De volgende partijen hebben dit onderzoek ondersteund:

Transcriptie

1 Leidraad

2

3 Leidraad Balans

4 Colofon De voorliggende leidraad is een deelrapport van het Delft Cluster project CT03.10, Duurzame onderhoud Strategie voor voorzieningen op slappe bodem. Dit onderzoek is ondersteund door de Nederlandse regering via het BSIK programma. De volledige tekst van dit rapport mag worden hergebruikt onder voorwaarde van het duidelijk vermelden van de herkomst van de tekst inclusief een correcte bronverwijzing naar dit rapport. De volgende partijen hebben dit onderzoek ondersteund: Deltares Ingenieursbureau van Gemeentewerken Rotterdam ARCADIS Intergemeentelijk Samenwerkingsverband Midden-Holland (ISMH) CROW Stichting RIONED Stichting Energiened Het Ministerie van Financiën Het Ministerie van Verkeer en Waterstaat Stichting Schuimbeton Nederland TNO-Bouw De gemeenten: Alphen a/d Rijn, Bergambacht, Bodegraven, Boskoop, Capelle a/d IJssel, De Ronde Venen, Delft, Gouda, Jacobswoude, Krimpen a/d IJssel, Liemeer, Moordrecht, Nederlek, Nieuwerkerk a/d IJssel, Nieuwkoop, Ouderkerk, Oudewater, Reeuwijk, Rijnwoude, Schoonhoven, Ter Aar, Vlist, Waddinxveen, Woerden, Zevenhuizen-Moerkapelle Contactinformatie project CT03.10 Vragen over en reacties op dit rapport kunt u richten aan: Projectleider: ir. C. de Rooij, c.derooij@deltares.nl, telefoon Internet: Community of Practice: Contactinformatie algemeen Deltares Postbus MH Delft info@deltares.nl Tel:

5 1e druk 2009 Leidraad Balans

6 2009 ISBN Vormgeving: StudioWAT A. Fokkersingel BH Den Haag Leidraad Balans Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevens bestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, meganisch, door fotokopien, opnamen of op enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de auteur(s).

7 Voorwoord Inleiding Eén van de belangrijke onderdelen van het Delft Clusteronderzoek Duurzame onderhoudsstrategie voor voorzieningen op slappe bodem is het maken van een keuzemodel. Met het model kan de meest optimale maatregel worden bepaald voor het opnieuw ophogen van de openbare ruimte. Voor de input van het model en voor het vastleggen van de aanwezige kennis en ervaring is in dit kader deze leidraad opgesteld. Onderdeel daarvan is een inventarisatie van de ophoogmaatregelen en een beschrijving van de bouwstoffen die voor wegen op slappe bodem toegepast worden. Het eerste deel van de leidraad is de rapportage van deze inventarisatie. In deel I zijn de ophoogmaatregelen beschreven. In deel II worden de bouwstoffen beschreven die voorkomen in de ophoogmaatregelen. Aan het eind van deel II worden de bronnen voor dit deel van deze leidraad vermeld en tot slot wordt in bijlage 1 een verklaring gegeven voor de gebruikte begrippen.

8 Inhoud DEEL I - Ophoogmaatregelen Ophoogmaatregelen Traditionele ophoogmaatregel Lichtgewicht- en evenwichtsconstructies Geëxpandeerd Polystyreen (EPS) Schuimbeton 25 DEEL II - Bouwstoffen Bouwstoffen Asfalt Beton Elementenverharding Funderingslagen in traditionele ophoogmaatregelen Fosforslakkenmengsel Betongranulaat Hoogovenslakkenmengsel Hydraulisch menggranulaat Funderingslagen voor lichtgewicht ophoogmaatregelen: Geëxpandeerde kleikorrels Gevulkaniseerd puimsteen (Bims) Lavasteen Gevulkaniseerd zand (Flugsand) E-bodemas Materialen die tot een ophoogmaatregel behoren:geëxpandeerde polystyreen (EPS) Schuimbeton Andere materialen, ter referentie, die niet in de Balansapplicatie zijn opgenomen Ongebonden menggranulaat Palen Houten palen Voton HSP-paal Zandcementstabilisatie Zand- en grindkolommen Ongewapende zand-, grindkolommen Gestabiliseerde grondkolommen en wanden Asfaltgranulaat Bijlage bij deel I en II: Bronnen 84 Bijlage bij deel I en II: Begrippenlijst 86 Illustratie van enkele belangrijke begrippen 95

9 DEEL III - Ondergrondse infrastructuur Riolering Gas Water Warmte Telecommunicatie 123 DEEL IV Materialen Beton Staal Gietijzer Kunststof 133 DEEL V - Afwegingsmodel 136 DEEL VI - Balans applicatie Balans applicatie 146 DEEL VII - Tutorials Tutorial 1: Traditionele ophoging van een weg Tutorial 2: Traditionele weg met kabels en leidingen en 2 ophoogvarianten Tutorial 3: Afweging van traditionele weg met 2 varianten 170 I n h o u d s

10 ...en dan ophogen tot de juiste...

11 Ophoogmaatregelen Leidraad Balans DEEL 1

12 Leidraad Balans Deel 1 - Hoofdstuk 1.1 Ophoogmaatregelen INLEIDING Deel I en II Ophoogmaatregelen en bouwstoffen Balans is een afwegingsinstrument, waarbij verschillende ophoogmaatregelen geschematiseerd kunnen worden. Het is mogelijk zonder al te veel voorkennis verschillende ophoogmaatregelen in Balans te schematiseren. Ter referentie is in deze leidraad een aantal ophoogmaatregelen uitgelicht. Hierbij komen aspecten aan bod, waarvan sommigen direct toepasbaar zijn in de applicatie, en sommigen niet. De bedoeling van deze referentie is om u met basiskennis te voorzien in het gebruik van ophoogmaatregelen. Deze kennis kan een effectieve variantenstudie in Balans bespoedigen. Verder kan het u helpen in het formuleren van een vervolgonderzoek of ontwerp van een ophoogstrategie. Door de grote samenhang die er is tussen de ophoogmaatregelen en de bouwstoffen is op basis van een aantal punten onderscheid gemaakt tussen de maatregelen en de eigenschappen van de bouwstoffen. Bij de ophoogmaatregelen worden keuzebepalende relaties beschreven tussen enerzijds de bouwstoffen en anderzijds de lokale omstandigheden. Hierbij wordt inzichtelijk gemaakt onder welke omstandigheden de maatregel het beste tot zijn recht komt, wat hierbij de aandachtspunten zijn bij de aanleg en het ontwerp en de interactie tussen de verschillende onderdelen in de totale constructie. Per onderhoudsmaatregel worden de voor- en de nadelen beschreven ten opzichte van een referentiemaatregel. In het deel van de bouwstoffen worden de materiaaleigenschappen beschreven. De eigenschappen die hierbij vermeld worden zijn parameters die nodig zijn om de opbouw van de wegconstructie te kunnen bepalen en met het keuzemodel te werken. Naast deze parameters worden er per bouwstof aanvullende aandachtspunten beschreven ten aanzien van ontwerp-, uitvoering, milieuhygiënische eigenschappen, Arbo- en veiligheidsaspecten bij het gebruik van de desbetreffende bouwstof. In het schema op de volgende pagina is de interactie tussen de ophoogmaatregelen en de bouwstoffen weergegeven middels pijlen. Ophoogmaatregelen Bouwstoffen Beschrijving ophoogmaatregel en toe te passen materialen Beschrijving van het materiaal Technische levensduur van de ophoogmaatregel als geheel Materiaaleigenschappen Voor- en nadelen van de maatregel t.o.v. referentiemaatregel Ontwerpaspecten van de ophoogmaatregel als geheel Aanleg en onderhoudsaspecten van de ophoogmaatregel als geheel Constructieve- en uitvoeringaspecten bij gebruik van de bouwstof Aandachtspunten ten aanzien van riolering, kabels en leidingen Risico s Arbo, veiligheid en milieu Figuur 1.1 Overzicht interactie ophoogmaatregelen en bouwstoffen Figuur 1.1 Overzicht interactie ophoogmaatregelen en bouwstoffen

13 Deel 1 - Hoofdstuk 1.1 Leidraad Balans Ophoogmaatregelen DEEL I - Ophoogmaatregelen 1.1 Ophoogmaatregelen Algemeen Bij wegen op slappe bodems zijn er verschillende ophoogmaatregelen mogelijk. Op basis van bodemgegevens, randvoorwaarden en uitgangspunten die gesteld worden aan de weg wordt voor een bepaalde locatie de gunstigste maatregel bepaald. In dit hoofdstuk worden alle mogelijk toepasbare ophoogmaatregelen voor West-Nederland beschreven. Deze ophoogmaatregelen zijn: Traditioneel (granulaire opbouw); Lichtgewicht en evenwichtsconstructies met granulair materiaal. De Balans applicatie kent de een aantal voorgedefinieerde ophoogmaterialen. Deze komen aan de orde in deel 2. EPS; Schuimbeton. Het onderscheid tussen traditionele ophoogmaatregelen en licht gewicht en evenwichtconstructies is gebaseerd op de waarde van de (proctor-)dichtheid van materialen die worden toegepast en het bestaande label van: licht gewicht ophoogmateriaal dat sommige materialen reeds hebben verkregen. Indien een materiaal een lagere proctordichtheid heeft dan 1600 kg/m³ dan is het een materiaal dat als licht gewicht materiaal beschouwd wordt. Materialen met een proctordichtheid hoger dan 1600 kg/m³ worden als materialen met een normale dichtheid beschouwd. Een ophoging met dergelijke materialen wordt ook wel een traditionele ophoging genoemd. De grens van 1600 kg/m³ is gebaseerd op dichtheden van materialen die gekenmerkt zijn als lichtgewicht ophoogmateriaal. Principe per methode In dit item wordt het principe van de ophoogmaatregel beschreven. Deze beschrijving bestaat uit een korte toelichting van hoe de belasting van de wegconstructie wordt afgedragen naar de ondergrond. Bij sommige maatregelen wordt deze toelichting ondersteund met een tekening. Technische levensduur van de constructie De levensduur van een ophoogmaatregel is afhankelijk van de mate van zetting, van de materialen die worden toegepast en van de aanwezigheid van een riolering en /of kabels en leidingen. De kwaliteit van de riolering heeft grote invloed op de levensduur. Bij zettingen groter dan 0,15 m kan de levensduur van de riolering maatgevend zijn voor de levensduur van de constructie. Immers als de riolering onvoldoende functioneert en zelfs lek kan raken met alle gevolgen van dien is vervanging van de riolering onvermijdelijk. Zettingen kleiner dan 0,15 m hebben minder invloed op het functioneren van de riolering. De maatgevende levensduur van de toegepaste materialen is dan bepalend voor de levensduur van de constructie. 13 Voor- en nadelen De verschillende eigenschappen van de ophoogmaatregel worden vergeleken met de eigenschappen van de referentiemaatregel, een ophoging met zware ophoogmaterialen ook wel traditionele ophoging genoemd. Indien het voor- of nadeel afwijkend is van de referentiemaatregel wordt deze vermeld als voor- of nadeel. Voor- en nadelen die afhankelijk zijn van lokale omstandigheden, zoals bodemgesteldheid, maximale duur van de werken, acceptatie van schade, etc. worden derhalve niet vermeld in deze leidraad. Ontwerpaspecten Bij het ontwerp van de constructie moet er naast de materiaaleigenschappen die van belang zijn voor het uitvoeren van de constructieberekeningen ook aandacht besteed worden aan de

14 Leidraad Balans Deel 1 - Hoofdstuk 1.1 Ophoogmaatregelen invloed van de materiaaleigenschappen onderling die in de ophoogmaatregel toegepast worden. Bij de ontwerpaspecten worden ook aandachtspunten vermeld ten aanzien van mogelijke lokale omstandigheden (voorkomen van schade aan belendingen, bereikbaarheid van de gebouwen bij het uitvoeren van de werkzaamheden, ). Ontwerpaspecten die direct aan een materiaal gelinkt kunnen worden staan vermeld in het hoofdstuk Bouwstoffen bij het desbetreffende materiaal. Aanleg Bij het aanbrengen van de ophoogmaatregel wordt gewezen op een aantal uitvoeringaspecten. Het gaat hierbij om specifieke aspecten voor deze maatregel en niet om algemene aspecten die voor alle maatregelen van toepassing zijn. Onderhoud In deze paragraaf wordt vermeld hoe onderhoudsgevoelig de constructie is, wat de aandachtspunten zijn en welke maatregelen er uitgevoerd moeten worden om een bepaalde minimale kwaliteit van de weg te handhaven. Riolering, kabels en leidingen. Bij de aanwezigheid van een riolering en kabels en leidingen in een weglichaam wordt de nodige aandacht besteed aan de integratie met het omliggende ophoogmateriaal uit de maatregel. Bij kabels en leidingen speelt ook de bereikbaarheid een belangrijke rol. Risico s Aan het uitvoeren van een ophoogmaatregel is een aantal risico s verbonden. De grootte van de risico s zijn afhankelijk van lokale omstandigheden en moeten dus per project worden geanalyseerd. In de paragrafen van de risico s worden per maatregel de belangrijkste risico s aangegeven. Bronnen Hierin is aangegeven van waar de informatie is verkregen. Dat kan zijn op basis van literatuuronderzoek en/of op basis van informatie van bedrijven die het betreffende concept toepassen of materialen leveren.

15 Deel 1 - Hoofdstuk 1.2 Leidraad Balans Tradiionele ophoogmaatregel 1.2 Traditionele ophoogmaatregel Principe methode De traditionele ophoogmaatregel is opgenomen als een standaard optie in de Balans applicatie. In dit deel wordt de achtergrond van de methode beschreven. De materialen die bij deze maatregel als funderingslaag gebruikt worden zijn terug te vinden in deel 2. Deze methode bestaat uit het ophogen met materialen waarvan de dichtheid hoger is dan 1600 kg/m³. Daartoe moet allereerst het bestaande asfalt, beton of de betonstraatstenen worden verwijderd. Vervolgens wordt de fundering opgehoogd met granulair materiaal en wordt de nieuwe verhardingsconstructie aangelegd. Granulaire materialen met een dichtheid hoger dan 1600 kg/m³ die worden toegepast in de wegenbouwconstructie zijn met name: Zand; Menggranulaat; Betongranulaat; Hydraulisch menggranulaat; Hoogovenslakkenmengsel; Fosforslakkenmengsel. De meest doorgaande opbouw van de wegcontructie met deze materialen is als volgt: Verharding Gevel Zand Fundering Zand Bestaand profiel 15 Figuur 3.1: Voorbeeld van een traditionele ophoogmaatregel Technische levensduur van de maatregel De technische levensduur van de constructie is in de eerste decennia (30 tot 50 jaar) hoofdzakelijk afhankelijk van het optreden van restzettingen ten gevolge van het consolidatieproces van de ondergrond. De bodemeigenschappen en de belasting op de ondergrond zijn bepalend voor de duur van het consolidatieproces. De technische levensduur wordt bepaald door de snelheid van de zettingen tot het moment van de minimale drooglegging is bereikt. Verschilzettingen kunnen plaatselijk leiden tot een kortere levensduur. Grote verschilzettingen kunnen leiden tot plaatselijke reparaties of het vervroegen van het moment van ophogen. De voor- en nadelen van de ophoogmaatregel met zware materialen Voordelen: Het is een goedkope ophoogmaatregel; Geen diepe ontgravingen nodig; Er is veel ervaring met het toepassen van granulair ophoogmateriaal.

16 Leidraad Balans Deel 1 - Hoofdstuk 1.2 Tradiionele ophoogmaatregel Nadelen: Er zullen restzettingen optreden die van invloed zijn op de omgeving en op riolering, kabels en leidingen; Korte levensduur door zettingen waardoor er kapitaalvernietiging optreedt; Grote overlast omwonenden door frequent onderhoud; Voor goede bereikbaarheid kabels en leidingen moeten deze opgehaald worden. Ontwerpaspecten Het extra gewicht van de bovenbouw en de restzettingen van de voorgaande ophoging(en) of van de aanleg bepalen de zetting; Verifiëren van de stabiliteit na aanleg van de weg met betrekking tot de kantopsluiting en de belastingspreiding; Nagaan invloed zettingen op omgeving, in het bijzonder op gebouwen, riolering, kabels en leidingen; Bij kwetsbare funderingen van vaste objecten zoals gebouwen en bruggen extra voorzieningen toepassen om horizontale gronddruk en negatieve kleef te voorkomen. Deze horizontale gronddruk en negatieve kleef ontstaan doordat er extra gewicht op de ondergrond wordt geplaatst, wat een grotere korrelspanning veroorzaakt. Bij de aanleg eventueel rekening houden met het aanbrengen van een overhoogte om zodoende de toegankelijkheid van gebouwen zolang mogelijk te waarborgen. De bedoeling hiervan is dat er zo weinig mogelijk treden nodig zijn om de gebouwen te kunnen betreden. Aanleg Bij de aanleg rekening houden met soms grote verschillen in de dikte van het op te breken asfalt. Tijdens het uitvoeren van de werkzaamheden kunnen er trillingen ontstaan (door de lage dempingfactor van de slappe grondlagen en het ontbreken van het bovenste deel van de verharding) in de gebouwen langs de op te hogen weg. Het is mogelijk om in lange wegvakken het werk uit te voeren. Om de bereikbaarheid van bedrijven en woningen te waarborgen kan in korte segmenten worden gewerkt. Dit heeft wel een nadelige invloed op de uitvoeringsduur en de uitvoeringskosten. Onderhoud Door het toepassen van een zwaarder granulair materiaal treden de zettingen op met de daarbij horende schadebeelden zoals langs- en dwarsonvlakheid en scheuren. Hierdoor moet er regelmatig onderhoud uitgevoerd worden. Het onderhoud aan asfalt bestaat voornamelijk uit plaatselijke reparaties, zoals het dichten van scheuren, uitvullen van verzakkingen of bij meer ernstige schade het vervangen van 1 of 2 lagen asfalt. Het grootschalig onderhoud bij asfalt bestaat uit het vervangen van de deklaag met plaatselijk een uitvullaag of het overlagen met een profileerdeklaag. Bij elementenverharding bestaat het onderhoud uit het plaatselijk herstraten bij kleinschalige reparaties. Bij schades over een groot oppervlak moet het geheel worden herstraat. Riolering Zettingen leiden tot achteruitgang van de functionaliteit. Zo zal het waterbergend vermogen afnemen en zal er meer gereinigd moeten worden omdat slib in de buizen achterblijft. Ook kunnen huisaansluitingen afbreken door verschilzettingen tussen het riool en de huizen met stankoverlast tot gevolg. De riolering kan bij lekkage als drainage gaan werken met een lage grondwaterstand tot gevolg. Een lagere grondwaterstand kan aantasting van funderingen en extra zettingen veroorzaken. Kabels en leidingen Door het uitvoeren van een ophoging worden de kabels en leidingen minder goed bereikbaar. De kabels en leidingen komen immers dieper te liggen. In sommige gevallen zullen de kabels en de leidingen opgehaald moeten worden en zullen er enkele huisaansluitingen vervangen moeten worden.

17 Deel 1 - Hoofdstuk 1.2 Leidraad Balans Tradiionele ophoogmaatregel Risico s Aan constructies met relatief zware granulaire materialen op slappe bodem zijn de volgende risico s verbonden: Kans op schade aan riolering, kabels en leidingen op termijn; Grote kans op breuk huisaansluitingen. Bij gasleidingen kans op brand en/of explosie; Optreden van negatieve kleef en horizontale belasting op fundering van nabij gelegen bouwwerken met kans op scheefstand en schade; Onbekendheid ten aanzien van zettingshistorie en eigenschappen van de ondergrond. Variatie in het bodemprofiel in langs- en dwarsrichting kan tot afwijking in verwachte zetting leiding wat tot gevolg heeft dat de levensduur van de ophoogmaatregel korter is, tot meer onderhoud leidt en een grotere kans ontstaat op schade. Bronnen 1. Handleiding Wegenbouwontwerp onderbouw, DWW 2. Ophogingen en ophoogmaterialen, CROW publicatie

18 Leidraad Balans Deel 1 - Hoofdstuk 1.3 Lichtgewicht- en evenwichtconstructies 1.3 Lichtgewicht- en evenwichtsconstructies Constructies met licht granulair ophoogmateriaal Principe methode De methoden met licht granulair ophoogmateriaal kunnen in sommige gevallen uitkomst bieden aan wegophogingen in een zettingsgevoelig gebied. In veel gevallen wordt het lichtgewicht materiaal geplaatst onder de funderingslaag. Zie figuur 3.2. Door het toepassen van granulaire materialen die een lagere dichtheid hebben zal er geen of slechts een beperkte toename zijn van de korrelspanning. Deze lage dichtheid is het gevolg van meer holle ruimte ingesloten in de korrels en meer holle ruimte tussen de korrels onderling. Als vervanging van het zandbed en in sommige gevallen, bij lage belasting en voldoende korrelsterkte zijn de lichte granulaire materialen, ook toepasbaar als fundering. De meest toegepaste lichte granulaire materialen zijn: Geëxpandeerde kleikorrels; Gevulkaniseerd puimsteen, zoals Bims; Lavasteen. Gevulkaniseerd zand zoals Flugsand; E-bodemas; Hoogovenslakkenzand; Verharding Gevel Zand Fundering Zand Bestaand profiel Licht ophoogmateriaal Figuur 3.2: Voorbeeld van een ophoogmaatregel met lichtgewicht granulair materiaal Technische levensduur van de wegconstructie De technische levensduur van de constructie is in de eerste decennia hoofdzakelijk afhankelijk van het optreden van restzettingen ten gevolge van het consolidatieproces en de kruip van de ondergrond. Door het beperken van de restzettingen zal de technische levensduur bepaald worden door de gewenste drooglegging, de levensduur van de verharding en de afzonderlijke materialen of de levensduur van de riolering. De voor- en nadelen van de ophoogmaatregel met lichtgewicht granulair materiaal Hierbij wordt er een vergelijking gemaakt tussen de toepassing van granulair materiaal en de referentie constructie. De referentie constructie is een ophoging met een granulair materiaal met een dichtheid hoger dan 1600 kg/m³. Voordelen: Er zullen minder restzettingen optreden; Het risico aan schade van belendingen is beperkt; Er is veel ervaring met het toepassen van lichte ophoogmaterialen.

19 Deel 1 - Hoofdstuk 1.3 Leidraad Balans Lichtgewicht- en evenwichtconstructies Nadelen: De aanlegkosten zijn hoger; De constructie kan gevoelig blijven voor zettingen waardoor schade gaat optreden; Bij het toepassen van lichte ophoogmaterialen moet er dieper ontgraven worden en moet in de meeste gevallen in gebieden met een slappe bodem bemaling toegepast worden; Mogelijk afwijkend gedrag lichte ophoogmaatregelen door verandering eigenschappen in de loop der tijd; De levensduur van de ophoogmaterialen in de constructie is onbekend; De contactdruk van grote korrels heeft een negatieve invloed op de levensduur van kabels en leidingen. Ontwerpaspecten Gewicht van de bovenbouw is bepalend voor het geotechnisch ontwerp van de constructie; Om suffosie (indringing van korrels uit de ondergrond) te voorkomen kan een scheidingslaag worden toegepast. Hierdoor wordt voorkomen dat de draagkracht van de aardebaan wordt aangetast en dat de vorstgevoeligheid van de constructie wordt verhoogd; Verifiëren van de stabiliteit van de ontgraving en van de bestaande wegconstructie tijdens de aanleg en de nieuwe constructie na aanleg; Het verifiëren van de veiligheid tegen opbarsten van de bodem van de ontgraving tijdens de aanleg; Bij dimensionering wegconstructie rekening houden met mogelijk lagere draagkrachtwaarden in verband met slappe ondergrond en onvoldoende verdichtbaarheid van het lichtgewicht materiaal; Voor beperking van vorstgevoeligheid en beperken van de effecten van peilverschillen in grondwater kan drainage worden toegepast. Belangrijk is dat voor een langdurige werking voorzieningen worden aangebracht om de drainage te kunnen onderhouden en dat het materiaal is afgestemd op langdurige werking; Om bij toekomstige diepe ontgravingen toetredend water bij bemaling te beperken, grote lengtes opdelen in segmenten door bijvoorbeeld bij elke rioolput een kleikist aan te brengen. Hierbij dient wel rekening te worden gehouden met het extra gewicht van de klei; Het evenwichtsprincipe houdt in dat het effectief gewicht van de ophoging inclusief de wegconstructie gelijk is aan het effectief gewicht van de oorspronkelijke belasting op de ondergrond. Als alternatief is het mogelijk toch enige spanningsverhoging in de ondergrond toe te staan, mits de spanning lager blijft dan de grensspanning. De dan te verwachten zetting is gering zodat er sprake is van een zettingsarme oplossing; Bij onvoldoende klankbodem kan het bovenliggende materiaal niet optimaal worden verdicht. De verdichtingeisen die in de meeste bestekken zijn genoemd zijn daarom niet haalbaar. In het ontwerp moet daarom rekening worden gehouden met lagere draagkrachtwaarden dan in theorie mogelijk is. De te behalen verdichtinggraad moet in het bestek lager zijn dan in ideale omstandigheden haalbaar is; Voor de overgang van een licht ophoogmateriaal met een aansluitende constructie waarbij een conventionele ophoging toegepast is, is het aan te raden om de dikte van het licht ophoogmateriaal in lengte- of in breedterichting geleidelijk te laten verlopen. 19 Aanleg Bij diepe ontgravingen is meestal een bemaling noodzakelijk. Indien een bemaling wordt toegepast, moet nagegaan worden wat de mogelijkheden zijn en wat de consequenties zijn voor de omgeving. In sommige gevallen kan een drainage worden gebruikt voor bemaling. Om de bereikbaarheid van bedrijven en woningen te waarborgen kan in korte segmenten worden gewerkt. Dit heeft wel een nadelige invloed op de uitvoeringsduur en de uitvoeringskosten. Bij evenwichtconstructies is het van belang om het niveau van de cunetbodem vrij nauwkeurig (+/- 0,05 m), conform het ontwerp bodemniveau, af te graven om geen verstoring in de berekende evenwichtssituatie te veroorzaken.

20 Leidraad Balans Deel 1 - Hoofdstuk 1.3 Lichtgewicht- en evenwichtconstructies Onderhoud Sleuven graven in het lichtgewicht granulair materiaal kan uitgevoerd worden met licht materieel. Bij geëxpandeerde kleikorrels zijn aanvullende voorzieningen nodig om de sleuf langer open te houden. Bij het accepteren van zettingen tussen 0,10 m en 0,15 m zullen de onderhoudsstrategieën van asfalt en elementen overeenkomen met die van de CROW publicatie 145: Beheerkosten openbare ruimte met een ondergrond van veen. Bij zettingen kleiner dan 0,10 m komen de onderhoudstrategieën overeen met een ondergrond van klei / veen. Indien de ophoogmaatregel zettingsarm is, zullen de onderhoudstrategieën overeenkomen met een ondergrond van klei. Riolering De verdichting van de lichtgewicht materialen bij het vullen van sleuven en rondom putten en kolken vergt extra aandacht. De vulling van sleuven bij voorkeur uitvoeren met lichtgewicht materiaal. In de gebruikfase kan bij zettingen van rond de 0,15 m nog wel breuk van de huisaansluiting optreden, zeker als bij het ophogen geen lichtgewicht materiaal is toegepast in de tuinen. Kabels en leidingen Niet alle eigenaren van kabels en leidingen willen in lichtgewicht materiaal liggen. In het verleden hebben grote contactspanningen tussen (grove) korrels en kabels en leidingen geleid tot storingen. Onderzoek in de praktijk naar de invloed van Bims heeft uitgewezen dat er nauwelijks beschadigingen optreden. Toch zal het nog voorkomen dat de kabels en leidingen niet in lichtgewicht granulaire materiaal komen te liggen. Als de kabels en leidingen in het trottoir liggen, is het mogelijk het lichtgewicht materiaal te vervangen door zand of Flugsand. Het gewicht neemt dan wel toe en leidt tot iets meer zetting dan de weg. Deze constructie geeft wel een geleidelijke overgang naar de tuinen die meestal niet met lichtgewicht materiaal worden opgehoogd. Toepassing van een geotextiel bij bijvoorbeeld geëxpandeerde kleikorrels heeft nadelige invloed op bereikbaarheid. Na reparatie ontstaat een verzwakking in de constructie, omdat het geotextiel niet meer als één geheel kan functioneren. Risico s Aan constructies met lichtgewicht granulaire materialen zijn volgende risico s verbonden: De gevoeligheid van de constructie voor grondwaterstandverhogingen en -verlagingen; Kans op schade aan kabels en leidingen op lange termijn bij grote contactspanningen tussen korrel en leiding; Opbarsten van de bodem van de ontgraving / activeren van wellen; Bij toepassing bouwputbemaling: beïnvloeding omgeving; Onbekendheid ten aanzien van zettingshistorie, eigenschappen van de ondergrond en het verloop daarvan in horizontale en verticale richting en het gewicht van de huidige constructie kan leiden tot onder- dan wel overdimensionering van de nieuwe constructie. Bronnen 1. Handleiding Wegenbouwontwerp onderbouw, DWW 2. Ophogingen en ophoogmaterialen, CROW publicatie Invloed verkeersbelasting op PE-leidingen in Bims, Gastec

21 Deel 1 - Hoofdstuk 1.4 Leidraad Balans Geëxpandeerd Polystyreen (EPS) 1.4 Geëxpandeerd Polystyreen (EPS) Principe methode EPS is in de Balans applicatie opgenomen als bouwmateriaal. De constructiemethode onderscheidt zich van andere ophoogmethoden en zal daarom hier uitvoerig besproken worden. Bij toepassing van geëxpandeerd polystyreen voor het creëren van een ophoging wordt er naar gestreefd de spanningen in de ondergrond zo min mogelijk te verhogen of zelfs te verlagen. Hierdoor zal de ophoging nagenoeg zettingsvrij zijn. De EPS ophoging moet worden afgedekt met een lastspreidende laag waardoor de verkeersbelasting geen ontoelaatbare spanningsconcentraties in het EPS veroorzaakt. Het principe van de methode berust op het geringe gewicht van het EPS en eventueel opwaartse druk van het grondwater. Om het gewicht van de bovenbouw te compenseren wordt een evenwichtsconstructie ingegraven in de bestaande grondslag. Hierbij wordt grond vervangen door EPS. Tijdens de uitvoering zal enige rijzing en zetting optreden, vanwege het ontlasten en herbelasten, doch deze zijn verwaarloosbaar. Om evenwicht te maken moet soms ook worden ontgraven tot beneden het grondwaterpeil zodat de opwaartse druk van het water in rekening kan worden gebracht. Een voorbeeld van de opbouw van een ophoging met gebruik van EPS is hieronder weergegeven. Verharding Gevel Zand Fundering Zand Bestaand profiel Licht ophoogmateriaal EPS 21 Figuur 3.3: Voorbeeld van een toepassing met Geëxpandeerd Polystyreen (EPS) Technische levensduur van de aardebaanconstructie In principe is de technische levensduur van EPS beperkt. Lage temperaturen en vries/dooi cycli hebben op korte termijn geen invloed op het mechanisch gedrag maar wel op de lange duur. Wateropname werkt gewichtsverhogend en heeft dus een negatieve invloed op de evenwichtsconstructie. De levensduur van EPS is nog niet bepaald doordat het materiaal nog geen 50 jaar is toegepast. De voor- en nadelen van de EPS constructie als ophoogmaatregel Hierbij wordt er een vergelijking gemaakt tussen de toepassing van EPS en de referentie constructie. De referentie constructie is een ophoging met een granulair materiaal met een dichtheid van hoger dan 1600 kg/m³.

22 Leidraad Balans Deel 1 - Hoofdstuk 1.4 Geëxpandeerd Polystyreen (EPS) Voordelen: Bij een zettingsvrije oplossing kan EPS ook gecombineerd worden met ander lichtgewicht materiaal om zodoende diepte ontgraving en dikte EPS te beperken; De constructie kan zettingsvrij worden ontworpen; Met het toepassen van EPS is reeds veel ervaring opgedaan; Doordat er geen zettingen optreden na aanleg zijn er geen zettingsgerelateerde risico s voor belendingen en andere objecten. Nadelen: Hoge aanlegkosten; Lange aanlegperiode door diepe ontgravingen in korte segmenten; Vanwege grote diepte is er een breed cunet nodig wat leidt tot een groot ruimtebeslag; Door het dieper ontgraven en toepassen van bemaling zijn er hoge risico s ten aanzien van het opbarsten of opdrijven van de cunetbodem. Ontwerpaspecten Gewicht van de bovenbouw is bepalend voor het ontwerp van de evenwichtsconstructie; Afstemming van de toe te passen kwaliteit EPS op basis van de verticale en horizontale spanningen in de EPS in aanleg- en gebruiksfase; Het bepalen van de ligging van de onderkant van de EPS ophoging is zodanig dat de effectieve verticale spanning in de ondergrond niet of nauwelijks wijzigt (evenwichtsprincipe); Verifiëren van de opdrijfveiligheid van de constructie, bij wegtype 5 en 4 wordt een partiële veiligheidsfactor van 1,1 aangenomen en voor wegtype 3 wordt een partiële veiligheidsfactor van 1,2 aangenomen (pg 37- CROW publicatie 150); Verifiëren van de stabiliteit van de ontgraving en van de bestaande weg tijdens aanleg: zo nodig dient de stabiliteit te worden gewaarborgd door toepassing van (tijdelijke) grondkerende constructies, of door toepassing geotextiel; Dimensioneren van een eventuele bouwputbemaling inclusief het bepalen van de invloed op de omgeving; Het verifiëren van de veiligheid tegen opbarsten van de bodem van de ontgraving bij aanleg; Voor beperking van vorstgevoeligheid en beperken van de effecten van peilverschillen in grondwater kan drainage worden toegepast. Belangrijk is dat voor een langdurige werking voorzieningen worden aangebracht om drainage te kunnen onderhouden en dat het materiaal hiervoor afgestemd is op langdurige werking; Toepassing van een cementgebonden lastspreidende laag direct bovenop de EPS laag is aan te bevelen in verhardingsconstructies die onderworpen worden aan zware verkeersbelasting zoals bij wegtype 1, 2 en 3; Een discontinuïteit in de EPS laag, bijvoorbeeld rondom straatkolken, leidt lokaal tot extra zettingen; Voor de overgang van EPS met een aansluitende constructie waarbij een conventionele ophoging toegepast is, is het aan te raden om de dikte van het EPS in de lengterichting geleidelijk te laten verlopen; Een fundering van EPS-blokken geeft een nauwelijks betere klankbodem dan de klankbodem van de ondergrond zelf. Dit betekent dat het materiaal direct boven de EPS niet optimaal kan worden verdicht. De verdichtingeisen die in de meeste bestekken zijn genoemd, zijn daarom niet haalbaar. In het ontwerp moet daarom rekening worden gehouden met lagere draagkrachtwaarden dan in theorie mogelijk is. De te behalen verdichtinggraad moet in het bestek lager zijn dan in ideale omstandigheden haalbaar is; Bij dimensionering wegconstructie rekening houden met lagere draagkrachtwaarden van de ongebonden materialen die op het EPS worden aangebracht. Het ongebonden materiaal kan op het EPS onder belasting nauwelijks steundruk ontwikkelen, waardoor de elasticiteits-modulus ervan tot 50% lager is dan gebruikelijk bij een draagkrachtige ondergrond; Het granulaire materiaal direct boven op de EPS laag mag niet te grof korrelig zijn of er moet eerst een zandlaag gelegd worden om beschadiging van EPS ten gevolge van te grote drukspanningen te voorkomen.