vibrator benodigd voltage

[V] = 440 V voor een vibrator V23

pf gemiddeld vermogen factor ≈ 0,8

eff efficiëntie van de elektrische motor ≈ 0,9

Uitgaande van voornoemde treksnelheid van

0,017 m/s en een driehoeksraster van 2,5 m, wordt

gemiddeld ca. 700 kJ/m3 aan energie in de grond

39 GEOTECHNIEK – Juli 2011

VERDICHTEN VAN ZAND VOOR BOORTUNNELS RANDSTADRAIL

Diepte [m-mv]

Conusweerstand

vóór, na 1x en na 2x verdichten en na trekken damwand

0

-2

-4

-6

-8

-10

-12

-14

-16

-18

-20

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Qc nulmeting

Qc na

Conusweerstand [MPa]

Qc na 2x

Qc na trekken damwand

Bestekseis na verdichten

Figuur 7 – Controlesonderingen t.p.v. hart zandbak.

gebracht. Volgens Green en Mitchell (2004) is een

waarde van 1300 tot 1700 kJ/m3 benodigd om

grond te verdichten. In vergelijking met het criterium

van Green en Mitchell bleek in dit project dan

ook relatief weinig energie in de grond gebracht

te worden (200-1300 kJ/m3, in enkele gevallen

hoger). Over de correlatie tussen de energie -

hoeveelheid en de conusweerstand (figuur 6) kan

grofweg worden gesteld dat als er meer dan 1000

kJ/m3 werd toegevoerd er meestal werd voldaan

aan de verdichtingseis. Bij lagere energiehoeveelheden

werd soms wel, soms niet voldaan aan de

verdichtingseis. Omdat de correlatie tussen conusweerstand

en energietoevoer gering is kan de toegepaste

kwaliteitscontrole tijdens de uitvoering

(30 seconden trillen of stroomverbruik 200 A) niet

garant staan voor een goed verdichtingsresultaat.

De controlesonderingen zijn in het zwaartepunt

van een drietal verdichtingspunten uitgevoerd. In

figuur 7 is voor één verdichtingspunt een volledige

controleserie sonderingen schematisch weerge -

geven.

Voorafgaande aan het verdichten zijn de conuswaarden

in het aanvulzand laag, 3 à 5 MPa. De


Diepte [m-mv]

0

-2

-4

-6

-8

-10

-12

-14

-16

-18

relatieve dichtheid van het aanvulzand is daarmee

ongeveer 20 à 30%.

Tijdens de eerste verdichtingsgang werd geconstateerd

dat niet aan de bestekseis werd voldaan

en is op de reeds behandelde locaties een tweede

maal verdicht. Na de tweede verdichtingsslag zijn

hoge conusweerstanden (40 MPa) gemeten (figuur

7). Geconcludeerd kan worden dat de tweede verdichtingsgang

de conusweerstand doorgaans

sterk heeft verhoogd. Bij de tweede verdichtingsgang

zijn soms conusweerstanden tot 55 MPa

gemeten. Nadat het zand is verdicht, zijn de

damwanden getrokken. De instantane afname van

de conusweerstand als gevolg van het trekken

van de damwand is relatief gering.

RELATIEVE DICHTHEID

Voor de bepaling van de relatieve dichtheid van

zand is door Lunne (1983) de volgende formulering

opgesteld.

q c = 61 * σ V 0,71 * e 2,91*D r

Waarin:

qc conusweerstand [MPa]

Relatieve dichtheid

vóór, na 1x en na 2x verdichten

-20

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Relatieve dichtheid volgens L/C [-]

Dr vóór Dr na Dr na 2x

Figuur 8 – Relatieve dichtheid hart zandbak.

σ v verticale korrelspanning [MPa]

Dr relatieve dichtheid [-]

Voor de bepaling van de relatieve dichtheid van

zand is door Jamiolkowski (1988) de volgende

formule opgesteld.

Q c = 492 • σ 0,46 • e (2,23 • D r )

00

Waarin:

Qc conusweerstand [MPa]

σ'00 gemiddelde effectieve spanning

D r

= 0,33 • (σ' v0 + 2*σ' h0) [MPa]

relatieve dichtheid [-]

De horizontale gronddruk die Jamiolkowski (1988)

wel in de relatie betrekt, komt in de formule van

Lunne niet voor. Een berekening van de relatieve

dichtheid met Jamiolkowski op basis van een neutrale

gronddrukcoëfficient (K0) geeft echter wel

vergelijkbare waarden als Lunne. In afbeelding 8

is de relatieve dichtheid na verdichten, op basis

van de formulering van Lunne, voor een willekeurige

locatie weergegeven. De relatieve dichtheid

na één rϋttelgang loopt uiteen van 70% tot circa

40 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Diepte [m-mv]

0

-2

-4

-6

-8

-10

-12

-14

-16

-18

-20

Horizontale gronddrukcoëfficiënt

na verdichten en na trekken damwand

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

K h [-]

Kh na 2x verdichten

Kh na trekken damwand

Kh volgens Jamiolkowski met Dr max = 85%

Figuur 9 – Horizontale gronddrukcoëfficiënt hart zandbak.

85%. Na twee keer verdichten worden met Lunne

uit de gemeten conusweerstand dichtheden van

meer dan 100% berekend. Fysisch is een dergelijke

dichtheid niet mogelijk. Uitgaande van een

relatieve dichtheid van 85% moet de horizontale

gronddruk dus zijn toegenomen om dezelfde

conusweerstand te bereiken. Deze horizontale

gronddruk kan op basis van de formulering van

Jamiolkowski worden berekend.

HORIZONTALE GRONDDRUK

Uitgaande van een maximale relatieve dichtheid

van 85% is met Jamiolkowski de horizontale

gronddrukcoëfficiënt Kh berekend. Het blijkt dat

in de zones waar met Lunne een onrealistisch hoge

relatieve dichtheid wordt berekend, met Jamiolkowski

een horizontale gronddrukcoëfficiënt (Kh)

van 2 à 3 wordt berekend. Na het trekken van de

damwand treedt ontspanning op. Deze ontspanning

is zichtbaar door lagere conuswaarden, ca,

15% in het midden van de zandbak tot 30% nabij

de damwanden. Door de ontspanning halveert

de horizontale gronddrukcoëfficiënt, er van uitgaande

dat de relatieve dichtheid niet verandert

(figuur 9).


Conclusies

Voor de geboorde tunnels van RandstadRail zijn,

nabij de startschacht, de holocene lagen vervangen

door zand. Vervolgens is dit zand succesvol

verdicht. Op basis van de uitgevoerde werkzaamheden

worden de volgende conclusies getrokken:

1. De relatie tussen de energietoevoer naar de

ondergrond en het verdichtingsresultaat beperkt

zich tot ‘hoe meer energie, des te beter

het resultaat’. Een lineaire relatie tussen energie

en conusweerstand ontbreekt echter. Zeer

globaal kan worden gesteld dat een energie -

hoeveelheid van 1000 kJ/m3 of meer leidt tot

bevredigende resultaten, voor de bij dit project

gestelde verdichtingseisen.

2. Er bestaat een vrijwel rechtevenredige corre -

latie tussen de intensiteit van de trillingen en de

behaalde sondeerresultaten. De trillingsmeting

is daarmee dan ook een goede predictor voor de

mate van verdichting. Voor toekomstige werken

kan het dus interessant zijn om trillingsmetingen

uit te voeren. De treksnelheid van de vibrator

kan dan worden aangepast op basis van de

real-time resultaten van de trillingsmetingen.

Geotechniek en

funderingstechnieken

Het gebruik van HUESKER

geokunststoffen in geotechniek

en funderingstechnieken

maakt bouwen van steile

wanden met hoge belasting

op moeilijk terrein of op een

slappe ondergrond mogelijk

– milieuvriendelijk, voordelig

en veilig.

Wegenbouw

Waterbouw

Milieutechniek

VERDICHTEN VAN ZAND VOOR BOORTUNNELS RANDSTADRAIL

3. Met rütteln/vibroflotation blijkt het mogelijk

om, zelfs na één keer trillen, hoge conusweerstanden

(40 MPa) te bereiken. Na twee keer trillen

zijn conusweerstanden tot 55 MPa gemeten.

4. De hoge conusweerstanden worden mede bereikt

door een horizontale opspanning van het

zandpakket en een toename van de horizontale

gronddrukcoëfficiënt tot 2 à 3. Na het trekken

van de damwand neemt de horizontale gronddrukcoëfficiënt

aanmerkelijk af.

Literatuur

– ASCE Task force 27, Verification of geotechnical

grouting, geotechnical special publication 57,

ASCE convention SanDiego, 1995.

– Duddeck, H.(1980) Empfehlungen zur

berechnung von Tunneln in Lockergestein.

Deutsche Gesellschaft Erd- und Grundbau

Essen, Die Bautechniek 1980.

– Jamiolkowski, M., Ghionna, V., Lancellotta,

R. & Pasqualini, E. 1988. New Correlations of

Penetration Tests for Design Practice. Proc. ISOPT-

1, Orlando, FL, Vol. 1: 263-296. March.

– Green, R.A. and J.K. Mitchell (2004).

De ingenieurs en technici van HUESKER bieden support bij het werken met andere

materialen in uw bouwprojekten. Vertrouw op de producten en oplossingen van HUESKER.

Agent voor Nederland · CECO B.V. · Tel.: 043 - 352 76 09 · info@cecobv.nl

HUESKER Nederland · Tel.: 073 - 503 06 53 · c.brok@huesker.nl

Energy-Based Evaluation and Remediation of

Liquefiable Soils.

– Geotechnical Engineering for Transportation

Projects (M. Yegian and E. Kavazanjian, ed.),

ASCE Geotechnical Special Publication No.

126, Vol. 2, 1961-1970.

– Lunne, T. & Christoffersen, H.P. 1983. Interpretation

of Cone Penetrometer Data for Offshore

Sands. Proc. 15th Annual Offshore Technology

Conf., Houston, Texas, Vol. 1: 181-192. May.

– Pachen, H.M.A., De Groot, M.B., Meijers P.,

(2005) Crossing a railway embankment of loose

packed sand with a shield tunnel, Geotechnical

Aspects of Underground Construction in

Soft Ground, Amsterdam 5th International

symposium TC 28, Amsterdam, 2005.

– Puchstein, A.F., Llyod, T.C., and Conrad,

A.G. (1954). Alternating-Current Machines,

3rd ed., Asia Publishing House, Bombay India.

– The vibroflotation group:

www.vibroflotation.com

– Zanten, D.C. van; Vries, M. de; Pachen. Door

de Rotterdamse ondergrond met twee boortunnels

Geotechniek, 8e jaargang, nummer 2, 2004.

WAARDE CREEREN – WAARDE BEHOUDEN

www.huesker.com

HUESKER – Ingenieursoplossingen met geokunststoffen


Sportveld veld eld e en

en e pa par parkings Drainage ai ge

en

inf infiltrat rat atie ie

Wapenen pene en ne nen

vann ggrond

g

Afd A ichtin cht hti tin tingen ti tingen

Beton- Beto n

wapening peeni

Beschermi

Besc rmi rrmi mi ming

zeebod b em

Ontwat at ater eren

van an slib sl

Weg Wegen We eggen

Erosiecont c ntro ro role le

van an grond gro g

en rotse o sen

Weten en

doo oo oor o

met m en

Asfalt alt aalt lt-

wap wapening wapen ap

Oever

er

verde ded dediging Gel G uidsw dsw swanden sw

Optimale inzet

van kennis en

ervaring met

geokunststoffen:

ontdek de

‘TEXION-touch’.

TEXION GEOKUNSTSTOFFEN NV - Admiraal de Boisotstraat 13 - 2000 Antwerpen - België - Tel. +32 (0)3 210 91 91 - Fax +32 (0)3 210 91 92 - www.texion.be


Paalmatrasproeven II

Belangrijkste conclusies

Paalmatrasproeven II

Eén laag biaxiaal of twee

lagen uniaxiale wapening

in een paalmatras

15E JAARGANG NUMMER 3 JULI 2011

ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR

GEBRUIKERS VAN GEOKUNSTSTOFFEN

KATERN VAN


Colbond BV

Postbus 9600

6800 TC Arnhem

Tel. 026 - 366 4600

Fax 026 - 366 5812

geosynthetics@colbond.com

www.colbond-geosynthetics.com

De collectieve leden van de NGO zijn:

Bonar Technical Fabrics NV, Zele

Ceco BV, Maastricht

Cofra B.V. Amsterdam

Colbond BV, Arnhem

CURNET CUR Bouw & Infra, Gouda

Enviro Advice BV, Nieuwegein

Fugro Ingenieursbureau BV, Leidschendam

Deltares, Delft

Rijkswaterstaat DVS

(Dienst Verkeer en Scheepvaart), Delft

Geoblock, Zaltbommel

Geopex Products (Europe) BV, Gouderak

NAUE GmbH & Co. KG

Gewerbestr. 2

32339 Espelkamp-Fiestel – Germany

Tel. +49 5743 41-0

Fax +49 5743 41-240

info@naue.com

www.naue.com

Hero-Folie B.V., Zevenaar

Intercodam Infra BV, Almere

InfraDelft BV, Delft

Joosten Kunststoffen, Gendt

Kem Products NV, Heist op den Berg (B)

Kiwa NV, Rijswijk

Kwast Consult, Houten

Movares Nederland BV, Utrecht

Naue GmbH & Co. KG Espelkamp-Fiestel

Nijhuis Kunststoffen, Rijssen

Ooms Nederland Holding, Scharwoude

Pelt & Hooykaas BV, Rotterdam

Grip op grond

44 GEOKUNST – Juli 2011

Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

TEXION Geokunststoffen NV

Admiraal de Boisotstraat 13

B-2000 Antwerpen – Belgium

Tel. +32 (0)3 210 91 91

Fax +32 (0)3 210 91 92

www.texion.be

www.geogrid.be

Prosé Kunststoffen BV, Britsum

Quality Services BV, Bennekom

Robusta BV, Genemuiden

Rijkswaterstaat, Dienst Infrastructuur Utrecht

Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV, Almelo

Tensar International ’s-Hertogenbosch

Terre Armee BV, Waddinxveen

T&F Handelsonderneming BV, Oosteinde

Texion Geokunststoffen NV, Antwerpen

Van Oord Nederland BV, Gorinchem

Voorbij Funderingstechniek BV, Amsterdam

Zinkcon Boskalis Baggermij., Papendrecht

Met sterke producten van een ervaren

partner in geotechniek

Stabiele (bouw)wegen Enkagrid ® MAX voor grondstabilisatie

Steile grondlichamen Enkagrid ® PRO voor grondwapening

Erosievrije oevers en taluds Enkamat ® voor erosiepreventie

Waterafvoer op maat Enkadrain ® voor drainage

Bouwrijpe grond Colbonddrain ® voor grondconsolidatie

Colbond bv tel. 026 366 4600 fax 026 366 5812 geosynthetics@colbond.com • www.colbond.com • www.colbond-geosynthetics.nl


Geokunst: zie pag. 52

Geokunst wordt uitgegeven door de

Nederlandse Geotextie l organisatie.

Het is bedoeld voor beleidsmakers,

opdrachtgevers, ontwerpers, aan nemers

en uitvoerders van werken in de grond-,

weg- en waterbouw en de milieutechniek.

Geokunst verschijnt vier maal per jaar

en wordt op aanvraag toegezonden.

Beste Geokunst lezers,

In deze Geokunst gaan we verder met deel 2 van een series artikelen over het

gedrag van geokunststoffen in paalmatrasconstructies van Suzanne van Eekelen,

Adam Bezuijen en Herman-Jaap Lodder, deze keer bijgestaan door Jack van der Vegt.

De schaalproeven, die door Deltares zijn uitgevoerd worden gaandeweg het onderzoek

verfijnd. Er is een zeer innovatieve methode bedacht om de rek, die optreedt in de

geokunststoffen bij belasting te meten (het is niet altijd mogelijk om rekstrookjes

op de grids te plakken). Deze nieuwe methode blinkt uit door zijn eenvoud, maar je

moet er maar opkomen. Het moest een opstelling zijn, waarbij je met minimale wrijving

en praktisch geen rek bij de optredende krachten, rek kon meten op de geogrid.

De onderzoekers kozen een systeem met dunne staalkabels, die vrij konden bewegen

binnen een stevige mantelkabel: Een licht voorgespannen fietsversnellingskabel gaf

uitkomst en alhoewel de rekmetingen met fietskabels in de experimenten nog niet

100% betrouwbaar zijn, zijn ze wel zodanig veelbelovend dat het systeem al is

opgeschaald voor gebruik in het veld. De analyses van de resultaten van deze proeven

zijn minstens zo enerverend als de proeven zelf en hebben geleid tot nieuwe inzichten

in het gedrag van geokunststoffen in paalmatrasconstructies.

De opzet van de experimenten op de paalmatrassen is voor een groot deel gericht

op het toetsen van de verschillende mechanismen, die verondersteld worden in de

literatuur (CUR 226, de EBGEO en de BS 8006-1). Het blijkt dat de theorie niet altijd

een volledig beeld geeft van wat er in de praktijk gebeurt. De rekenregels kunnen

op basis van de nieuwe inzichten worden aangescherpt en dat zal uiteindelijk leiden

tot een minder conservatief en dus goedkoper en duurzamer ontwerp.

We leren allemaal op jonge leeftijd het sommetje 1 + 1 = 2. Later komen we door

ervaringen erachter dat dit niet altijd opgaat. Suzanne, die zoals we hierboven gezien

hebben, geen genoegen neemt met veronderstellingen, onderzocht hoe dit zit bij

geogrids in paalmatras constructies. Zij vergeleek het gedrag van 1 biaxiale grid met

dat van 2 haaks op elkaar gelegde uniaxiale grids. U leest in het korte artikel, dat zij

over dit vraagstuk schreef of dat simpele sommetje in dit geval opgaat, of niet.

Verder treft u in deze Geokunst een informatief bericht van Wim Voskamp aan over

nationale en internationale publicaties op het gebied van geokunststoffen in de waterbouw.

Herziening van CUR rapport 174 ‘Geokunststoffen in de Waterbouw’ en de daarop

gebaseerde nieuwe uitvoeringsrichtlijn en het PIANC rapport ‘The Application of

Geosynthetics in Waterfront Areas’.

Shaun O’Hagan

Eindredacteur Geokunst

Een abonnement kan worden

aangevraagd bij:

Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO)

Postbus 7053

3430 JB Nieuwegein

Tel. 030 - 605 6399

Fax 030 - 605 5249

www.ngo.nl

45 GEOKUNST – Juli 2011

Van de redactie

Colofon

Tekstredactie C. Sloots

Eindredactie S. O’Hagan

Redactieraad C. Brok

A. Bezuijen

M. Dus˘kov

J. van Dijk

W. Kragten

F. de Meerleer

Productie Uitgeverij Educom BV


Figuur 1 - Belastingsverdeling in een paalmatras.

Figuur 2 - Testopstelling.

Paalmatrasproeven II

Belangrijkste conclusies

Inleiding

Vorig jaar verscheen de ontwerprichtlijn CUR226

voor paalmatrassen. Vraag is of we deze CUR226

misschien kunnen aanscherpen, zodat we goed -

koper kunnen bouwen zonder de betrouwbaarheid

te verminderen.

In de vorige GeoKunst introduceerden we een

proevenserie die Deltares heeft uitgevoerd in

samenwerking met Huesker, Naue, TenCate en

Tensar. Dat eerste artikel behandelde de gemeten

vervorming van de GR en daaruit leidden we

de belastingsverdeling op de GR af. Dit artikel

gaat verder in op de proeven. We beschrijven de

proeven en de meetmethoden. Voor een representatieve

proef vergelijken we de metingen met de

berekeningen volgens de CUR226 richtlijn en met

een gemodificeerde versie daarvan.

Belastingsverdeling in een paalmatras

De belastingsverdeling in een paalmatras wordt

als volgt gedefinieerd:

Belastingsdeel A is de belasting die rechtstreeks

naar de palen gaat, deel B is het deel van de belasting

dat via het GR naar de palen gaat, en deel C is

46 GEOKUNST – Juli 2011

Ir. Suzanne van Eekelen

Deltares/TU-Delft

Jack van der Vegt

Deltares

Ir. Herman-Jaap Lodder

TU-Delft (nu RPS BCC

B.V. Nederland)

Dr.Ir. Adam Bezuijen

Deltares

het deel van de belasting dat door de ondergrond

wordt gedragen, zie figuur 1.

Beschrijving experimenten

In de vorige GeoKunst (Van Eekelen et al, 2011a)

werd de proefopstelling al beschreven, zie figuur

2 en figuur 3. De consoliderende slappe ondergrond

werd gesimuleerd met een waterdicht,

met water verzadigd schuimrubberen kussen. Dit

kussen had een kraantje waardoor het water

gecontroleerd uit het kussen kon lopen. Het toepassen

van dit kussen maakte het mogelijk om

de ondersteuning van de ondergrond te meten en

te controleren.

De proeven werden uitgevoerd door in stappen de

druk boven de aardebaan te verhogen en met het

schuimrubberen kussen consolidatie te simuleren.

Na iedere verhoging van de bovenbelasting volgen

meerdere consolidatiestappen. In totaal zijn 12

proeven uitgevoerd met verschillende typen

geokunststof wapening. Twee maal bestond de

aardebaan uit zand, tien maal uit menggranulaat

0-16 mm. De proeven en de resultaten zullen elders

uit gebreid beschreven worden.

Metingen

De belangrijkste metingen staan aangegeven in

figuur 3. Bovenop de palen zitten boven en onder

de GR drukopnemers. De drukopnemers onder

de GR meten de A+B, de opnemers bovenop de

GR meten de A alleen. Het verschil geeft dus

belastingsdeel B, dat via de GR naar de palen gaat.

Tenslotte wordt de druk in het schuimrubberen

kussen gemeten, wat belastingsdeel C oplevert.


Samenvatting

In een paalmatras wordt de verticale belasting verdeeld over de palen, de

geokunststof wapening (GR, dat staat voor geosynthetic reinforcement) en

eventueel de slappe ondergrond tussen de palen. In de paalmatrassen-proevenserie

van Deltares zijn deze belastingsdelen voor het eerst volledig gescheiden

gemeten. Daardoor is het mogelijk om de boogwerking nauwkeuriger te

Al deze metingen worden dubbel uitgevoerd

zodat er voor iedere meting een controlewaarde

beschikbaar is.

In de literatuur zijn verschillende artikelen te

vinden over paalmatras-proeven met een geokunststof

wapening bijvoorbeeld bijv. Chen et al.,

(2008 and 2010), Zaeske (2001) and Heitz (2006).

Bij geen van deze proeven was men echter in staat

de ondergrondondersteuning C apart te meten.

Dat was in deze proeven wel mogelijk, en dat

levert nieuwe mogelijkheden op voor interpretatie

van de resultaten.

De zettingen van het GR zijn op enkele plekken

gemeten met een liquid levelling system (dat

wil zeggen: waterspanningsopnemers in een slang

die is gevuld met vloeistof, de slang komt uit in

een bakje met vloeistof). Bij 1 proef was het ook

mogelijk om het gehele gedeformeerde GR oppervlak

achteraf in te scannen. Daarover schreven we

in de vorige publicatie (Van Eekelen et al, 2011).

Daarnaast werd de bovenbelasting gemeten door

de druk in het waterkussen te meten.

Nieuw systeem voor het meten

van rekken van geokunststof

Rekken van geokunststoffen meten is erg moeilijk.

De bevestiging van rekstrookjes op geokunststof

is moeilijk of onmogelijk en het rekstrookje of de

lijm kan het gedrag van de geokunststof beïnvloeden.

Daarom werd een nieuw systeem ontwikkeld voor

deze proeven om de rekken te meten. Hiervoor

werden versnellingskabels gebruikt die eigenlijk

voor fietsen zijn bedoeld. De binnenkabel en de

buitenbuis werden een eindje van elkaar goed

vastgemaakt aan de GR met kabelbinders (tyribs).

De veranderingen in lengte tussen deze twee

bevestigingspunten kan worden gemeten zoals

te zien is in figuur 4 en figuur 5.

De ‘rekkabels’ hebben rekken gemeten die kwalitatief

betrouwbaar zijn, maar in de eerste proeven

waren de gemeten rekken structureel te groot.

Het bleek noodzakelijk om de binnenkabel voldoende

voor te spannen en de versnellingskabel

over de volle lengte op regelmatige afstanden vast

te zetten aan de GR. De resultaten van dit systeem

waren zo veelbelovend dat het systeem is op -

geschaald en inmiddels in het veld is toegepast

bij het aansluiting A12/N204 te Woerden.

Figuur 4 laat een voorbeeld zien van de metingen

met de rekkabels, bij een representatieve proef

(Hueskergrid +granulaat). We zien dat de grootste

(te grote) rekken worden gemeten bovenop de

palen. In het veld wordt dat niet gemeten, zie

bijvoorbeeld de Kyotoweg (Van Eekelen et al.,

2010), de N210 (Haring et al., 2008), de spoorweg

in Houten (Van Duijnen et al., 2010) en een

paalmatras in Hamburg in Duitsland (Weihrauch et

47 GEOKUNST – Juli 2011

bestuderen. In de vorige GeoKunst gingen we in op één onderdeel van de

proevenserie. In dit artikel gaan we verder in op de uitvoering van de proeven.

De rekken van de geokunststof werden bijvoorbeeld gemeten met een nieuw

systeem, namelijk met fiets-versnellingskabels. We presenteren verder de

gevolgen van consolidatie van de ondergrond en het last-rekgedrag van de GR.

al, 2010). Dit verschil tussen veld en labproeven

wordt verklaard doordat de palen in de proeven

klein (diameter 10 cm) en glad zijn, en in deze

praktijkgevallen groot en stroef. Hier wordt de

geokunststof als het ware ingeklemd bovenop het

paaldeksel.

De op-een-na-grootste rekken worden gemeten in

de GR strips tussen twee palen. Op andere plekken

Figuur 3 - Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht.

Figuur 4 - Een fietsversnellingskabel als

opnemer van rek van geokunststof.


Figuur 5 - Fietsversnellingskabels als

opnemer van rek van geokunststof.

wordt niet of nauwelijks rek gemeten. Dit komt

overeen met de aanname in CUR226 dat de rekken

in de GR strip maatgevend zijn.

Hoewel de prestaties van de rekkabels gedurende

de proevenserie verbeterden, zijn de resultaten

kwantitatief nog niet betrouwbaar. De ‘gemeten’

rekken in de rest van dit artikel zijn bepaald uit de

zettingsmetingen van de GR, waarbij er vanuit

wordt gegaan dat de GR vervormt volgens een

kromme volgens de functie y = Ax3 met x=0 midden

tussen 2 palen. Eén GR was geschikt om ook

rekstrookjes op te plakken. Hieruit bleek dat deze

manier om de rek uit de zakking te bepalen redelijk

nauwkeurig is.

Rekenmodellen

We vergelijken de metingen met berekeningen

met de CUR226 ontwerprichtlijn voor paalmatrassen.

CUR226 heeft, net als de Duitse EBGEO,

de rekenregels overgenomen uit Zaeske (2001).

We rekenen zonder partiële factoren, en zonder

spreidkrachten, want die treden niet op in de

testbox. De berekeningen van CUR226 bestaan uit

twee stappen (zie figuur 6):

1. Stap 1: belastingsverdeling in de aardebaan.

Door boogwerking gaat een relatief groot deel van

de belasting direct naar de palen (belastingsdeel

A). De ‘rest’, dus belasting deel B+C, werkt op de

GR plus de onderliggende slappe ondergrond.

2. Stap 2: Het last-zakkingsgedrag van de GR.

Hierbij wordt met belastingdeel B+C, de GR stijfheid

en de beddingsconstante ks de gemiddelde

rek in het GR uitgerekend. Stap 2 beschouwt

alleen de GR strips tussen twee naast elkaar

liggende palen. We rekenen met twee varianten

voor stap 2: CUR226 en een aangepaste versie

daarvan, die noemen we hier ‘ Modified Stap 2’:

– In CUR 226 is de vorm van de belasting op een GR

strip driehoekig. Het artikel in de vorige GeoKunst

(Van Eekelen et al., 2011) liet echter zien dat een

inverse-driehoekige belasting beter is (zie figuur

7). Die gebruiken we in Modified Stap 2.

Figuur 6 - Het rekenmodel van Zaeske (2001), dat is overgenomen in

CUR226 bestaat uit twee rekenstappen: stap 1 en stap 2.

– In CUR226 wordt het GR alleen ondersteund

door de ondergrond die letterlijk onder de GR

strip ligt. In Modified Stap 2 rekenen we met

het volledige oppervlak van de ondergrond, zoals

eerder beschreven door Lodder (2010). Hiervoor

wordt een rekenwaarde voor de beddings -

constante K ingevoerd, die voor Modified Stap 2

groter is dan voor CUR226.

(1)

Hierin is A Lx,y het oppervlak van de ondergrond

dat bij de GR strip hoort, zie figuur 6.

Vergelijken meet- en rekenresultaten

van stap 1: de boogwerking

Figuur 9 vergelijkt de metingen en de berekeningen

voor de representatieve proef. Op de horizontale

as staat de gemeten netto belasting op de

aardebaan. Dat is de bovenbelasting min de ondergrondondersteuning

min de wrijving tussen

aardebaan en boxwanden. Opvallend is dat we

vloeiende curven vinden. Kennelijk bestaat er een

verband tussen de netto belasting op de aardebaan

en waarden zoals A. Dat is op zich al een

belangrijke conclusie.

We zien nog iets opvallends in de figuren. We zien

dat gedurende de consolidatiestappen de A toeneemt,

als je die uitdrukt in percentage van de

totaal gemeten belasting (A%). Hieruit concluderen

we dat er ondergrondvervorming nodig is om

de boogwerking (A%) te laten ontwikkelen. En dat

de boogwerking verder toeneemt bij verdere

ondergrondconsolidatie. Deze observatie is niet in

overeenstemming met het CUR-model. Die gaat er

namelijk vanuit dat de ondergrond helemaal geen

invloed heeft op A of A%. In vervolgonderzoek

zal vastgesteld moeten worden door welk mechanisme

dit verschil tussen metingen en berekeningen

wordt veroorzaakt.

Omdat het CUR model A niet laat toenemen

48 GEOKUNST – Juli 2011

Figuur 7 - Eerste aanpassing die wordt

voorgesteld voor stap 2: aangepaste vorm van

de belasting op GR strip. In het oorspronkelijke

model had de belasting de vorm van een driehoek.

Figuur 8 - Tweede aanpassing die wordt

voorgesteld voor stap 2: Modified subsoil

gedurende de consolidatiefasen, berekenen we

een lagere A dan in de metingen. En een hogere

B+C. Dit leidt tot ontwerpen aan de ‘veilige’ kant

(we ontwerpen een sterker GR dan nodig).

Vergelijking meet- en rekenresultaten van

stap 2: last-zakkingsgedrag van de GR

Figuur 10 en figuur 11 vergelijken de metingen en

de berekeningen voor de 2e stap van dezelfde

representatieve proef. In figuur 10 is de horizontale

as van links naar rechts chronologisch in de


Belastingsdeel A (kN/pile)

20

18

.

16

14

12

10

8

6

4

2

.

consolidatie

bovenbel stap

consolidatie

bovenbel stap

consolidatie

bovenbel stap

consolidatie

bovenbel stap

consolidatie

0

0

-5 0 5 10 15 20 25

Netto belasting op aardebaan (kN/paal)

tijd. Tijdens iedere bovenbelasting worden meerdere

consolidatiestappen uitgevoerd, waardoor

de gemeten B+C (op de horizontale as) afneemt bij

iedere constante bovenbelasting. In figuur 9 staat

dezelfde gemeten netto belasting op de horizontale

as als in figuur 11.

We zien dat het oorspronkelijke CUR model (driehoek

+ CUR ondergrond) de rekken flink overschat.

Dit leidt dus ook weer tot overdimensionering

bij het ontwerpen. De figuur laat zien dat

de beide modificaties een flinke verbetering opleveren.

De combinatie van beide modificaties levert

de beste overeenstemming op met de metingen

(er wordt meer dan 40% minder rek berekend).

Bijvoorbeeld in het geval dat alleen modified ondergrond

wordt toegepast, vinden we een grote

overschatting van de reactie op consolidatie.

100

80

60

40

20

Belastingsdeel A (%)

Belastingsdelen B+C (kN/pile)

2

0

0

-5 0 5 10 15 20 25

Netto belasting op aardebaan (kN/paal)

Gemeten(kN/pile) CUR226(kN/pile) Gemeten belastingsdeel A (%) CUR226(%)

20

18

.

16

14

12

10

8

6

4

consolidatie

bovenbel stap

consolidatie

bovenbel stap

consolidatie

bovenbel stap

consolidatie

bovenbel stap

consolidatie

Figuur 9 - Vergelijkingen metingen en berekeningen voor rekenstap 1 (belasting

wordt verdeeld in belastingsdeel A (links) en belastingsdeel B+C (rechts)).

Input parameters voor de berekeningen

100

80

60

40

20

Belastingsdelen B+C (%)

Conclusies

Een nieuw systeem is ontwikkeld voor het meten

van rekken van geokunststoffen. Hiervoor zijn

fiets-versnellingskabels gebruikt. De resultaten

werden gedurende de proevenserie steeds beter.

Berekeningen met CUR226 bestaan uit twee stappen.

Stap 1 is de belastingsverdeling (boogwerking),

stap 2 is het last-zakkingsgedrag van de GR.

Beide stappen leiden tot een overschatting van

wat er met de GR gebeurt. Dus CUR226 leidt tot

een ontwerp aan de ‘veilige’ kant. Gedurende stap

1 wordt een nauw verband gevonden tussen de

netto belasting op de aardebaan en de belastingsverdeling.

Ondergrondvervorming (consolidatie)

blijkt essentieel in de ontwikkeling van boogwerking.

Dit zit nog niet in de reken modellen van

CUR226 en zal later nader worden beschouwd.

49 GEOKUNST – Juli 2011

PAALMATRASPROEVEN II: BELANGRIJKSTE CONCLUSIES

5

4

3

2

1

0

Bovenbel.

Ws = 7.6

kN/paal

5

4

3

CUR driehoek,

CUR ondergrond

Gemeten

Dikte aardebaan m 0.42

Diameter paal (paaldeksels zijn niet toegepast) m 0.10

Hart-op-hart afstand palen m 0.55

Interne wrijvingshoek granulaat (bepaald

met triaxiaalproeven op grote diameter

monsters (zie Den Boogert, 2011))

o

49.00

Bovenbelasting (= opgelegde bovenbelasting – kN/paal 0.37, 6.82, 6.71, 6.65, 13.34, 12.60,

gemeten wrijving in de proefbox) 12.45, 18.97, 18.51, 18.09,

24.34, 23.40, 22.92, 22.67

Beddingsconstante kN/m3 548, 2923, 881, 330, 1194, 583, 233,

733, 383, 175, 512, 294, 85, 2

Gemiddelde stijfheid geokunststof kN/m 2269, in de laatste 4 stappen:

2263, 2259, 2256, 2255

Gemeten B+C (voor berekeningen stap 2) kN/paal 1.14, 5.28, 3.88, 3.06, 7.79, 6.35,

5.48, 10.51, 9.30, 8.53, 13.77,

12.57, 11.55, 10.84

Bovenbelasting

Ws = 15.1

kN/paal

7

Chronologisch in de tijd

6

5

CUR driehoek,

mod. ondergrond

Bovenbel.

Ws = 22.7

kN/paal

11

10

Gemeten B + C [kN/paal]

7

Gedurende stap 2 berekent CUR226 een ongeveer

2 keer zo grote rek dan er wordt gemeten. Er

worden twee aanpassingen voor rekenmodel voorgesteld,

beide laten een betere overeenstemming

zien met de metingen, de combinatie van beide

verbeteringen leidt tot het beste resultaat. Doorvoeren

van deze aanpassingen in de CUR226 kan

op termijn leiden tot goedkopere paalmatrassen.

9

Inverse driehoek,

CUR ondergrond

14

Bovenbelasting

Ws =30.2

kN/paal

13

12

11

Inverse driehoek,

mod. ondergrond

Figuur 10 - Vergelijkingen metingen en berekeningen voor

rekenstap 2 (berekening van de rekken uit belastingdeel

B+C). De figuur is van links naar rechts chronologisch in tijd.

Gemiddelde rek (%)

5

4

3

2

1

consolid.

bovenbelasting

consolid.

bovenbelasting

consolid.

bovenbelasting

consolid.

0

-5 0 5 10 15 20 25

Gemeten

Netto belasting Wn (kN/paal)

CUR driehoek,

mod. ondergrond

CUR driehoek,

mod. ondergrond

bovenbelasting

consolid.

Inverse driehoek,

CUR ondergrond

Inverse driehoek,

mod. ondergrond

Figuur 11 - Vergelijkingen metingen en

berekeningen voor rekenstap 2 (berekening

van de rekken uit belastingdeel B+C), maar

nu op de horizontale as de netto belasting

op de aardebaan (top load – ondergrond

ondersteuning – wrijving testbox).


Referenties

– Den Boogert, T.J.M., 2011. Piled Embankments

with Geosynthetic Reinforcement, Numerical

Analysis of Scale Model Tests, afstudeerrapport,

Delft University of Technology.

– Chen, R.P., Chen, Y.M., Han, J., Xu, Z.Z.,

2008b. A theoretical solution for pile-supported

embankments on soft soils under one-dimensional

compression, Can. Geotech. J. 45; 611-623.

– Chen, R.P., Xu, Z.Z., Chen, Y.M., Ling, D.S.,

Zhu, B., 2010. Field Tests on Pile-Supported

Embankments over Soft Ground, Journal of

Geotechnical and Geoenvironmental

Engineering, Volume 136, Number 6,

June 2010, pp. 777-785

– CUR 226, 2010, Ontwerprichtlijn paalmatrassystemen

ISBN 978-90-376-0518-1.

– EBGEO (2010), Empfehlungen für den

Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit

Bewehrungen aus Geokunststoffen – EBGEO, 2.

Auflage, German Geotechnical Society,

Ernst & Sohn, ISBN: 978-3-433-02950-3

In 2009 is door een CUR werkgroep een herziening

gemaakt van het CUR rapport 174, Geokunststoffen

in de waterbouw. Op de CUR-website

(www.cur.nl/upload/documents/CUR%20174.pdf)

is dit rapport gratis te downloaden.

In de praktijk is gebleken dat bij de uitvoering van

projecten waarbij geokunststoffen gebruikt

werden in de waterbouw, behoefte was aan een

uitvoeringsrichtlijn. In 2010 heeft een commissie

zich bezig gehouden met het samenstellen van

deze aanbeveling. Binnenkort zal het als een CUR

uitgave gepubliceerd worden.

De richtlijn is o.m. gebaseerd op het CUR 174

rapport. In de richtlijn wordt een overzicht ge -

geven van:

Materiaaleigenschappen en de functies van

geokunststoffen

Kwaliteitscontroles, procedures en verantwoordelijkheden

Instructies over het prefabriceren, voorbereiden

en verwerken op de bouwplaats, installatie/

plaatsing van geokunststoffen.

Het toepassingsgebied is geokunststoffen in

– Van Duijnen, P., Van Eekelen, S.J.M., 2010.

Holland’s first railway on a piled embankment,

design against monitoring, proceedings van

9ICG, Brazil, 2010, 1461-1464.

– Van Eekelen, S., Bezuijen, A. and Alexiew, D.,

2010. The Kyoto Road, monitoring a piled

embankment, comparing 31/2 years of measurements

with design calculations, proceedings

van 9ICG, Brazil, 2010, 1941-1944.

– Van Eekelen, S.J.M., Lodder, H.J., Bezuijen, A.,

2011, Paalmatrasproeven I, vervormingen van

geokunststoffen in een paalmatras en de daaruit

volgende belastingsverdeling, GeoKunst 42,

Juli 2011, 42-44.

– Van Eekelen, S.J.M. en Bezuijen, A., 2011,

Paalmatrasproeven IIa, Eén laag biaxiaal of twee

lagen uniaxiale wapening in een paalmatras,

GeoKunst 43, juli 2011.

– Haring, W., Profittlich, M. & Hangen, H., 2008.

Reconstruction of the national road N210 Bergambacht

to Krimpen a.d. IJssel, NL: design approach,

construction experiences and measurement results,

4th European Geosynthetics Conference,

CUR aanbeveling VC 92: Uitvoeringsrichtlijn

geokunststoffen in de waterbouw

waterbouwkundige constructies, o.m. in zee-,

rivier- en meerdijken, vooroeverbestortingen en

geosystemen. De gebruikers zullen met name de

mensen op de bouwplaats zijn, die met de kwaliteitscontrole

en de uitvoering belast zijn. Daarnaast

is de richtlijn van belang voor bestek -

schrijvers en opstellers van contracteisen en vraagspecificaties.De

aanbeveling zal in het eerste

kwartaal van 2011 gepubliceerd worden.

PIANC report, The Application of

Geosynthetics in Waterfront Areas

In 2009 en 2010 heeft een werkgroep MarCom

56 van de internationale organisatie PIANC

(Permanent International Association of Navi -

gation Congresses)een rapport opgesteld over

de toepassing van Geokunststoffen in de Kust -

waterbouw. Nederland heeft de leiding van

deze werkgroep gehad met Bram Steijn als lid,

Ed Berendsen als secretaris en Wim Voskamp als

voorzitter. Verder waren er leden uit Denemarken,

UK, USA, Frankrijk en Duitsland.

Deze werkgroep heeft in een 126 pagina’s dik

rapport een overzicht gegeven van alle toepassingsmogelijkheden

van geokunststoffen in de

50 GEOKUNST – Juli 2011

September 2008, Edinburgh, UK.

– Heitz, C., 2006. Bodengewölbe unter ruhender

und nichtruhender Belastung bei Berücksichtigung

von Bewehrungseinlagen aus Geogittern.

Schriftenreihe Geotechnik, Uni Kassel,

Heft 19, November 2006.

– Lodder, H.J., 2010. Piled and reinforced

embankments, Comparing scale model tests and

theory, Master of Science thesis, Technische

Universiteit Delft.

– Weihrauch, S., Oehrlein, S. & Vollmert, L.,

2010. Baugrundverbesserungsmaßnahmen in

der HafenCity Hamburg am Beispiel des Stell -

vertreterobjektes Hongkongstraße. Tagungsband

zur 31. Baugrundtagung der DGGT, 03 – 06

November 2010, München, ISBN 978-3-

9813953-0-3, pp. 147-153.

– Zaeske, D., 2001. Zur Wirkungsweise von unbewehrten

und bewehrten mineralischen Tragschichten

über pfahlartigen Gründungselementen.

Schriftenreihe Geotechnik, Uni Kassel,

Heft 10, February 2001.

Ir. Wim Voskamp

kustwaterbouw (Golfbrekers en kunstmatige

riffen, (voor)oeverbescherming, dijken, strand

en duinen, kribben, opsluitbermen en harde

strandconstructies, kademuren, afdekking van

pijplijnen en zeekabels, palen en platformen,

ontzandingpreventie en erosiebescherming). Voor

deze toepassingsgebieden is aangegeven welke

functie het geokunststof vervult, welke eigenschappen

vereist zijn, met welke kritische ontwerpfactoren

rekening gehouden moet worden.

De hydrostatische, mechanische en andere belastingen

zijn per toepassingsgebied genoemd.

Ook is in het eerste deel van het rapport een

uitgebreide introductie in de functie, vorm en

eigenschappen van geokunststoffen gegeven.

Het rapport wordt afgesloten met een hoofdstuk

over de uitvoeringsaspecten. Alle toepassingen,

de uitvoeringsaspecten en veel andere informatie

zijn met tekeningen en foto’s geïllustreerd.

Dit rapport is in 2011 door PIANC digitaal gepubliceerd*.

Voor Nederlanders die met kustwaterbouw

in te maken hebben is het een interessant

state-of-the-art report.

*www.pianc.org/technicalreportsbrowse.asp


Paalmatrasproeven II

Eén laag biaxiaal of twee

lagen uniaxiale wapening

in een paalmatras

Inleiding

Als een paalmatras wordt ontworpen volgens de

Nederlandse richtlijn, dan wordt er altijd één laag

geokunststof wapening ontworpen. Het is zaak

om een zo economisch mogelijk ontwerp te

maken. Als de lokale omstandigheden en eisen dat

toe laten, zal de ontwerper proberen om de palen

zover mogelijk uit elkaar te zetten. Komen de

palen te ver uit elkaar, dan kan een ontwerp on -

nodig duur worden omdat er een relatief dure

geokunststof wapening nodig is. Komen de palen

te dicht bij elkaar, dan worden de paalkosten

onnodig hoog.

Op weg naar aanscherping van de ontwerprichtlijn deel 2a

Meestal is het het goedkoopste om een geokunststof

toe te passen met een relatief hoge sterkte.

Laten we bijvoorbeeld zeggen een geokunststof

van het type XYZ, met een sterkte van 600 kN/m

in de dwarsrichting en 450 kN/m in de lengte -

richting, dus XYZ 600/450. Het materiaal moet

dus naar twee kanten toe een behoorlijke sterkte

hebben (biaxiaal materiaal).

Een leverancier zal vervolgens vaak niet één

geogrid of geotextiel leveren met deze specificatie,

maar twee geokunststoffen die in één richting

veel sterker zijn dan in de andere richting, een

Figuur 1 - Het toepassen van twee uni-axiale wapeningslagen: twee mogelijke mechanismen.

51 GEOKUNST – Juli 2011

Ir. Suzanne van Eekelen

Deltares/TU-Delft

Samenvatting

Het is gebruikelijk om in een paalmatras twee lagen

uni-axiale wapening toe te passen in plaats van één

biaxiale wapeningslaag. De CUR richtlijn gaat ervan

uit dat dit niet uitmaakt. In dit artikel wordt gekeken

of dit inderdaad hetzelfde is.

uni-axiaal materiaal. Dit is namelijk beter te

maken, en dus goedkoper. Bovendien levert het

toepassen van uniaxiale wapening minder problemen

met overlappen, omdat de wapening in de

sterkterichting heel erg lang is. De leverancier

levert bijvoorbeeld XYZ 550/100 en XYZ 350/50.

Het is de bedoeling dat deze twee lagen haaks

op elkaar worden gelegd, zonder iets ertussen.

Geregeld wordt er ook voor gekozen om de onderste

uni-axiale wapeningslaag een geotextiel te

laten zijn, en de bovenste een geogrid. Het geotextiel

heeft dan tevens een scheidingsfunctie,

terwijl het geogrid zorg voor een optimale weerstand

tussen granulaat en wapening.

Vraag is of deze twee lagen uni-axiale wapening

zich hetzelfde gedragen als één biaxiale laag

wapening.

Mogelijke mechanismen

Figuur 1 laat twee verschillende mechanismen

zien, die zouden kunnen optreden. De CUR 226ontwerprichtlijn

neemt aan dat het eerste mechanisme

optreedt. Het tweede mechanisme zou

echter ook kunnen optreden. De bovenste wapeningslaag

draagt dan de belasting niet rechtstreeks

over naar de palen, maar naar de stroken

tussen de palen van de onderste wapeningslaag.

In dat geval moeten de stroken in de onderste wapeningslaag

relatief meer dragen. Wanneer het

tweede mechanisme optreedt, levert de CUR

richtlijn (wat dit betreft) een onveilig ontwerp

voor de onderste wapeningslaag.


Vergelijkende proeven

We vergelijken twee (Huesker) proeven van de

paalmatras-proevenserie (Van Eekelen et al.,

2011a en 2011b). In beide proeven werd in totaal

ongeveer dezelfde wapening toegepast, maar dan

in de eerste één biaxiale wapeningslaag en in de

tweede twee uni-axiale wapeningslagen, direct

op elkaar. Vraag is of beide proeven hetzelfde

gedrag vertonen, en of mechanisme 1 inderdaad

wordt aangetroffen in de proef met de twee

uni-axiale lagen.

Resultaten en conclusies

Figuur 2 vergelijkt de resultaten van de twee proeven.

De figuur laat zien dat zowel de belastingsverdeling

binnen de aardebaan als de zakking van

de geokunststof wapening gelijk is.

Figuur 3 laat de gemeten rekken zien in de bovenste

uni-axiale wapeningslaag. Als mechanisme 2

uit figuur 1 zou optreden, dan zouden alle rekken

in de bovenste wapeningslaag (in de sterkterichting)

ongeveer gelijk moeten zijn. De figuur laat

echter zien dat de rekken in de wapeningsstroken

tussen de palen duidelijk groter zijn dan op andere

locaties. Dat is in overeenstemming met mechanisme

1. De grootste rekken worden gemeten

bovenop de palen en in de wapeningsstrook

tussen de palen. Dit is hetzelfde beeld als in alle

andere proeven, en dit komt bovendien prima

overeen met de rekenregels in CUR226.

Hiermee wordt aangetoond dat het inderdaad

niet uitmaakt of één biaxiale laag wordt toegepast,

of twee uni-axiale wapeningslagen. De

CUR richtlijn heeft dus gelijk.

Referenties

– CUR 226, 2010, Ontwerprichtlijn paalmatras -

systemen. ISBN 978-90-376-0518-1

– Van Eekelen, S.J.M., Lodder, H.J., Bezuijen,

A., 2011a, Paalmatrasproeven I, Vervormingen

van geokunststoffen in een paalmatras en de

daaruit volgende belastingsverdeling, GeoKunst

42, april 2011, 42-44.

– Van Eekelen, S.J.M., Van der Vegt, J.W.G.,

Lodder, H.J., Bezuijen, A., 2011b, Paalmatrasproeven

II, belangrijkste conclusies, GeoKunst 43,

juli 2011, pag. 46-51.

– Zaeske, D., 2001. Zur Wirkungsweise von

unbewehrten und bewehrten mineralischen

Tragschichten über pfahlartigen Gründungselementen.

– Schriftenreihe Geotechnik, Uni Kassel,

Heft 10, februari 2001.

Belasting (kN/pile)

14

12

10

8

6

4

2

0

-5 0 5 10 15 20 25

52 GEOKUNST – Juli 2011

Netto belasting op aardebaan (kN/pile)

Biaxiaal belasting A op paal

2 x Uni-axiaal belasting A op paal

Biaxiaal belasting B via wapening

2 x Uni-axiaal belasting B via wapening

Zakking geokunststof wapening (mm)

60

50

40

30

20

10

0

-5 0 5 10 15 20 25

Netto belasting op aardebaan (kN/pile)

Biaxiaal max. zakking tussen 4 palen

2 x Uni-axiaal max. zakking tussen 4 palen

Biaxiaal max. zakking tussen 2 palen

2 x Uni-axiaal max. zakking tussen 2 palen

Figuur 2 - Vergelijking één biaxiale wapeningslaag en twee uni-axiale wapeningslagen.

Gemeten rek (%)

13

11

9

7

5

3

1

-1

0 5 10 15 20 25

eps 1

eps 2

Netto belasting op aardebaan (kN/pile)

eps 3

eps 4

eps 5

eps 6

Figuur 3 - Rekken in de bovenste uni-axiale wapeningslaag, gemeten

met de ‘rekkabels’ zoals beschreven in Van Eekelen et al., 2011b.


Ten behoeve van de jaarlijkse zomerfeesten wordt

onderzocht of het mogelijk is om enkele podia op

het dak van een ondergrondse parkeergarage te

zetten. Eén van de vragen die zich daarbij voordoet,

is of de paalfundering van de parkeergarage

de extra belastingen kan opnemen.

De parkeergarage bevindt zich in het centrum van

de stad en is kort na de tweede wereldoorlog

gebouwd. De parkeergarage kent twee parkeer -

lagen en de onderkant bevindt zich op NAP -8 m.

Destijds zijn geprefabriceerde betonpalen, vierkant

42 cm, gebruikt. Het inheiniveau van de palen

varieert: langs de omtrek van de parkeergarage is

een inheiniveau van NAP -18 m toegepast; elders

NAP -20 m (figuur 1).

Vraag 1

Wat is/zijn volgens u de reden(en) dat het inheiniveau

van de randpalen verschilt van dat van de

middenpalen?

Antwoord 1

De draagkracht van de palen is midden onder de

parkeergarage kleiner dan aan de rand, omdat de

korrelspanningsafname als gevolg van het ontgraven

van grond daar het grootste is. Ter plaatse van

de rand van de parkeergarage is de korrelspanningsafname

minder groot, omdat de grond naast

de parkeergarage via spanningsspreiding bijdraagt

aan een grotere korrelspanning. Naar het

midden van de parkeergarage toe neemt die invloed

af.

Door de palen dieper te heien, kan de kleinere

draagkracht worden gecompenseerd.

Vraag 2

Bereken de grondspanningen, waterspanningen

en korrelspanningen in de situatie voorafgaande

aan de bouw.

Voor dit project zijn diverse sonderingen en enkele

boringen uitgevoerd. Een kenmerkende sondering

is afgebeeld in figuur 2. Het grondonderzoek is,

zoals gebruikelijk, voorafgaande aan de bouw

van de parkeergarage uitgevoerd. Het maaiveld

bevond zich toen op NAP -1 m.

De freatische grondwaterstand is door de jaren

heen constant gebleven en bevindt zich op NAP

-2 m. Ook de stijghoogte in het eerste water -

voerende pakket is NAP -2 m.

Voor dit vraagstuk kan de grondopbouw op het

moment van sonderen, overeenkomstig tabel 1

worden geschematiseerd.

In deze tabel zijn de volgende grondparameters

opgenomen:

Antwoord 2

De berekeningsresultaten staan in tabel 2.

Vraag 3

Bereken de grondspanningen, waterspanningen

en korrelspanningen onder het middengedeelte

van de parkeergarage in de situatie na de bouw.

Antwoord 3

De berekeningsresultaten staan in tabel 3.

Kolom 2 3 4

Diepte Grondspanning Water spanning Verticale korrelspanning

[m NAP] [kN/m 2] [kN/m 2] [kN/m 2]

-1 0 0 0

-2 18 0 18

-5 78 30 48

-6 94 40 54

-11 144 90 54

-15 204 130 74

-17 228 150 78

-18 249 160 89

-20 291 180 111

-22 333 200 133

Tabel 2 De berekende grondspanningen, waterspanningen

en verticale korrelspanningen voor de bouw van de parkeergarage.

Vraag 4

Bepaal met behulp van de sondering in figuur 2 de

maximum puntweerstand van de funderingspalen

onder het middengedeelte van de parkeergarage.

Antwoord 4

Voor het bepalen van de verticale draagkracht van

de palen dient de conusweerstand volgens art.

5.4.3.2 van NEN 6743-1:2006 te worden gecorrigeerd.

Hiervoor worden de effectieve verticale

spanningen voor en na ontgraving gebruikt. Deze

zijn bepaald voor de vragen 2 en 3 en zijn weer-

54 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Vraag en antwoord

γdr γsat = volumiek gewicht van droge grond

= volumiek gewicht van verzadigde grond

Grondsoort bvk laag γ dr / γ sat

[m NAP] [kN/m 3]

Ophoogzand -1 18/20

Klei -5 16/16

Veen -6 10/10

Klei -11 15/15

Organische klei -15 12/12

Zand -17 18/21

Tabel 1 Laagindeling en volumegewichten.

gegeven in tabel 3.

Omdat de prefab palen niet trillingsvrij zijn

geïnstalleerd, moet de conusweerstand worden

gereduceerd met de waarden, zoals vermeld in

kolom 5 van tabel 3.

De maximum puntweerstand pr;max;punt volgt uit:

Volgens NEN 6743-1 is voor prefab palen:

αp = 1,0

β = 1,0

s = 1,0

Voor pr;max;punt geldt bij het paalpuntniveau van

NAP – 20,0 m (na middelling van reductiefactoren):

qc;I;gem = 0,55 x 14,5 = 8,0 MPa

qc;II;gem = 0,55 x 12,0 = 6,6 MPa

qc;III;gem = 0,39 x 8,0 = 3,1 MPa

Dan is:

pr;max;punt = 1 /2 × 1,0 × 1 × 1 × ______ 8,0 x 6,6 + 3,1 = 5,2 MPa

2

Kolom 2 3 4 5

Diepte Grond- Water- Verticale Reductie-

[m NAP] spanning spanning korrelspanning factor

[kN/m2] [kN/m2] [kN/m2] -8 60 60 0 0

-11 90 90 0 0

-15 150 130 20 0,27

-17 174 150 24 0,31

-18 195 160 35 0,39

-20 237 180 57 0,51

-22 279 200 79 0,59

Tabel 3 De berekende grondspanningen, waterspanningen en

verticale korrelspanningen na de bouw, onder het midden

van de parkeergarage.


Maaiveld

NAP -18m

Parkeergarage Laag -1

Parkeergarage Laag -2

Palen

ø 42 cm

NAP-20m

NAP

-1m

NAP

-8m

55 GEOTECHNIEK – Juli 2011

Vraag en antwoord

Figuur 1 - Dwarsdoorsnede parkeergarage. Figuur 2 - Kenmerkende sondering voor het ontwerp.

Visie + Vorm Voordeel

Educom houdt van heldere formules. Kijk op www.uitgeverijeducom.nl voor heldere bewijzen.

Bel 010 - 425 6544 of mail info@uitgeverijeducom.nl voor een helder voorstel.

Advertenties Brochures Congresbundels Drukwerk Folders Ontwerp Huisstijlen Logo’s Promotie Tijdschriften Websites


SIT SIT, SIT + , SIT pro

SITT T

SIT, , SIT , SIT






o pro



















































VIBRA VIBRA-sbr +

VIBRA VIBRA VIBRA-sbr +








































































































































+


BuildingCareers is dé arbeidsmarkt

specialist voor ingenieurs en

technologen op HBO- en WO-niveau.

Zowel in hoogwaardige specialistische

functies als in commerciële- en

managementposities.

Voor nadere informatie over deze

functie kun je contact opnemen met

ir. Jan Willem Houtman van Building-

Careers, telefoon 06-2451 2699. Hij

vertelt je graag meer over het bedrijf

en de functie.

Je CV en motivatiebrief kun je mailen

naar:

jan.willem.houtman@

buildingcareers.nl

BuildingCareers bv

Anna van Burenlaan 60

2012 SM Haarlem

Tel. 023-55 19 555

www.buildingcareers.nl

Adviseren is vooruit zien.

Wat is jouw perspectief?

Ondernemen in een complexe omgeving maar met overzicht,

betrokkenheidven verstand van zaken.

Resultaatgericht: iedereen zegt het, slechts enkelen maken het

waar. ARCADIS: infrastructuur, water, milieu en gebouwen.

Los van elkaar maar ook integraal. We geven de samenleving

vorm door creatief te zijn in onze oplossingen en daadkrachtig

in de uitvoering.

Als medewerker van ARCADIS verlaat je gebaande paden. Je bent

onderdeel van een netwerk van zakelijke professionals. Ingericht

rondom klanten, zodat deze direct profi teren van onze kennis en

ervaring. Wij brengen ideeën tot leven. Maak jij het mee?

ARCADIS is een internationale onderneming die advies,

ontwerp-, ingenieurs- en managementdiensten levert op

de gebieden infrastructuur, water, milieu en gebouwen.

We verbeteren mobiliteit, duurzaamheid en de kwaliteit

van leven, door balans aan te brengen in de gebouwde en

natuurlijke leefomgeving. ARCADIS ontwikkelt, ontwerpt,

implementeert, onderhoudt en exploiteert projecten voor

bedrijven en overheden. Met 16.000 medewerkers en

EUR 2 miljard omzet, heeft de onderneming een uitgebreid

internationaal netwerk dat steunt op sterke lokale marktposities.

ARCADIS ondersteunt UN-HABITAT met kennis

en expertise om de leefomstandigheden in snel groeiende

steden over de hele wereld te verbeteren.

Wil jij als geotechnisch ingenieur:

1. je vakmanschap laten tellen

2. er toe doen

3. een bedrijf helpen uitbouwen

Dan kan dit jouw volgende baan zijn!

Het bedrijf

Geotechnische nichespeler

Schat aan kennis op het

gebied van hei-equipment,

heitechniek en hei-software

Wereldwijd actief

Kleinschalig, korte lijnen

Flexibel en eigentijds

Zeer succesvol

De functie

Brede adviesrol richting klant

Theoretisch èn praktisch

Op kantoor: advisering en deskresearch

Op locatie: metingen en supervisie

Onshore èn offshore

Bedrijf helpen uitbouwen

Delen in de winst

Wil je meer weten over deze unieke carrièrekans?

Zoek dan snel contact met ons voor meer info of kijk

op de website.

Wij garanderen 100% vertrouwelijkheid

Senior Specialist Geotechniek

Onze professionals binnen de divisie Mobiliteit werken

aan het ontwerpen, contracteren en beheersen van

projecten op het gebied van infrastructuur.

ARCADIS is betrokken bij maatschappelijk relevante

projecten zoals de Tweede Coentunnel, overkapping

van de A2 bij Utrecht, VleuGel en A2 Maastricht.

Deze projecten zijn veelal van multidisciplinaire aard

in een complexe omgeving.

Ben jij die professional die een belangrijke rol gaat

spelen bij een van onze projecten? Wij zijn op zoek

naar een Senior Specialist Geotechniek.

Jij

Voltooide HBO/WO-opleiding

Geotechnisch gespecialiseerd

3 - 10 jaar werkervaring

Bereid om offshore te werken

Flexibel en ondernemend

Interesse?

Kijk voor de volledige vacatureteksten en informatie

over ARCADIS op onze internetsite. Of neem contact

op met Remco Lensen, hoofd adviesgroep Tunnels en

Geotechnische Constructies, tel. 06 2706 1170.

Jouw brief en cv ontvangen wij graag via

www.werkenbijarcadis.nl.

Imagine the result


Uw partner bij stedelijke

engineering

De ondergrond is in ieder bouwproject een onzekere factor. Vooral in binnenstedelijk

gebied zijn de risico’s groot. Deltares kan deze tot een minimum beperken. Daarvoor

combineren we wetenschappelijke kennis, jarenlange praktijkervaring en diepgaande

forensische expertise.

Om faalkosten te verlagen is niet de beschikbaarheid van technische kennis

doorslaggevend, maar de toepassing ervan op het juiste moment en de juiste manier.

Risico- en procesmanagement vormen dan ook de ruggegraat van onze aanpak.

Deltares – voor de zekerheid

www.deltares.nl | info@deltares.nl | +31 88 335 7200

More magazines by this user
Similar magazines