kunst INCLUSIEF JAARGANG 16 NUMMER 4 OKTOBER 2012 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

Transcriptie

1 JAARGANG 16 NUMMER 4 OKTOBER 2012 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD OBSERVATIONAL METHOD TUNNEL A2 MAASTRICHT DETECTIE VAN AFWIJKINGEN IN DIEPWANDVOEGEN INTERVIEW PROF. IR. JAN MAERTENS BOUW MARKTHAL IN ROTTERDAM (DEEL 2) INVLOED VAN WINDTURBINES OP PRIMAIRE WATERKERINGEN CONSERVATORIUMHOTEL AMSTERDAM VAN RIJKSPOSTSPAARBANK NAAR VIJFSTERREN CONSERVATORIUMHOTEL INCLUSIEF kunst

2

3 Van de redactie Beste lezers, Voor u ligt alweer het vierde nummer van de Geotechniek van dit jaar. Bij het samenstellen van de Geotechniek streven wij naar variatie in onderwerpen. Het vakgebied geotechniek raakt gelukkig aan veel disciplines. Geotechnici moeten inhoudelijk van veel markten thuis zijn en met verschillende partijen kunnen samenwerken, wat het werk interessant en uitdagend maakt. Ook in dit nummer is deze variatie goed zichtbaar. Eén van de disciplines waar menig geotechnisch adviseur mee te maken krijgt is archeologie. Hoewel een belangrijk en interessant onderwerp, kan het een uitdaging zijn om archeologisch onderzoek te implementeren in het bouwproces. Het (vervolg)artikel over de bouw van de Markthal in Rotterdam gaat op deze uitdaging in. Ondanks de nodige geotechnische uitdagingen zijn door goede samenwerking tussen partijen sporen van vroegere bewoning goed gedocumenteerd. Dat het (ver)bouwen in steden geen eenvoudige opgave is, blijkt ook uit het artikel Van Rijkspostspaarbank naar vijfsterren Conservatoriumhotel, waarin het geotechnisch ontwerp van de bouwkuip en fundering van dit Amsterdamse pand wordt besproken. Belendende monumentale gebouwen en het behouden van monumentale details van het Conservariumgebouw leverden hier de nodige geotechnische vraagstukken op. Nog zo n combinatie van verschillende vakgebieden is te vinden in het artikel over windturbines op waterkeringen. Steeds vaker worden windturbines in de nabijheid van waterkeringen geplaatst, waarbij partijen buiten kaders moeten denken om én de plaatsing van een windmolen mogelijk te maken én het belang van de waterkerende functie niet onder te laten sneeuwen. Het ont - breken van richtlijnen maakt dit echter niet gemakkelijk. Het artikel gaat onder andere in op de technische aspecten tijdens bouw- en gebruiksfase van de windmolen. Dan nog een prijswinnend onderwerp in dit nummer, over de detectie van afwijkingen in diepwandvoegen. In dit artikel, waarvan het onderzoek gewaardeerd werd met de Hubert Raedschelders prijs van 2011, worden verschillende meettechnieken voor het vroegtijdig detecteren van defecten in diepwanden gepresenteerd. Een geotechnicus die - als een spin in het web - met meerdere facetten van ons vakgebied te maken heeft is Prof. Jan Maertens, die de wetenschap en praktijk dichter bij elkaar brengt door op beide vlakken te acteren. Benieuwd naar zijn visie op het vakgebied? Blader dan door naar het interview, dat in dit nummer is opgenomen. Tot slot willen wij u erop wijzen dat de Geotechniek met de tijd meegaat binnenkort ook online te lezen is! Om het blad nog toegankelijker en inter - actiever te maken zult u niet alleen het blad zelf op de vernieuwde website terugvinden, maar zal er ook ruimte zijn voor discussies met vakgenoten. En voor wie het bladeren door dit mooie glossy magazine nog niet wil missen: de vertrouwde papieren versie blijft natuurlijk bestaan. Wij wensen u veel leesplezier toe. Vera van Beek Namens de redactie en uitgever

4 Hoofd- en Sub-sponsors Hoofdsponsor Stieltjesweg 2,2628 CK Delft Tel (0) Sub-sponsors Veurse Achterweg SG Leidschendam Tel (0) Galvanistraat AD Rotterdam Tel (0) Vierlinghstraat LC Werkendam Tel (0) Klipperweg 14, 6222 PC Maastricht Tel (0) Gemeenschappenlaan 100 B-1200 Brussel Tel Korenmolenlaan GG Woerden Tel (0) Industrielaan 4 B-9900 Eeklo Tel Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Tel (0) Dywidag Systems International CRUX Engineering BV Pedro de Medinalaan 3-c 1086 XK Amsterdam Tel (0) Industrieweg 25 B-3190 Boortmeerbeek Tel Veilingweg 2 - NL-5301 KM Zaltbommel Tel (0) IJzerweg PK Heerenveen Tel (0) Geopolymeric innovations Uretek Nederland BV Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad Tel (0) Rooseveltlaan 8, 4536 GZ Terneuzen Postbus 326, 4530 AH Terneuzen Tel (0) Kleidijk EK Rhoon Tel (0) Zuidoostbeemster: 0031 (0) Almelo: 0031 (0) Oirschot: 0031 (0) Siciliëweg AX Amsterdam Tel (0) Rendementsweg SK Mijdrecht Tel (0) H.J. Nederhorststraat SC Gouda Tel (0) GEOTECHNIEK Juli 2012

5 OBSERVATIONAL METHOD TUNNEL A2 MAASTRICHT DETECTIE VAN AFWIJKINGEN IN DIEPWANDVOEGEN INTERVIEW PROF. IR. JAN MAERTENS BOUW MARKTHAL IN ROTTERDAM (DEEL 2) INVLOED VAN WINDTURBINES OP PRIMAIRE WATERKERINGEN CONSERVATORIUMHOTEL AMSTERDAM VAN RIJKSPOSTSPAARBANK NAAR VIJFSTERREN CONSERVATORIUMHOTEL JAARGANG 16 NUMMER 4 OKTOBER 2012 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD Mede-ondersteuners Arcadis Nederland BV Postbus AE Amersfoort Tel (0) Fax 0031 (0) Cofra BV Kwadrantweg AG Amsterdam Postbus NR Amsterdam Tel (0) Fax 0031 (0) CUR Bouw & Infra Postbus AK Gouda Tel (0) Fax 0031 (0) Geomet BV Postbus AR Alphen aan den Rijn Tel (0) Fax 0031 (0) Ingenieursbureau Amsterdam Weesperstraat 430 Postbus AR Amsterdam Tel (0) Fax 0031 (0) PostAcademisch Onderwijs (PAO) Postbus GA Delft Tel (0) Fax 0031 (0) Profound BV Limaweg CB Waddinxveen Tel (0) Jetmix BV Postbus DA Werkendam Tel (0) Fax 0031 (0) Royal HaskoningDHV Postbus AD Nijmegen Tel (0) Fax 0031 (0) SBR Postbus BV Rotterdam Stationsplein 45 A AK Rotterdam Tel (0) Colofon GEOTECHNIEK JAARGANG 16 NUMMER 4 OKTOBER 2012 Geotechniek is een uitgave van Uitgeverij Educom BV INCLUSIEF kunst 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. Mathenesserlaan GB Rotterdam Tel (0) Fax 0031 (0) info@uitgeverijeducom.nl Uitgever/bladmanager Uitgeverij Educom BV R.P.H. Diederiks Redactieraad Alboom, ir. G. van Beek, mw. ir. V. van 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 Cools, ir. P.M.C.B.M. Dalen, ir. J.H. van Deen, dr. J.K. van Diederiks, R.P.H. 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. Langhorst, ing. O. Mathijssen, ir. F.A.J.M. Meireman, ir. P Schippers, ing. R.J. Schouten, ir. C.P. Seters, ir. A.J. van Smienk, ing. E. Spierenburg, dr. ir. S. Storteboom, O. Thooft, dr. ir. K. Vos, mw. ir. M. de Velde, ing. E. van der Wassing, B. Redactie Beek, mw. ir. V. van Brassinga, ing. H.E. Brouwer, ir. J.W.R. Diederiks, R.P.H. Kant, ing. M. Meireman, ir. P. Lezersservice Adresmutaties doorgeven via ons adres: info@uitgeverijeducom.nl Copyrights Uitgeverij Educom BV Oktober 2012 Niets uit deze uitgave mag worden gereproduceerd met welke methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. ISSN Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door: TIS Speciale Funderingstechnieken Info: WTCB, ir. Noël Huybrechts Lombardstraat 42, 1000 Brussel Tel info@bbri.be ABEF vzw Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken Priester Cuypersstraat Brussel Secretariaat: erwin.dupont@telenet.be BGGG Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniek c/o BBRI, Lozenberg Sint-Stevens-Woluwe bggg@skynet.be 3 GEOTECHNIEK Juli 2012

6 T E R R A C O N info@terracon.nl Kwaliteit als fundament

7 Inhoud 1 Van de Redactie 7 Actueel 22 KIVI NIRIA rubriek 29 CUR Bouw & Infra 42 Agenda / PAO Cursussen 52 Lancering nieuwe Geotechniek-website Observational Method Tunnel A2 Maastricht Ing. Dennis D.C. Boone / Ir. Patrick P. van Os Detectie van afwijkingen in diepwandvoegen Ir. Rodriaan Spruit / Prof. Ir. Frits van Tol / Dr. Ir. Wout Broere / Ir. Victor Hopman Interview Prof. ir. Jan Maertens: We moeten beter laten zien wat we kunnen Jos van der Burg Bouw Markthal in Rotterdam (2) Archeologie: een geotechnische uitdaging Ir. Dick Wilschut / Drs. Maaike M. Sier Invloed van windturbines op primaire waterkeringen, kansen en belemmeringen Drs. Ing. Frans P.W. van den Berg / Ir. Harry Schelfhout Geotechnisch ontwerp Conservatoriumhotel Amsterdam Van Rijkspostspaarbank naar vijfsterren Conservatoriumhotel Prof. Dr. Ir. Almer E.C. van der Stoel / Ir. Daan Vink / Ing. Jefta Bouma 43 GEOKUNST Onafhankelijk vakblad voor gebruikers van geokunststoffen Centrifuge modeling of an adaptive foundation system for embankments on soft soils Dipl.-Ing. Oliver Detert / Dr.-Ing. Diethard König / Prof. Dr.-Ing. habil. Tom Schanz Verslag TC211 Symposium Brussel 29 mei-2 juni Onderdeel Geokunststoffen Prof. Dr. Ir. Adam Bezuijen / Ir. Suzanne van Eekelen MOS Grondmechanica Kleidijk 35 Postbus AA Rhoon T + 31 (0) F + 31 (0) 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 heeft plaats gevonden vroeg dan ook de grootste zorg. De metingen geven aan dat de bouwput tot de einddiepte mag worden ontgraven. 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.

8 Voor gedegen Mixed- In-Place Soilmix oplossingen BAUER Funderingstechniek voert uit: Mixed-In-Place soilmix Groutanker met strengen GEWI-anker (paal) Groot diameter boorpaal Cement -bentoniet dichtwand Diepwand Jet grouten Vooraanstaand en betrouwbaar

9 Actueel BAUER MIXED-IN-PLACE TECHNIEK VERKORT BOUWTIJD De omgeving rond de bouwput van de Noordwesttangent bij Leeuwarden vaart er wel bij. Door gebruik te maken van de Mixed-In-Place funderingstechniek vinden aanzienlijk minder transportbewegingen plaats en wordt de geluidsoverlast tot een minimum beperkt. Mixed-in-place is een funderingssysteem dat Bauer al meer dan 15 jaar wereldwijd met succes toepast. De toekomstige Noordwesttangent (N398) is gelegen in Friesland ten noordwesten van Leeuwarden en wordt aangelegd tussen de N383 Westergoawei (Marsum Bitgum) en de N357 (Leeuwarden Stiens Holwerd) De N398 biedt Noordwest Friesland een directe aansluiting op de A31 en via de toekomstige Haak om Leeuwarden wordt ook de A32 eenvoudig en vlot bereikt. De aanleg van de Noordwesttangent gaat samen met de aanleg van een vijftal kunstwerken. De vijf kunstwerken bestaan uit een verkeersbrug, een fietstunnel en drie onderdoorgangen voor motorverkeer ter hoogte van de Ingelumerdijk, Langestraat en de Stienzer Hegedyk. Bij deze onderdoorgangen moet een polderconstructie zorgen dat de grondwaterstanden rond onderdoor gangen blijft gehandhaafd. Deze polderconstructie wordt uitgevoerd door middel van de Mixed-In-Place technieken van Bauer. Waterdichte naadloze wand Mixed-In-Place vermengt bestaande grondlagen met een samenstelling van water, bindmiddel en bentoniet. In de grond ontstaat een wand met een minimale waterdoorlaatbaarheid. Voorafgaande aan de uitvoering worden grondmonsters genomen, waarmee in het laboratorium een geschiktheidtest wordt gedaan en het bindmengsel wordt samengesteld. De uitvoering vindt plaats met drie naast elkaar geplaatste grondboren met doorgaande schroefbladen. De twee buitenste avegaren maken een neergaande rotatie. De middelste boor maakt een tegengestelde rotatie. De grondlagen worden gelijkmatig en optimaal verticaal vermengd, waardoor in de grond lamellen, of te wel wanddelen ontstaan. Telkens worden twee primaire lamellen geplaatst, om vervolgens de derde secundaire lamel gedeeltelijk over de twee andere lamellen heen te mengen. Zo wordt een volledige horizontale afsluiting gegarandeerd en ontstaat een naadloze en waterdichte wand. Om een constructieve wand te creëren kan hij met meer cement en staalprofielen worden versterkt. De totale wanddikte bedraagt 55 cm. Tijdens de uitvoering vindt een permanente procescontrole plaats. Van elke lamel wordt een productieformulier samengesteld, dat de juiste diepte, materiaalgebruik en de mengtijd, mengenergie en verticaliteit en dus de kwaliteit van de wand weergeeft. Minder overlast De populariteit van de Bauer Mixed-In-Place-techniek is sterk groeiende. Mede vanwege zijn milieuvriendelijke CO 2 -uitvoering en de aanzienlijke beperking van de overlast voor de omgeving. Ook de geluidsoverlast is door de boortechniek beduidend minder dan trillen of heien. Maar vooral het aantal transportbewegingen wordt Onder redactie van Robert Diederiks sterk gereduceerd. Minder materiaal aanvoer en al helemaal geen grondafvoer, zorgen voor een snellere uitvoering van het werk. Hierdoor kan de aansluitende uitvoering eerder starten en realiseert de opdrachtgever met Mixed-In-Place een aanzienlijke kostenbesparing, aldus Van der Velde. Enorme besparing Eerder al realiseerde Bauer voor het project Ruimte voor de rivier met de MIP-techniek een kwelscherm onder nieuw aan te leggen dijken. Het toepassen van de Bauer MIP-techniek zorgde hier voor een besparing van 3 miljoen. Juni 2014 Eindverantwoordelijke voor de aanleg van de Noordwesttangent is de Combinatie NoordWest- Tangent Leeuwarden (CNWTL). De combinatie bestaat uit de hoofdaannemers voor de infrawerkzaamheden KWS Infra en voor de kunstwerken is dat Van Hattum en Blankevoort. De werkzaamheden aan de N398 Noordwesttangent en de twee rotondes aan de N357 worden medio 2013 afgerond. Hiermee is een versnelling van ongeveer een jaar bereikt ten opzichte van de contractuele verplichting het werk in juni 2014 op te leveren. 16e INNOVATIEFORUM GEOTECHNIEK LAUREAAT PRIJS HUBERT RAEDSCHELDERS 2011 Ter gelegenheid van de huldeviering van em.prof. ir. Hubert Raedschelders in juni 2001, nam het voormalig Technologisch Instituut het initiatief om de prijs Hubert Raedschelders in het leven te roepen. IE-NET VZW wil met deze prijs de verdiensten van em.prof.ir. Hubert Raedschelders blijvend in het licht stellen, de innovatie in het vakdomein bevorderen en de verspreiding van bruikbare praktische wetenschappelijke infor - matie stimuleren. Het 16de Innovatieforum Geotechniek vond plaats in Antwerpen op 15 december De jury nomineerde in de categorie Innovatief idee, techniek of product prof. dr. ir. André Vervoort en ir. Gust Van Lysebetten (KU Leuven) met hun 7 GEOTECHNIEK Oktober 2012

10 Actueel bijdrage over Discrete simulaties van breukgroei in (soil mix) materiaal met zwakke insluitsels en in de categorie Innovatief project in binnen- of buitenland ir. Rodriaan Spruit (Gemeentewerken Rotterdam) met zijn bijdrage over Detectie van defecten in diepwandvoegen. Het publiek koos uit beide genomineerden de laureaat van de prijs Hubert Raedschelders 2011 nl. Rodriaan Spruit. Hij is inmiddels de 6de laureaat. V.l.n.r. Monika de Vos, voorzitter expertgroep Grondmechanica & Funderingstechniek, Rodriaan Spruit, André Vervoort, Gauthier van Alboom, bestuurslid en voorzitter van de jury, Gust Van Lysebetten, Flor De Cock, bestuurslid en lid van de jury. IS GI Brussels 2012 Het Symposium TC211 IS GI Brussels 2012 dat eind mei werd georganiseerd met als thema Recent Research, Advances & Execution Aspects of Ground Improvement Works is zeer succesvol verlopen. Daags voor het Symposium werden 3 Short Courses georganiseerd: SC 1 Marine Ground Improvement SC 2 Deep Mixing SC 3 Rigid inclusions & Soil Reinforcement Tijdens het Symposium vonden 7 zittingen plaats, elk bestaande uit de voorstelling van een General Report, een korte presentatie van 4 geselecteerde bijdragen en een discussie. Verder werd tijdens het symposium de Louis Menard Lecture gegeven door Dr. Ir. Patrick Mengé van DEME met als titel Recent Advances and Execution Aspects in Ground Improvement in Dredging and Environmental Marine Engineering en een zeer mooi gedocumenteerde Specialty Lecture door ISSMGE Voorzitter Jean Louis Briaud, met als titel Design of MSE Wall reinforcement and Barriers against Truck Impact. De Proceedings van het Symposium omvatten 4 volumes: volume 1 bevat de General Reports, de Menard Lecture, de Specialty Lecture van J.L. Briaud en enkele late bijdragen; volumes 2, 3 en 4 bevatten de bijdragen tot het Symposium. Doordat bijdragen werden ontvangen van gans de wereld vormen de Proceedings van het Sym - posium zeker een goed overzicht van het onderzoek dat momenteel op het gebied van grondverbetering in uitvoering is of onlangs werd uit - gevoerd. De tijdens het Symposium gevoerde discussies hebben duidelijk aangegeven dat de vertaling van onderzoeksresultaten naar ontwerpmethodes of uitvoeringsrichtlijnen eerder moeizaam verloopt. Verder blijken er nog heel wat lacunes te bestaan, zoals: beoordeling van de resultaten van diepte - verdichting in kalkzanden; invloed van de inbrengmethode op de efficiëntie van verticale drains; invloed van de gebruikte apparatuur op de eigenschappen van soilmix materiaal; ontwerp van paalmatrassystemen. Tijdens het Symposium is ook gebleken dat ontwerpers en uitvoerders niet goed weten hoe er moet worden omgegaan met de onzekerheden verbonden aan de uitvoering van grondverbetering in speciale grondsoorten, speciale omstandigheden e.d. In dat verband werd naar voor gebracht dat er bij grondverstevigingen altijd een risico - analyse zou moeten worden uitgevoerd, zodat duidelijk kan worden aangegeven wat er kan gebeuren wanneer bepaalde verstevigings elementen bezwijken. De eerste dag van het symposium werd afgesloten met een banket in het Internationaal Stripmuseum Foto 1 Short Courses : SC2-Deep Mixing (links) en SC3 Rigid inclusions & soil reinforcement (rechts). 8 GEOTECHNIEK Oktober 2012

11 Actueel Foto 2 Internationaal symposium. Links opening van het symposium door TC 211 co-voorzitter prof. J. Maertens. / Midden Sessie 4 Deep mixing: chairmen M. Roovers (voorzitter ABEF) en W. Maekelberg (TUC Rail) en General Reporter N. Denies (WTCB). / Rechts een impressie van de aanwezigen. Foto 3 Links de Louis Ménard lecture door P. Mengé, DEME. Rechts de specialty lecture door ISSMGE voorzitter J.L. Briaud. Foto 4 De technische tentoonstelling. Foto 5 Het symposium diner in het stripmuseum, ontworpen door Horta. Foto 6 Technisch bezoek aan het AMORAS project in de haven van Antwerpen. dat is ondergebracht in een historisch pand van Horta, wellicht de beroemdste Belgische architect. Het Symposium werd afgesloten met een rondvaart in de Haven van Antwerpen en een bezoek aan het AMORAS project. Tijdens de rondvaart in de Haven van Antwerpen werd een uiteenzetting gegeven betreffende de speciale technieken die hier worden toegepast bij de bouw van offshore windmolens en het materieel dat daarvoor wordt ingezet. Aan alle deelnemers van het Symposium werd een exemplaar overhandigd van het speciale nummer van het Tijdschrift Geotechniek dat naar aanleiding van het Symposium werd uitgegeven. Opmerkelijk was de grote belangstelling van aannemers en constructeurs voor zowel de short courses als het symposium. Het organisatiecomité kan terugblikken op een zeer geslaagde 4-daagse. Jan Maertens en Noël Huybrechts 9 GEOTECHNIEK Oktober 2012

12 Observational Method Tunnel A2 Maastricht ing. Dennis D.C. Boone Geotechnisch adviseur Avenue 2 / Ballast Nedam Engineering ir. Patrick P. van Os Ontwerpleider Tunnel A2 Maastricht Avenue 2 / Ballast Nedam Engineering Observational method De Observational Method is een ontwerpmethode waarbij de onzekerheid van de ondergrond niet wordt gecompenseerd met de traditionele veiligheidsfactoren, maar met het monitoren van het gedrag gedurende de werkzaamheden. In combinatie met scenario denken, waarbij voor nagenoeg alle onzekere gebeurtenissen een reactiemaatregel is voorzien, kan bij toepassing van de Observational Method het gewenste betrouwbaarheidsniveau worden bereikt. Het moment van inzet van maatregelen wordt bepaald door de vooraf vastgestelde grenswaarden. Conform [2] zijn de grenswaarden opgesplitst in signaal- en interventiewaarden. Inleiding De huidige A2 gaat bij Maastricht over in de N2 en via drie kruispunten met verkeerslichten doorkruist het verkeer hier het stedelijke gebied van Maastricht. Deze situatie betekent het nodige oponthoud voor het verkeer, resulteert in overlast voor de omwonenden en creëert een barrière tussen de stadsdelen. Het integrale Project A2 Maastricht De Groene Loper brengt hierin verandering. Ruggengraat van het plan is onder meer een 2300 m lange gestapelde tunnel, waardoor 80% van het huidige verkeer onder de grond gaat en bovengronds een woonerfklimaat ontstaat. Figuur 1 Doorsnede Tunnel A2 Maastricht. Ontwerp en uitvoering van de tunnel is in handen van bouwcombinatie Avenue2, een combinatie van Ballast Nedam en Strukton. De uitvoering is inmiddels gestart. De tunnel zal gebouwd worden in een open bouwkuip van circa 16 m diep en 30 m breed. Waterstand in de bouwkuip wordt verlaagd door deepwell bemaling. De tijdelijke grondkeringen bestaan grotendeels uit damwanden die afgehangen worden in een bentoniet-cement sleuf en horizontaal gesteund worden door twee stempellagen. De grondgesteldheid in Maastricht is sterk afwijkend van de rest van Nederland. Onder de toplaag van twee tot vier meter klei/leem bevindt zich een grindlaag met een dikte van circa acht meter. Daaronder begint de kalksteenlaag. Voor de start van de werkzaamheden is uitvoerig grondonderzoek gedaan in de vorm van boringen, laboratoriumonderzoek, sonderingen, seismisch onderzoek, proefsleuven, tracer-proef, pompproeven, etc. Uit dit grondonderzoek blijkt dat er een relatief grote restonzekerheid blijft bestaan over de sterkteparameters van de kalksteen over een gedeelte van het tunneltraject. Dit is o.a. ontstaan doordat de kalksteen lastig te bemonsteren is [1]. De stabiliteit van de bouwkuip wordt mede bepaald door de sterkte van de kalksteenlaag. Om toch tot een technisch verantwoord en economisch haalbaar ontwerp van de bouwkuip te komen is gekozen voor de toepassing van de Observational Method. De Observational Method heeft bij dit project in hoofdzaak betrekking op de sterkteparameters van de kalksteen in combinatie met de effectiviteit van de bemaling. Daarnaast is de Observational Method ingezet bij het tijdig detecteren van karstverschijnselen (holle ruimtes in ondergrond) en de deformaties van belendende objecten. In dit artikel wordt de Observational Method met betrekking tot de sterkte van de kalksteen verder belicht. Toepassing Tunnel A2 Maastricht Bij de bouwkuip voor tunnel A2 Maastricht ondervindt de damwand steun van twee vaste stempelramen en een inklemming in de kalksteen. De sterkte van de kalksteen bepaalt de grootte van deze inklemming (de te mobiliseren passieve weerstand). Zodra de sterkte van de kalksteen tegenvalt neemt de te mobiliseren passieve weerstand af, hetgeen zich zal uiten in een toename van de stempelkracht van het onderste stempelraam en een toename van de vervorming van de damwandvoet. Zodra de tunnelvloer gestort is en deze ook als stempel fungeert voor de damwand, is het risico op overschrijden van de passieve weerstand geweken aangezien de betonvloer de stempelfunctie van de ondergrond heeft overgenomen. Uit gevoeligheidsanalyses is gebleken dat de stabiliteit van de bouwkuip kritisch wordt bij tegen- 10 GEOTECHNIEK Oktober 2012

13 Samenvatting Ten behoeve van de aanleg van een gestapelde tunnel in de A2 bij Maastricht is een gestempelde bouwkuip voorzien, waarvan de stabiliteit gedeeltelijk afhankelijk is van de kalksteenlaag in de ondergrond. Het grondonderzoek heeft niet alle onzekerheden omtrent de sterkte van het kalksteen weggenomen. Met behulp van de Observational Method is een technisch verantwoord en economisch haalbaar ontwerp van de bouwkuip gerealiseerd. Stempelkrachten, vervormingen en waterspanningen in de passieve zone van de bouwkuipwand worden gemeten en vergeleken met vooraf vastgestelde signaalen interventiewaarden. Door scenario-denken en vooraf vastgestelde beheersmaatregelen kan bij tegenvallende meetwaarden vroegtijdig worden bijgestuurd. vallende sterkte van de kalksteen in combinatie met hoge waterspanningen aan de passieve zijde. Aangezien de grootte van de passieve weerstand niet direct gemeten kan worden is besloten om de indirecte parameters te monitoren die de passieve weerstand sterk beïnvloeden of parameters die wijzigen bij een afname van de passieve weerstand, ofwel: Monitoren van waterspanningen; Monitoren van stempelkrachten; Monitoren vervorming van de damwandvoet. MONITORING WATERSPANNINGEN Omdat te hoge waterdrukken in de passieve zone een belangrijke oorzaak kunnen zijn voor een verlaagde passieve weerstand dient de effectiviteit van de bemaling te worden gevolgd. De effectiviteit van de bemaling wordt standaard gemonitord door middel van peilbuizen die aan de damwand zijn gemonteerd voordat deze werd afgehangen in de CB-sleuf. Na verharding van de CB-sleuf wordt rondom de onderzijde van de peilbuizen het verharde CB weggespoten om verbinding met de kalksteen in de passieve zone te krijgen. Op het traject waar de sterkte van de kalksteen kan tegenvallen is het beheersen van de waterspanningen van cruciaal belang om tegenvallende sterkteparameters op te vangen. Daarom is het monitoringsplan van de waterspanningen uitgebreid met signaal- en interventiewaarden met daaraan gekoppeld beheersmaatregelen. De signaalwaarde komt overeen met de verwachtingswaarde van de waterspanning gebaseerd op de doorlatendheid zoals teruggerekend uit de resultaten van tracerproeven. De interventiewaarde komt overeen met een verhoogde waterspanning waarbij de passieve weerstand overschreden wordt indien dit gepaard gaat met een tegenvallende sterkte van de kalksteen. MONITORING STEMPELKRACHTEN Indien de sterkte van de kalksteen tegenvalt zal de stempelkracht van het onderste stempel hoger worden dan verwacht bij toenemende ontgraving. Om deze stempelkracht te monitoren worden per moot van 24 m, 2 van de 6 stempels in de onderste stempellaag voorzien van reksensoren. Omdat de normaalkracht in de omtrek van de buis kan verschillen door momenten, worden vier reksensoren verspreid over de omtrek aangebracht, die continu gemonitord zullen worden. Deze methode is vooraf getest door een vijzelstempel te voorzien van rekstroken. Hiermee is de afgeleide kracht uit de reksensoren vergeleken met de kracht in de vijzels. De laatste (maatgevende) ontgravingsslag zal gefaseerd uitgevoerd worden. Per fase zijn met behulp van MSheet de signaal- en interventiewaarden voor de stempelkracht bepaald. Het voordeel hiervan is dat al in een vroegtijdig stadium als de stabiliteit van de bouwkuip nog gewaarborgd is inzicht verkregen wordt of de stempelkracht in navolgende fases de grenswaarde zal overschrijden. Hierdoor kan tijdig ingegrepen worden. De signaalwaarde is een conservatieve verwachtingswaarde van de stempelkracht, die bepaald is op basis van een BGT-berekening met de volgende Figuur 2 Gedeeltelijk ontgraven bouwkuip. uitgangspunten: Sterkte van de kalksteen conform ontwerp (c kalksteen;1 = 20 kpa en c kalksteen;2 = 40 kpa); Wel onderscheid tussen de kalksteenlagen over de diepte. Bij het bereiken van de signaalwaarde is alle veiligheid op passief bezwijken, momentcapaciteit en stempelkracht nog aanwezig. Echter bij overschrijding geeft dit aan dat het systeem in werkelijkheid anders reageert dan vooraf verwacht, hetgeen reden is tot extra alertheid. De interventiewaarde is de stempelkracht waarbij 90% van de passieve weerstand gemobiliseerd is, welke bepaald is op basis van een BGT-berekening met de volgende uitgangspunten: Fictieve verlaagde sterkte van de kalksteen (zodanig dat gemobiliseerde weerstand is 90%); Geen onderscheid tussen de kalksteenlagen. 11 GEOTECHNIEK Oktober 2012

14 Daarnaast is door berekening gecontroleerd of bij het bereiken van 90% gemobiliseerde weerstand de stempelkracht of de krachten in de damwand niet maatgevend zijn geworden. Dit blijkt niet het geval. Zowel bij het bepalen van de signaal- als de interventiewaarde is uitgegaan van de verwachtingswaarde voor de waterspanningen zoals berekend met het bemalingsmodel. De waterspanningen worden namelijk apart gemonitord en bij overschrijding zullen maatregelen genomen worden om deze weer conform verwachting te krijgen. MONITORING UITBUIGING DAMWAND Door de uitbuiging van de damwand te monitoren (van ontgravingsniveau tot onderkant damwand) wordt een indicatie gekregen of passief bezwijken optreedt. Bij te weinig passieve weerstand zal de damwandvoet een verplaatsing ondergaan. De monitoring wordt uitgevoerd met hellingmeetbuizen die vooraf aan de damwand zijn gemonteerd. De signaal- en interventiewaarden zijn op een vergelijkbare manier afgeleid als die voor de stempelkrachten. Na het overschrijden van een grenswaarden zal altijd een analyse van het verloop van de uitbuigingslijn plaatsvinden. Belangrijk daarbij is of de damwand aan de onderzijde nog ingeklemd is of geroteerd is. Het roteren van de damwandvoet is een teken dat de gemobiliseerde weerstand hoog is. BEHEERSMAATREGELEN Naast een beschrijving van de monitoring bevat de Observational Method ook een uitwerking van de in te zetten beheersmaatregelen bij overschrijden van de signaalwaarden en interventiewaarden. De volgende beheersmaatregelen kunnen worden ingezet na overschrijden van signaalwaarden: Figuur 3 Stroomschema stempelkracht Verhogen intensiteit monitoring Zodra de signaalwaarde overschreden wordt zal de intensiteit van de monitoring opgevoerd worden, veelal van een discontinue naar continue registratie, zodat nauwkeuriger in kaart gebracht kan worden of de situatie stabiel is of verslechterd. Verhogen capaciteit bemaling Feit is dat door het verder verlagen van de waterstand de passieve weerstand toeneemt. Dit betekent dat bij een overschrijding van grenswaarden de resterende pompcapaciteit ingezet zal worden om de waterstand aan de passieve zijde verder te verlagen. Voorkoming van bemalingsuitval Wanneer de stempelkracht de signaalwaarde overschrijdt, maar de bemaling naar verwachting functioneert, is dit een teken dat de sterkte van de kalksteen lager is dan verwacht. Bij een calamiteit van de bemaling, waarbij de waterspanningen oplopen, kan de bouwkuip instabiel worden. Dit betekent dat in deze situatie de bemaling in geen geval mag uitvallen. (Met uitvallen van de bemaling wordt niet bedoeld dat een enkele bron uitvalt, maar meerdere naast elkaar gelegen bronnen.) Direct na het overschrijden van de interventiewaarde zullen de werkzaamheden worden stilgelegd en worden de volgende noodmaatregelen genomen om de bouwkuip verder te stabiliseren: Figuur 4 Vijzelstempel. Verhogen van het pompdebiet Indien de bemaling nog restcapaciteit heeft, dient het pompdebiet maximaal opgevoerd te worden om de waterspanningen in de passieve zone verder te verlagen en dus de weerstand te vergroten. Gedeeltelijk aanvullen van de bouwkuip Door het aanbrengen van gewicht op ontgravings- 12 GEOTECHNIEK Oktober 2012

15 OBSERVATIONAL METHOD TUNNEL A2 MAASTRICHT niveau (laagdikte minimaal 2 m) wordt de passieve weerstand verder vergroot. Om vervolgens het werk weer te continueren zijn de volgende beheersmaatregelen beschouwd: Verder verlagen van de grondwaterstand Door het verder verlagen van de grondwaterstand kan mogelijk de passieve weerstand dusdanig worden verhoogd dat de resterende ontgravingsslag gemaakt kan worden. Plaatsen extra stempelraam Indien voorgaande maatregelen niet voldoende effect hebben, kan een extra stempelraam geplaatst worden tussen het onderste stempelraam en het maximale ontgravingsniveau. Dit stempelraam dient minimaal 1,75 m boven het ontgravingsniveau te liggen, zodat in de navolgende fase de betonvloer gestort kan worden. Uitvoeren groutinjectie Indien de cohesie extreem tegenvalt en richting de 0 kpa gaat, dient een grondverbetering aangebracht te worden. Hierbij zal door middel van groutinjectie een ondergronds stempel aangebracht worden. Aangezien de passieve weerstand door diverse factoren beïnvloed wordt en deze slechts indirect kan worden gemeten zal bij het overschrijden van een grenswaarde altijd een integrale analyse van de situatie uitgevoerd worden. Hierin worden de werkelijke ontgravingsniveaus meegenomen, de monitoringsgegevens (stempelkrachten, damwandvervormingen en waterspanningen) en ook de daadwerkelijke dimensies van de bouwkuiponderdelen beschouwd. In verband met herinzet kan het voorkomen dat damwanden en stempelramen lokaal overgedimensioneerd zijn. Als resultaat van deze analyse kan besloten worden om de grenswaarden aan te passen. Conclusie Het grondonderzoek heeft niet alle onzekerheden omtrent de sterkte van de kalksteen weggenomen. Ook is er onzekerheid over de doorlatendheid van de kalksteen en de te bereiken waterdrukken in de passieve zone van de damwand, uitgaande van het berekende bemalingsdebiet. Desalniettemin kan met behulp van de Observational Method een technisch verantwoord en economisch haalbaar ontwerp van de bouwkuip gerealiseerd worden. Bij de Observational Method wordt niet alleen gemonitord, maar worden ook vooraf de signaalwaarden en interventiewaarden bepaald. Bovendien zijn vooraf scenario s en beheersmaatregelen uitgewerkt voor het geval signaal- en interventiewaarden worden overschreden. Referenties [1] Dalen van, JH en Salazar, J. Bouwput A2 Tunnel Maastricht: Diepe ontgraving en kerende wanden in Kalksteen, Geotechniek Oktober [2] CUR223: Richtlijn meten en monitoren van bouwputten, 2010.

16 Detectie van afwijkingen in diepwandvoegen Ir. Rodriaan Spruit Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam, TUDelft Prof. Ir. Frits van Tol TUDelft, Deltares Dr. Ir. Wout Broere TUDelft Ir. Victor Hopman Deltares Laureaat 'prijs Hubert Raedschelders 2011', een initiatief van het voormalig TI-KVIV (huidige naam IE-NET) Inleiding In Nederland werden diepwanden beschouwd als een veilige en bewezen technologie voor de kerende constructie van een diepe ontgraving. Door de grote lekkages die zich in de metro bouwprojecten in Amsterdam en Rotterdam voordeden, is de perceptie van het risicoprofiel van de diepwand veranderd. Voor grote infrastructurele werken in dicht - bebouwde omgeving is de behoefte om de on - zekerheid in de kwaliteit van de in de grond gevormde elementen te verminderen sterk aan - wezig. Daarom is een onderzoeksproject gestart om te bepalen of plekken in de diepwanden met een hoog risico op lekkage kunnen worden opgespoord voordat ontgraving binnen de bouwkuip plaatsvindt. In het onderzoek is verondersteld dat, net als in boorgat geofysica, de combinatie van verschillende meettechnieken zal leiden tot een betrouwbare conclusie. Daarom zijn vijf verschillende meettechnieken onderzocht. Deze zijn: gedistribueerd temperatuurprofiel, natuurlijke gammastraling, Cross-hole Sonic Logging (CSL), Single-hole Sonic Logging (SSL) en elektrische weerstand. De metingen werden uitgevoerd op twee projectlocaties en op schaalmodellen. Test locaties Onder het 'Kruisplein' in het centrum van Rotterdam wordt een ondergrondse parkeergarage van 6 verdiepingen gebouwd. Diepwanden tot 42 m onder maaiveld, tot in een kleiige laag met een hoge hydraulische weerstand, zorgen voor een robuuste en waterdichte grondkerende constructie. In het contract tussen opdrachtgever en aannemer werden verschillende maatregelen om de kwaliteit van de diepwanden te verbeteren opgenomen. Elke vracht beton is bijvoorbeeld getest op consistentie-eigenschappen. Ter vermindering van de onzekerheid van de uiteindelijke kwaliteit van de bouwkuip is de hydraulische weerstand van de wand ook getest door het verlagen van het grondwaterpeil in de bouwput tijdens een pompproef. Toch zullen de potentieel zwakke plekken in de diepwand waarschijnlijk niet worden gevonden in een pompproef als er sprake is van bentonietinsluitingen in de voegen tussen de diepwand - panelen. Een bentonietinsluiting heeft namelijk een hoge hydraulische weerstand, waardoor de instroom van water door de diepwanden wordt voorkomen. Echter, tijdens de ontgraving kunnen de bentonietinsluitingen instabiel worden als gevolg van de verandering in de horizontale grond- en waterdrukken. Door de geleidelijke degradatie van de bentonietinsluiting kan een plotselinge grote lekkage ontstaan, wat resulteert in grote hoeveelheden water en (eventueel) zand die de bouwkuip instromen. Als transport van zand optreedt, zal zakking buiten de bouwput optreden, waardoor schade aan belendingen en aangrenzende infrastructuur kan ontstaan. Ook het verlagen van de grondwaterstand in de omgeving als gevolg van lekkage kan schade aan belendingen veroorzaken. Het werd vanuit de projectorganisatie dan ook zinvol geacht om de mogelijkheden te onder - zoeken om bentonietinsluitingen te detecteren voorafgaand aan de ontgraving. Metingen op locatie in vier diepwandvoegen en in twee grote (l*b*h = 2*1*2 m 3 ) testblokken werden uitgevoerd Figuur 1 Bovenaanzicht van de test configuratie zoals die in Rotterdam is toegepast. Figuur 2 Verse bentoniet (12,5 C) ter vervanging van graafbentoniet (16,3 C), vervangingsfront loopt van links naar rechts in de grafiek, dit is in werkelijkheid in de diepwandsleuf van boven naar beneden. 14 GEOTECHNIEK Oktober 2012

17 Samenvatting De lekkages in diepwanden bij de metrolijnen in aanleg in Amsterdam en Rotterdam hebben geleid tot heroverweging van de diepwand als grondkerende constructie voor diepe ontgravingen. Bij deze projecten zijn de voegen tussen de panelen de zwakke plek gebleken. Tijdens het betonstorten moet de bentonietsuspensie worden verdrongen door beton. Als dit niet goed lukt, zullen bentonietinsluitingen ontstaan (vooral) in de voegen. Deze insluitingen zijn bijna niet te detecteren met een pompproef of reeds beschikbare lekdetectiemethoden, omdat de hydraulische weerstand van de insluiting zeer hoog is. Na het ontgraven kan de bentonietinsluiting instabiel worden en uitstromen, waardoor lekkage optreedt met mogelijk zakking in de omgeving tot gevolg. Naar aanleiding van deze constatering zijn twee onderzoeksprojecten gestart aan de TU Delft. Èn onderzoek is gericht op het optimaliseren van het productieproces van diepwanden. Dit wordt uitgevoerd door Jan van Dalen en heeft al geresulteerd in het CUR Handboek Diepwanden. Het tweede onderzoek is gericht op het ontwikkelen van meettechnieken voor het vroegtijdig detecteren van defecten in de diepwandvoegen en wordt in dit artikel verder toegelicht. In twee projecten met diepe ontgravingen zijn veldproeven met vijf verschillende meettechnieken uitgevoerd. Deze meetprincipes zijn in modelproeven gekalibreerd. De geteste principes zijn: gedistribueerd temperatuurprofiel, natuurlijke gammastraling, Cross-hole Sonic Logging (CSL), Singlehole Sonic Logging (SSL) en elektrische weerstand. In dit artikel worden de eerste resultaten gepresenteerd. Van de meest veelbelovende methode, Cross-hole Sonic loggen, wordt de toepassing in een diepwand getoond met aanbevelingen voor de interpretatie van de veldmetingen. in het najaar van 2009 en het voorjaar van Na de eerste positieve resultaten van de tests in Rotterdam heeft de aannemer van het 'Spoorzone' spoortunnel-project in Delft besloten om één van de technieken (Cross-hole Sonic Logging) op grote schaal toe te passen. Bij Spoorzone Delft wordt het bestaande spoorwegviaduct vervangen door een 3 km lange 4-sporige tunnel. De tunnel wordt met de wanden-dak methode gebouwd. Alle voegen van de diepwand aan de oostkant van de tunnel en de voegen direct voor het stationsgebouw, waar de tunnel het dichtst bij de bestaande (historische) bebouwing ligt, worden met de CSL methode getest ( ). Een speciaal gedeelte met 10 voegen is (voorjaar 2011) opgezet om de metingen verder te optimaliseren. De diepwanden in dit project steken tot een diepte van 25 m onder maaiveld. Beschrijving van de tests en de resultaten TEMPERATUUR Tijdens het vervaardigen van een diepwand wordt het bentonietvolume in de uitgegraven sleuf meerdere keren vervangen. Na het bereiken van de einddiepte wordt de graafbentoniet vervangen door verse (lichtere) bentoniet, die in de volgende fase moet worden vervangen door beton. Elk materiaal heeft een bepaalde temperatuur op het moment dat het in de sleuf wordt gestort. Door gebruik te maken van verticaal geplaatste temperatuursensoren (die het temperatuurprofiel langs de sensor weergeven) is het mogelijk om bij te houden waar de verschillende materialen in de diepwandsleuf blijven. De temperatuur is gemeten met optische vezels (Del Grosso et al. 2001). Voor de uitlezing is gebruik gemaakt van een Sensornet Oryx DTS (Sensornet 2009). De nauwkeurigheid waarmee de temperatuur wordt gemeten ligt rond 0,01 C terwijl volgens de specificaties van de fabrikant de nauwkeurigheid van de positie van de metingen 1 m is. In de projecten in Rotterdam en Delft bleek de meest interessante locatie om het temperatuurprofiel te meten in de voeg met het eerder geproduceerd diepwandpaneel te zijn. De optische vezel kan worden neergelaten in de ontgraven sleuf door het aanbrengen van een gewicht aan het gesloten einde van de sensor. De vervanging van de graafbentoniet door verse bentoniet kon in detail worden gecontroleerd (figuur 2). De graafbentoniet bevat relatief veel zand en is daardoor moeilijker te vervangen door beton. Als tijdens het ontzanden graafbentoniet in de sleuf achterblijft, dan neemt de kans op bentonietinsluitingen toe. Ook tijdens het betonstorten waren we goed in staat om het stortfront in de sleuf te volgen. Figuur 3 toont (aangegeven met een pijl) hoe een korte stortonderbreking wordt gedetecteerd in de meting. De testblokken werden ook uitgerust met optische temperatuursensoren. Een volledige analyse van deze resultaten is verder uitgewerkt in Doornenbal et al. (2011). Het blijkt mogelijk te zijn om =@ =G =F =6 =A =7 => =8 == Figuur 3 Temperatuurverloop tijdens het betonstorten. tijdens de hydratatiefase de hoeveelheid bentoniet ten opzichte van beton te herleiden per meter glasvezel. Dit kan een indicatie geven van mogelijke bentonietinsluitingen en kan dienen als (extra) waarschuwing tijdens het ontgravingsproces op plaatsen waar extra aandacht en maatregelen nodig zijn. 7? 8>8 8>G Tabel 1 Radioactiviteit van beton en bentoniet zoals bepaald op monsters van de site (K = Kalium, Th = Thorium, U = Uranium). =?? A =? =A 8? 8A >? >A 15 GEOTECHNIEK Oktober 2012

18 Figuur 4 Cross-hole Sonic Logging profiel met anomalie tussen 8 en 9,5 m. Figuur 5 Laboratorium blok. NATUURLIJKE GAMMASTRALING Van kleimineralen is bekend dat ze een hogere natuurlijke radioactiviteit hebben dan de toeslagstoffen van beton. Het zou daarom theoretisch mogelijk moeten zijn om gebieden met grote hoeveelheden achtergebleven bentoniet in de sleuf na het storten van beton aan te tonen door de natuurlijke radioactiviteit te meten. Met behulp van een gamma-ray detector, is de straling langs de voeg gemeten, vanuit de PVC-buizen aangegeven in figuur 1. Helaas blijkt de natuurlijke radioactiviteit van het beton hoger te zijn dan de radioactiviteit van de bentoniet. Zelfs met een gamma-spectrometer kon geen onderscheid tussen bentoniet en beton worden gemaakt. Omdat het bijna onmogelijk is om een kleine hoeveelheid laag radioactief materiaal (bentoniet) in de voeg te detecteren wanneer de meerderheid van het materiaal een relatief hoge radioactiviteit (beton) heeft, is deze detectiemethode niet verder onderzocht. Het gebruik van een radioactieve bron om de respons van de meting te verbeteren is vanwege de strenge uitvoeringseisen in bebouwde omgeving voorlopig niet overwogen. CROSS-HOLE SONIC LOGGING (CSL) De snelheid van geluid in een vast medium is afhankelijk van de dichtheid en de stijfheid. Omdat beton en bentoniet een verschillende dichtheid en stijfheid hebben, is het mogelijk om onderscheid te maken tussen beton en bentoniet met behulp van een akoestisch signaal. Door meetbuizen aan te brengen op de hoeken van de wapeningskorven aan beide zijden van de voeg (figuur 1), kan een akoestisch signaal over de voeg worden gestuurd. De geluidsbron en -ontvanger worden ieder in een met water gevulde meetbuis neergelaten. Bron en ontvanger worden gelijktijdig opgetrokken, waarmee de zone tussen de twee meetbuizen wordt doorgemeten. De looptijd van het signaal en de demping van het ontvangen signaal worden gebruikt om te bepalen of er afwijkingen aanwezig zijn. Bij aanvang van het onderzoeksproject was niet bekend welke invloed de voeg zou hebben op de signaaloverdracht, omdat er nog weinig ervaring was in vergelijkbare situaties. Als meetmethode is CSL al commercieel beschikbaar voor het testen van de integriteit van grote diameter boorpalen (Amir et al. 2008). In de tests op het Kruisplein gebruikten we de CHUM apparatuur van PileTest (PileTest 2009). Tijdens de metingen bij Spoorzone is naast de apparatuur van PileTest ook gebruik gemaakt van apparatuur van Olson Instruments. Bij testmetingen in het Stevin laboratorium van de TU Delft zijn apparaten van PileTest, Olson Instruments en PDI gebruikt. Op hoofdlijnen functioneren deze apparaten vergelijkbaar. Op details zijn er verschillen die van invloed zijn op de bruikbaarheid in de toepassing op diepwandvoegen. In de literatuur worden verschillende meningen over het te gebruiken materiaal voor de buis gevonden. Vanwege robuustheid en een betere hechting met het beton zou voor stalen buizen moeten worden gekozen (Amir et al. 2008). Uit onderzoek van Likins et al. (2004) blijkt echter dat onthechting tussen PVC meetbuis en beton niet op zal treden als de PVC-buizen zijn gevuld met water voorafgaand aan het betonneren. Bij de veldproeven (met PVC-buizen die met water werden gevuld) zijn geen tekenen van onthechting waargenomen. De wapeningskorven in Rotterdam waren niet voorbereid op de meetbuizen, waardoor de meetbuizen later moesten worden ingebouwd. PVC buizen zijn veel gemakkelijker te hanteren en goedkoper dan stalen exemplaren. Daarom zijn 14 van de 16 buizen in Rotterdam in PVC uitgevoerd en waren 2 buizen van staal, waardoor het mogelijk werd om de verschillende buismaterialen te vergelijken. Uit de veldproeven is gebleken dat het signaal dat in de PVC-buizen werd gemeten minder ruis bevatte dan het meetsignaal dat in de stalen buizen werd gemeten. De metingen op locatie konden heel snel worden uitgevoerd, zeker gelet op de diepte van 42 m (Rotterdam). Binnen 30 minuten konden alle 6 cross-hole combinaties worden gemeten. Dit is de tijd die nodig is voor de eenvoudige 'horizontale' meting, waarin zowel de bron als de ontvanger op hetzelfde niveau starten en gelijktijdig worden opgetrokken. Theoretisch is het ook mogelijk te variëren met de bron / ontvanger posities op een zodanige wijze dat 2D tomografie wordt verkregen. Gezien het gemeten signaal was er over het algemeen geen aanleiding om deze extra meetdichtheid uit te voeren. In twee voegen werden afwijkingen gevonden. Beide afwijkingen zijn alleen zichtbaar in één van de zes CSL profielen van die specifieke voeg. Er werd daarom verwacht dat de afwijkingen maar aan één kant van de diepwand zichtbaar zouden zijn. Op de diepte waar de anomalieën werden verwacht worden buiten de bouwkuip kleilagen aangetroffen. Daarom zijn geen verdere maatre- 16 GEOTECHNIEK Oktober 2012

19 DETECTIE VAN AFWIJKINGEN IN DIEPWANDVOEGEN Figuur 6 Typisch CSL profiel van het laboratorium blok, loodrecht door de voeg gemeten. Figuur 7 Weerstand profiel. gelen genomen om lekkage te voorkomen, omdat de klei zelf fungeert als barriëre. Na het ontgraven bleek één anomalie een grindnest te zijn. Verder onderzoek op het materiaal in de anomalie is gepland voor een later stadium van het bouwproces. De andere anomalie bestaat uit bentoniet. Een typische CSL grafiek uit de test blokken is weergegeven in figuur 6. De anomalie is aanwezig van 0,1 m tot 1 m en varieert in dikte van 0 tot 0,3 m. In geval van een voeg verontreinigd met 0,3 m bentoniet, is de (over twee testblokken) gemiddelde extra aankomsttijd loodrecht door de voeg 0,23 ms en 0,35 ms diagonaal door de voeg. Omdat het 'loodrechte' signaal gedeeltelijk om de anomalie heen kan, is naar verwachting de extra reistijd rond de 0,1 ms per 0,1 m bentoniet insluiting. De gemiddelde demping van het signaal is 20 db voor een voeg met 0,3 m bentoniet. Er wordt daarom rekening gehouden met 7 db demping per 0,1 m bentoniet. De anomalie die werd gevonden in het in-situ profiel van figuur 4 vertoont 0,25 ms extra aankomsttijd in combinatie met 24 db demping. Indien de testblokken representatief zijn, zou rekening moeten worden gehouden met een anomalie in de orde van 0,25 m (op basis van aankomsttijd) of 0,35 m (op basis van demping). Door de extra aankomsttijd te combineren met de demping werd een bentonietinsluiting van ongeveer 0,3 m dik in de voeg verwacht. Na ontgraving werd duidelijk dat deze anomalie een grindnest was met grotere afmetingen dan verwacht op basis van de laboratoriumproeven. Het materiaal nabij de voeg bestond uit lage kwaliteit beton met een hogere geluidssnelheid dan bentoniet. Bij de anomalie met bentoniet was de grootte wel in overeenstemming met de laboratoriumresultaten. In het vervolgonderzoek werken we aan een frequentiedomein analyse van het signaal dat door de voeg komt, dit in de verwachting dat hiermee een betrouwbaarder onderscheid tussen ben - toniet-, zand- en grindinsluitingen kan worden gemaakt. Op basis van de resultaten van de testblokken lijkt het erop, dat door een bentoniet insluiting de hoogfrequente componenten van het signaal meer worden geabsorbeerd dan de laagfrequente componenten. De spectrale analyse van het gemeten signaal zou kunnen helpen bij het bepalen van het soort materiaal in de anomalie. Materialen met een lage stijfheid (bijv. bentoniet) hebben de neiging om de hoge frequenties meer te absorberen dan stijvere materialen zoals zand of lage sterkte beton. Ook zijn testmetingen uitgevoerd op testblokken met een wigvormige uitsparing, waarin van bovenaf verschillende materialen kunnen worden aangebracht. Zo wordt inzicht verkregen in de verandering van het CSL signaal bij passage door water, verzadigd zand, verzadigd grind en bentoniet. De eerste resultaten daarvan duiden op een zeer sterk signaalverlies bij granulair materiaal. De nadere uitwerking van deze metingen zal worden gerapporteerd in een separate publicatie. SINGLE-HOLE SONIC LOGGING (SSL) In Delft is een proefvak van 10 voegen uitgevoerd, waarin drie pvc-buizen per kant van de voeg werden gebruikt in tegenstelling tot de 2 buizen per kant bij Kruisplein. Vanuit deze middelste buizen zijn Single-hole Sonic Logging (SSL) testen uitgevoerd. SSL metingen zijn alleen mogelijk vanuit plastic buizen. Bij de SSL methode zijn zender en ontvanger boven elkaar gepositioneerd in dezelfde meetbuis. De geluidsgolf kan dan door reflectie op een sterke overgang in dichtheid weer terugkomen in de meetbuis. Doordat de geluidssnelheid in beton aanzienlijk hoger ligt dan de geluidssnelheid in water, kan een signaal met een langere weg door beton toch eerder aankomen dan het directe signaal dat door het water in de meetbuis loopt. Er werd verwacht dat de SSL methode een aanvulling zou vormen op de CSL meting. Als er veel signaal verloren gaat in de CSL metingen, moet de energie die niet door de voeg is gepasseerd gereflecteerd zijn, zodat op die locatie een sterke reflectie in de SSL-metingen wordt verwacht. De SSL-metingen zijn alleen uitgevoerd vanuit de extra buizen die in het hart van de panelen waren geplaatst. Deze centrale buizen waren nodig omdat de buizen aan de buitenzijde van de diepwand vooral de reflectie in de buurt van het grensvlak tussen de wand en de grond zullen laten zien en niet de reflectie op de voeg in de diepwand. De SSL veldgegevens van het Spoorzone-project lijken de CSL gegevens tegen te spreken. Ook in het laboratoriumonderzoek met de wigvormige uitsparingen blijken de SSL-metingen tot nu toe niet tot bruikbare resultaten te leiden. WEERSTAND Gebaseerd op het principe dat uitgehard beton een hoge elektrische weerstand heeft (in vergelijking met grond), wordt verwacht dat een onvolkomenheid in de voeg zichtbaar kan worden gemaakt door de elektrische weerstand over de voeg te meten (Hwang et al. 2007). Voor deze meting is een referentie-elektrode (stalen staaf) buiten de bouwput in de grond gedrukt met een sondeerwagen. Door een geleidbaarheidsconus met de sondeerwagen binnen de bouwkuip in de grond te drukken kon de weerstand naar een steeds dieper gelegen elektrode worden gemeten. De lokale elektrische weerstand van de grond 17 GEOTECHNIEK Oktober 2012

20 werd gemeten met de sondeerconus (aangeduid met 'conus' in figuur 7). De elektrische weerstand van de conus naar de referentie-elektrode buiten de bouwput werd gemeten ( referentie in figuur 7) en de weerstand tussen de conus en de wapeningskorf ten noorden van de voeg ( wapening in figuur 7) werd gemeten. De rode curve is de weergave van 'referentie' minus 'conus'. In de linker grafiek is een representatieve CSL meting weergegeven van dezelfde voeg. Tussen de 6 en 7 m minus bovenzijde diepwand wordt met beide metingen een afwijking gevonden. De afwijking in de weerstandsmeting is minder overtuigend (plaatselijk is de weerstand van de wand laag ten opzichte van de lokale grondweerstand) dan in de CSL metingen. De meetopzet moet nog worden geoptimaliseerd. Hiervoor wordt in 2012 een meetopstelling gemaakt met behulp van de reeds gefabriceerde testblokken die voor de CSLen temperatuurmetingen zijn gebruikt. Aanbevelingen voor veldproeven De CSL meting is op dit punt in het onderzoeksproces de meest veelbelovende methode voor het opsporen van afwijkingen in diepwanden. De belangrijkste redenen daarvoor zijn de beschikbaarheid van apparatuur, de korte meettijd per voeg en de daaruit voortvloeiende relatief lage kosten van de meting. Hoewel aan de interpretatie nog veel kan worden verbeterd en nog veel inspanning nodig is voor het verwerven van betrouwbare referentiegegevens uit veld- en laboratorium - proeven, kan de techniek al worden toegepast in een projectomgeving. Als het CSL profiel alleen rechte lijnen vertoont, wat duidt op een zeer constant en homogeen materiaal tussen de meetbuizen, en het signaal vertoont een geringe demping, dan kan worden geconcludeerd dat de voeg geen defecten heeft. Als plaatselijke af - wijkingen in het signaal zichtbaar worden dan zijn de extra tijd die nodig is voor het signaal om bij de ontvanger aan te komen en de demping van het signaal de eerste indicatoren om de grootte van de anomalie in te schatten. Uit proeven met verschillende materialen in de anomalie is gebleken dat bij granulair materiaal zeer veel signaal - verlies optreedt. Voor optimale kwaliteit van de CSL meting kan het beste PVC als materiaal voor de meetbuizen worden gebruikt. Hierdoor wordt minder ruis in de metingen verkregen ten opzichte van staal. De PVC-buizen voor de CSL metingen worden aan de buitenkant van de buitenste hoeken van de wapeningskorven geplaatst. Het gebruik van 4 meetbuizen (2 aan beide zijden van de voeg) blijkt in de praktijk een goed compromis tussen kosten en detailniveau van de verkregen informatie. Conclusies De metingen die zijn uitgevoerd op de locatie van het 'Kruisplein' in Rotterdam, de 'Spoorzone' in Delft en in het laboratorium hebben ons inzicht in het productieproces van diepwanden verbeterd. De meting van de natuurlijke gammastraling heeft niet gefunctioneerd als voorzien als gevolg van de hoge natuurlijke radioactiviteit van het beton. Als de ingrediënten van het beton zouden kunnen worden gescreend op lage radioactiviteit, dan kan deze methode nuttig zijn. Het gebruik van een radioactieve bron tijdens de meting kan de resultaten verbeteren maar maakt dat de meting aan zeer veel vergunningsvoorwaarden moet voldoen. Hier is voorlopig niet mee verder gegaan. De temperatuurmetingen met glasvezels kunnen worden gebruikt om de efficiëntie van het ontzanden van de bentoniet te controleren voorafgaand aan het beton storten. Tijdens het beton storten kan het proces waarin de bentoniet wordt vervangen door beton worden gecontroleerd. Met de gedistribueerde temperatuurmeting is het al in het productie stadium mogelijk om gebieden aan te geven die een grotere kans op defecten hebben. Tijdens het ontzanden is het zelfs mogelijk om nog in te grijpen: als sub-optimale ontzanding wordt gedetecteerd, kan bijvoorbeeld door te borstelen het ontzanden in de voeg worden verbeterd. De CSL metingen blijken gedetailleerde informatie over de kwaliteit van de voegen op te leveren. Met de referentie-informatie van de testblokken is het mogelijk gebleken om een schatting te maken van de omvang van de onregelmatigheden die werden aangetroffen in het testgebied. Na ontgraving van de bouwput op Kruisplein bleek dat er inderdaad afwijkingen waren op de locaties waar het signaal afwijkingen vertoonde. Eén anomalie bestond niet uit bentoniet, maar bleek een grindnest te zijn. De andere anomalie bevatte inderdaad bentoniet. De grootte van de bentonietinsluiting kwam overeen met de verwachtingen op basis van de laboratoriumproeven. De weerstandsmetingen kunnen in het geval er anomalieën in de CSL metingen zijn gevonden nuttig zijn ter controle. De weerstandsmetingen kunnen ook worden uitgevoerd als vooraf geen voorzieningen in de diepwanden zijn aangebracht. Verder onderzoek op de CSL-methode richt zich op de verdere uitwerking van de verandering in het signaal (looptijd, demping en frequentie karakteristiek) tijdens de passage van verschillende materialen in de voeg. Ook wordt bekeken of er een paneel met in het werk ontstane anomalieën kan worden gemaakt. Deze proef wordt in samenwerking met het onderzoek naar de productieparameters (promovendus Jan van Dalen) voorbereid. Nader onderzoek van de weerstandsmeting zal zich richten op verbetering van de meetopstelling, zodat de uitvoeringstijd korter wordt en de resolutie hoger wordt. MET DANK AAN De tests in Rotterdam zijn gefinancierd door de gemeente Rotterdam en de aannemer Besix / Franki. Een deel van de metingen werd gesponsord door Deltares, Medusa Exploration, Gemeentewerken Rotterdam-VLG, Fugro en Brem Funderingsexpertise. Vanaf begin 2010 is het onderzoek ondergebracht bij GeoImpuls, het initiatief van Rijkswaterstaat om in 5 jaar tijd de faalkosten in de bouw te halveren. Het onderzoek is daar onderdeel van werkgroep 4 Kwaliteitsverbetering in de grond gevormde elementen. De metingen in Delft zijn gefinancierd door Pro- Rail, Combinatie Cromme Lijn, GeoImpuls en TUDelft met bijdragen van Brem Funderingsexpertise, Strukton, Bundes Anstalt für Materialforschung en Deltares. Referenties Amir, J.M. & Amir, E.I Capabilities and Limitations of Cross Hole Ultrasonic Testing of Piles; Capabilities_and_Limitations_of_Cross_Hole _Ultrasonic _Testing_of_Piles.pdf Del Grosso,A. & Inaudi, D Monitoring of Bridges and Concrete Structures with Fibre Optic Sensors in Europe; Bibliography/PDF/C92.pdf Doornenbal, P. & Hopman, V. & Spruit, R High resolution monitoring of temperature in diaphragm wall concrete; FMGM2011 Berlin Hwang, R.N. & Ishihara, K. & Lee, W.F Forensic Studies for Failure in Construction of An Underground Station of the Kaohsiung MRT System; files/forensic%20geotechnical %20ENGINEERING.pdf Likins, G. & Webster, S. & Saavedra, M Evaluation of defects and tomography for CSL; SW Eval_of_Defects_and_ Tomography_for_CSL.pdf PileTest Sensornet news/product-literature/ 18 GEOTECHNIEK Oktober 2012