FUGRO GEOSERVICES B.V. Geo-Advies West-Nederland INNOVATIEONDERZOEK betreffende FASE 3 GRONDWATERONDERLAST EN FUNDERINGSITUATIE SCHILDERSKWARTIER WOERDEN Opdrachtnummer: 4013-0633-000 Projectleider Projectcoördinator Mede opgesteld door : Ing. P. Nelemans Business Development Manager Bouw & Industrie : Ir. M.J. Profittlich Hoofd Geo-Advies West-Nederland : Ing. H.J.R. Keijer Senior Adviseur Geotechniek Dr. R.K.W.M. Klaassen SHR-houtspecialist W. Kooijman MSc. Adviseur Hydrologie VERSIE DATUM OMSCHRIJVING WIJZIGING PARAAF PROJECTLEIDER 1 9 oktober 2014 CONCEPT 2 3 november 2014 DEFINITIEF FILE: 4013-0633-000.R01V02FASE3 Kantoor: Zekeringstraat 41a, 1014 BV Amsterdam, Tel.: 020-6510800, www.fugro.nl Onderdeel van de Fugro Groep met vestigingen over de hele wereld.
FUGRO GEOSERVICES B.V. Geo-Advies West-Nederland INNOVATIEONDERZOEK betreffende FASE 3 GRONDWATERONDERLAST EN FUNDERINGSITUATIE SCHILDERSKWARTIER WOERDEN Opdrachtnummer: 4013-0633-000 Opdrachtgever : Gemeente Woerden Postbus 45 3440 AA WOERDEN Projectleider Projectcoördinator Mede opgesteld door : Ing. P. Nelemans Business Development Manager Bouw & Industrie : Ir. M.J. Profittlich Hoofd Geo-Advies West-Nederland : Ing. H.J.R. Keijer Senior Adviseur Geotechniek Dr. R.K.W.M. Klaassen SHR-houtspecialist W. Kooijman MSc. Adviseur Hydrologie VERSIE DATUM OMSCHRIJVING WIJZIGING PARAAF PROJECTLEIDER 1 9 oktober 2014 CONCEPT 2 3 november 2014 DEFINITIEF FILE: 4013-0633-000.R01V02FASE3 Kantoor: Zekeringstraat 41a, 1014 BV Amsterdam, Tel.: 020-6510800, www.fugro.nl Onderdeel van de Fugro Groep met vestigingen over de hele wereld.
INHOUDSOPGAVE Blz. 1. INLEIDING 1 2. PROJECTOMSCHRIJVING 2 2.1. Aanleiding 2 2.2. Projectlocatie 3 2.3. Doel 4 2.4. Fasering 4 3. ANALYSE GEBIEDSHISTORIE EN TERREIN- EN BODEMGESTELDHEID 5 3.1. Globale bodemopbouw en ontstaanshistorie 5 3.2. Waterhuishouding 7 4. INTEGRALE ANALYSE ONDERZOEKSRESULTATEN 13 4.1. Funderingsinspecties 13 4.2. Houtonderzoek 15 4.3. Zuurstof- en vochtmetingen 16 4.4. Synthese 18 5. BEANTWOORDING ONDERZOEKSVRAGEN 21 5.1. Algemeen 21 5.2. Verloop schimmelproces (vraag 1 t/m 12) 21 5.3. Tempo schadeontwikkeling (vraag 13 en 14) 26 5.4. Huidige conditie palen (vraag 15 en 16) 27 5.5. Huidige beschikbare kennis en technieken (vraag 17 t/m 19) 28 6. KWALITATIEVE BEOORDELING OPLOSSINGSRICHTINGEN 30 6.1. Inleiding 30 6.2. Beoordeling tijdig funderingsherstel 30 6.3. Beoordeling infiltratiesystemen 30 6.4. Beoordeling verplaatsing drinkwatervoorziening 33 7. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN 34 7.1. Samenvatting conclusies 34 7.2. Aanbevelingen 35 BIJLAGE Nr. - Situatietekening projectgebied met onderzoekslocaties 10
1. INLEIDING Op 24 juli 2014 ontving Fugro GeoServices B.V. van Gemeente Woerden de opdracht voor het uitvoeren van fase 3 (en laatste fase) van het innovatieonderzoek grondwateronderlast en funderingsituatie Schilderskwartier te Woerden. Fase 1 vormde het startpunt van het innovatieonderzoek en bestond uit verkennend onderzoek ter plaatse van in de ondergrond achtergebleven houten palen van een voormalige school in het hart van het Schilderskwartier. Fase 2 betreft nader onderzoek bij meerdere woningen in het gebied en fase 3 bestaat uit een integrale analyse van alle in fase 1 en 2 uitgevoerde onderzoeken en metingen. De resultaten van fase 1 en 2 van dit onderzoek zijn separaat gerapporteerd. Voor de resultaten van fase 1 en 2 wordt verwezen naar de in een eerder stadium opgestelde rapporten. Leeswijzer Dit rapport bevat: - een projectomschrijving met onder meer de aanleiding, doel en fasering van het onderzoek (hoofdstuk 2); - een analyse van de gebiedshistorie en terrein- en bodemgesteldheid (hoofdstuk 3); - integrale analyse onderzoeksresultaten van fase 1 en 2 (hoofdstuk 4) - beantwoording onderzoeksvragen 1 t/m 19 (hoofdstuk 5); - beoordeling oplossingsrichtingen (hoofdstuk 6); - conclusies en aanbevelingen (hoofdstuk 7). Blz. : 1
2. PROJECTOMSCHRIJVING 2.1. Aanleiding In het westelijke deel van het Schilderskwartier in de gemeente Woerden zijn de woningen, gebouwd in de 2 de helft van de jaren 60 van de vorige eeuw, gefundeerd op houten palen met betonopzetters (zie ook figuur 2-1). Figuur 2-1: Karakteristieke funderingsituatie Schilderskwartier (bron: gemeente Woerden) Uit onderzoeken in de jaren 90 is gebleken dat de grondwaterstand (periodiek) lager is dan de onderkant van de opzetters. Hierdoor bestaat er een risico op schimmelaantasting van de houten paalfundering. Op basis van beschikbare gegevens en reconstructies kan worden aangenomen dat sommige houten palen in dit gebied al meer dan 30 jaar droog staan. Dit heeft echter nog niet aantoonbaar geleid tot fysieke schade aan woningen. Het tempo van schadeontwikkeling verloopt in dit gebied veel trager dan volgens experts te verwachten zou zijn. Wellicht is dit te wijten is aan specifieke bodemopbouw en/of waterkwaliteit(-samenstelling) in het gebied. Blz. : 2
Vijf partijen (projectgroep), namelijk de gemeente Woerden, provincie Utrecht, drinkwaterbedrijf Oasen, woningcorporatie GroenWest en bewonersvereniging GWW, hebben een samenwerkingsovereenkomst ondertekend waarin de wens is vastgelegd om gezamenlijk een innovatieonderzoek uit te voeren ten behoeve van de aanpak van de grondwateronderlast en funderingsituatie in het Schilderskwartier te Woerden. 2.2. Projectlocatie Het risicogebied (zie ook figuur 2-2) is afgebakend ten westen van de Jozef Israëlslaan en tussen de Rembrandtlaan (ten zuiden) en Johannes Bosboomstraat/Willem de Zwartstraat (ten noorden). In andere delen van het Schilderskwartier doen zich geen problemen voor. Hier is de bodemopbouw anders, het grondwaterpeil is hoger en op veel plaatsen is niet gewerkt met houten palen voor de fundering van woningen. Figuur 2-2: Contouren risicogebied (bron: rapportage Infiltratie- en funderingsonderzoek Schilderskwartier d.d. 17 april 2013, Witteveen + Bos) Blz. : 3
2.3. Doel Het doel van dit innovatieonderzoek is inzicht krijgen in de urgentie van de technische aspecten van de problematiek (type schade, ernst van schade, omvang van schade), het tempo waarmee maatregelen getroffen moeten worden en het onderbouwen van argumenten om voor en/of tegen één van de drie overgebleven oplossingsrichtingen te kiezen. Het gaat hierbij om: - Tijdig (preventief) funderingsherstel (dit is herstel voordat schade ontstaat), - het aanbrengen van een infiltratiesysteem in het openbaar gebied, gecombineerd met tijdig funderingsherstel voor de woningen waarvoor deze maatregel geen oplossing biedt en, - het op termijn verplaatsen van de drinkwaterwinning, gecombineerd met tijdig funderingsherstel, voor de woningen waarvoor deze maatregel geen oplossing biedt. Daarnaast zijn door de opdrachtgever in het kader van dit onderzoek een 19-tal onderzoeksvragen geformuleerd, welke beantwoord dienden te worden. 2.4. Fasering Het onderzoek diende in 3 fasen te worden uitgevoerd: 1) Verkennen: in de Jan Steenstraat is een terrein beschikbaar met bestaande houten palen, waarvan 6 met betonnen opzetter, behorende bij de voormalige Willem Alexanderschool van 1965. De palen hebben een vergelijkbare ouderdom (ten opzichte van de funderingspalen in de rest van de wijk) en moeten op basis van beschikbare gegevens van de grondwaterstand en de onderkant van de oplanger langdurig hebben drooggestaan over de bovenste circa 0,5 m. 2) Nader onderzoek: in fase 2 diende een representatief beeld van de wijk te worden verkregen in de mate van aantasting van de houten palen, het tempo en de oorzaken. Dit in relatie tot de meest invloedrijke factoren en karakteristieken, namelijk de gemiddelde freatische grondwaterstand, de bovenzijde van het funderingshout, de samenstelling van de ondiepe ondergrond en de verschillende bouwstromen. 3) Uitbreiding en afronding nader onderzoek: in deze fase volgt een samenvattende analyse van alle in fase 1 en 2 uitgevoerde onderzoeken met conclusies en aanbevelingen voor de toekomst. Deze rapportage behandelt de resultaten van fase 3, de resultaten van fase 1 en 2 van dit onderzoek zijn separaat gerapporteerd. Blz. : 4
3. ANALYSE GEBIEDSHISTORIE EN TERREIN- EN BODEMGESTELDHEID 3.1. Globale bodemopbouw en ontstaanshistorie Het onderzoeksgebied van het Schilderskwartier ligt op de stroomrug van de Oude Rijn. Deze stroomrug bestaat hoofdzakelijk uit zand, maar vooral de toplaag is kleiïg van karakter (deklaag). Belangrijk is om te vermelden dat het hier dus om natuurlijke afzettingen gaat en niet om kunstmatige door de mens aangebrachte zandophogingen. Daarmee wijkt de bodemopbouw in het onderzoeksgebied sterk af van die onder de meeste woonwijken in West-Nederland, waar wel zandophogingen zijn aangebracht om voldoende drooglegging te verkrijgen. Alleen de bovenste meter van de bodem in het onderzoeksgebied kan geroerd zijn of kunstmatig zijn aangebracht, maar dat is niet van invloed op de kwaliteit van de houten paalfunderingen. Buiten de stroomrug is de gebruikelijke bodemopbouw van West- Nederland aanwezig, bestaande uit holocene veen en (zandige) kleilagen tot een diepte van ongeveer NAP - 8 m. Daaronder wordt pleistoceen zand aangetroffen. In figuur 3.1 is een hoogtekaart van de omgeving van het onderzoeksgebied (rood gemarkeerd) weergegeven. Daaruit blijkt dat de stroomrug van de Oude Rijn aanzienlijk hoger ligt dan de gebieden daarbuiten. Hierdoor hoefde het onderzoeksgebied niet of nauwelijks te worden opgehoogd om de benodigde gebruikelijke drooglegging van ongeveer 1 m te behalen. Figuur 3-1: Hoogtekaart stroomrug en omgeving (bron: www.ahn.nl) geel=nap +2 m blauw=nap -2 m Blz. : 5
Ontstaan en bodemgesteldheid van de Oude Rijn stroomrug De stroomrug van de Oude Rijn maakt deel uit van het Utrechtse stroomstelsel. In figuur 3-2 is een overzicht gegeven van de verschillende stroomstelsels, zoals beschreven in de publicatie De genese van het landschap in het zuiden van de provincie Utrecht van H.J.A. Berendsen. Figuur 3-2: Ligging van de stroomstelsels en stroomgordels (bron: Berendsen) Volgens Berendsen is uit dateringen gebleken dat in de Oude Rijn stroomgordel een rivier heeft bestaan tussen 5600 BP en 825 BP. In deze periode is een stroomrug opgebouwd, die bij Woerden ongeveer 1 km breed is. De oorspronkelijk aanwezige klei op de stroomrug is afgevlet ten behoeve van de baksteenindustrie. Reeds in de 16 e eeuw werden delen van de stroomrug 3 voet afgevlet. In de 17 e eeuw waren rondom Woerden meer dan 20 steenfabrieken aanwezig. In figuur 3-3 is een noord-zuid doorsnede van de bodemopbouw weergegeven volgens het GeoTOP model van TNO. Daaruit blijkt dat de stroomrug van de Oude Rijn is ingesneden in het pleistoceen. Blz. : 6
Figuur 3-3: Noord-zuid doorsnede bodem volgens GeoTOP 3.2. Waterhuishouding In figuur 3-4 zijn de open waterpeilen in het gebied weergegeven. Hieruit blijkt dat het open waterpeil in het Schilderskwartier wordt gehandhaafd op ca. NAP -0,5 m. Direct noordelijke en westelijk worden polderpeilen van NAP -2,0 à -2,1 aangehouden. Figuur 3-4: Open waterpeilen volgens Wareco rapport ke54.009mma.rap.doc Direct ten noorden van het Schilderskwartier is een drinkwaterwinning aanwezig, bekend als pompstation De Hooge Boom. Deze winning is een semi-gespannen, anaerobe winning. Blz. : 7
De winning is gebouwd in 1932 en heeft momenteel een vergunningscapaciteit van 3 miljoen m 3 /jaar. In figuur 3-5 is de werkelijk onttrokken hoeveelheid water weergegeven. Het grondwater wordt onttrokken op een diepte van -15 tot -40 meter NAP in het eerste watervoerende pakket. Figuur 3-5: Onttrokken hoeveelheid grondwater door De Hooge Boom (Witteveen+Bos, WD62-1/kolm/022) De invloed van de wateronttrekking op de stijghoogte van het eerste watervoerend pakket in de omgeving is weergegeven in figuur 3-6. Zonder de wateronttrekking zou de stijghoogte van het eerste watervoerend pakket ter plaatse van het onderzoeksgebied bij benadering NAP -2,0 à -2,2 m zijn geweest. Blz. : 8
Figuur 3-6: Invloed wateronttrekking op stijghoogte in 1 ste watervoerend pakket (t.o.v. NAP) in de omgeving (bron: Wareco rapport ke54.009mma.rap.doc) Het oostelijke deel van het Schilderskwartier is ontwikkeld tussen 1950 en 1960. Het onderzoeksgebied ligt in het westelijke deel van het Schilderskwartier, dat tussen 1960 en 1970 is ontwikkeld. De volgorde van ontwikkeling is zichtbaar in figuur 3-7. Blz. : 9
Figuur 3-7: Ontwikkeling Schilderskwartier in de tijd Binnen het onderzoeksgebied is geen freatische peilbuis aanwezig waarbij sprake is van een langdurige meetperiode. In het oostelijke deel van het Schilderskwartier is peilbuis B31D0181 geplaatst, iets ten noorden van de Jan Steenstraat tussen de Cornelis Ketelstraat en de Cornelis Troostlaan. Het filter van deze peilbuis bevindt zich tussen NAP -2,17 m Blz. : 10
en -2,67 m en de peilbuis wordt waargenomen sinds februari 1960. De waarnemingen zijn weergegeven in figuur 3-8. Figuur 3-8: Grondwaterstanden peilbuis 31D0181 In de grafiek is de invloed van de wateronttrekking van de Hooge Boom herkenbaar. Omstreeks 1995 is de hoeveelheid onttrokken water afgenomen van ca. 4,0 naar 2,5 miljoen m 3 per jaar. Als gevolg hiervan vertoont de freatische grondwaterstand na 1995 een stijging van ca. NAP -2,2 naar -1,9 m. In de periode 1960 tot 1980 was de wateronttrekking van de Hooge Boom min of meer constant tussen 1,0 en 1,5 miljoen m 3 per jaar. Toch is de freatische grondwaterstand in deze periode gedaald van ca. NAP -1,2 naar -1,7 m. Als mogelijke oorzaken kunnen de volgende worden genoemd. De aanleg van de wijk het Schilderskwartier, waardoor een deel van de neerslag niet meer in de bodem komt, maar wordt afgevoerd door riolen. Verder is een groot aantal dicht bij elkaar gelegen poldersloten gedempt en vervangen door een minder dicht bij elkaar gelegen aantal waterpartijen. De infiltratie van het gebied via het open water is hierdoor verlaagd. Daarnaast zijn wegcunetten aangebracht waardoor naar mogelijk plaatselijk de deklaag is doorbroken. Echter op basis van ter beschikking gestelde tekeningen over het bouwrijpmaken lijkt dit toch niet het geval te zijn (zie verder hoofdstuk 6). In de periode 1960 tot 1970 bedroeg de freatische grondwaterstand (op basis van één peilfilter) ca. NAP -1,3 m. Dit komt overeen met de resultaten van de berekeningen van Wareco. Door Wareco is met modelberekeningen een reconstructie van de situatie in de jaren 60 uitgevoerd. De conclusie daaruit was dat direct na aanleg de gemiddelde grondwaterstanden waarschijnlijk tussen NAP - 1,3 m en NAP - 1,5 m lagen. Het open waterpeil bedroeg ca. NAP -0,5 m. De stijghoogte van het eerste watervoerend pakket bedroeg ongeveer NAP -2,1 m (peilbuis B31D0067 aan de noordzijde van het onderzoeksgebied). De freatische grondwaterstand Blz. : 11
was in deze periode dus ongeveer het gemiddelde van het open waterpeil en de stijghoogte van het eerste watervoerend pakket. Een paar geleden zijn door de gemeente verspreid over de wijk meer dan 100 peilbuizen geplaatst, ook nabij de uitgevoerde inspectieputten. Over het algemeen wordt in deze peilbuizen de ondiepe grondwaterstand onder de deklaag van klei gemeten. Een overzicht van de gemeten waarden in 2014 zijn opgenomen in figuur 3-9. Figuur 3-9: Grondwaterstanden in 2014 nabij inspectieputten 1 t/m 10 Uit de resultaten blijkt dat in 2014 de grondwaterstand varieerde van ca. NAP -1,8 a -2,2 m, waarbij de laagste waarden zijn gemeten in de zomerperiode en het relatief droge najaar. De hoogte waarden zijn gemeten in de natte winterperiode. Het patroon is hierbij bij alle putten vergelijkbaar, waarbij er duidelijk sprake is van een correlatie met de gemeten neerslag (door de gemeente lokaal bepaald) en grondwaterstanden. Blz. : 12
4. INTEGRALE ANALYSE ONDERZOEKSRESULTATEN 4.1. Funderingsinspecties Er zijn in totaal 10 funderingsinspecties ter plaatse van woningen binnen het onderzoeksgebied uitgevoerd, alsmede 1 locatie ter plaatse van een voormalige school. De locaties van de inspectieputten (ter plaatse van de woningen) zijn gekozen op basis van 2 criteria: een zo groot mogelijke droogstand van de paalkoppen in combinatie met een zo goed mogelijke verspreiding over de bouwstromen binnen het onderzoeksgebied. Op deze wijze wordt een representatief beeld van de gevolgen van de droogstand op de paalkoppen verkregen. Een overzicht van de 10 locaties (ter plaatse van de woningen) met bijbehorende karakteristieken is gepresenteerd in tabel 4-1 en grafisch in figuur 4-1 en bijlage 10. Tabel 4-1: overzicht locaties funderingsinspecties Locatie Adres Locatie put Aantal vrijgegraven palen 1 Gebr. Marisstraat 19 (huurwoning) 2 Gebr. Marisstraat 36 (huurwoning) 3 Jan Tooropstraat 1 (huurwoning) 4 Derkinderen-straat 29 (koopwoning) 5 Jan Steenstraat 133 (huurwoning) 6 Leo Gestelstraat 1 (koopwoning) 7 Dick Ketstraat 4 (koopwoning) 8 Jan Sluijterstraat 21 (koopwoning) 9 Johannes Bosboomstraat 23 (koopwoning) 10 Jan Voermanstraat 15 (koopwoning) Uitvoeringsdatum Zijgevel 3 Di 29 april (ochtend) Voorgevel 2 Ma 12 mei Zijgevel 3 Di 29 april (middag) Zijgevel (oprijlaan naar garage) 3 Ma 28 april/ do 14 aug Bijzonderheden I.c.m. vocht- en zuurstofmeters in achtertuin (vanaf mei 2014) I.c.m. vocht- en zuurstofmeters (vanaf sep 2014) Voorgevel 2 Di 13 mei I.c.m. trillings-onderzoek* Zijgevel (voor de aanbouw) 3 Do 1 mei voorgevel 2 Wo 21 mei I.c.m. vocht- en zuurstofmeters bij buren nr. 2 (vanaf sep 2014) Voorgevel 2 Wo 14 mei I.c.m. trillings-onderzoek voorgevel 2 Wo 30 april bij de buren op nr. 21 zijn vochten zuurstof-meters in de voortuin geplaatst (vanaf mei) Zijgevel 3 Do 15 mei (oprijlaan naar garage) School Jan Steenstraat nvt 7 4 februari * daarnaast is ook trillingsonderzoek uitgevoerd tpv woonblok Jan Steenstraat 81-93 De funderingsinspecties zijn uitgevoerd conform de F 3 O/CURNET/SBR richtlijn Onderzoek en beoordeling van houten paalfunderingen onder gebouwen van september 2012. Er zijn echter meer houtmonsters genomen dan de richtlijn aangeeft, met als doel een beter inzicht te verkrijgen in de effecten van de droogstand op de paalkoppen. Per paalkop zijn 2 houtmonsters genomen op zo kort mogelijke afstand onder de onderzijden van de betonopzetters (in het algemeen 10 cm). Blz. : 13
Figuur 4-1: Locaties uitgevoerde funderingsinspecties De resultaten van de funderingsinspecties geven het volgende beeld: - alle funderingsconstructies functioneren visueel gezien goed met uitzondering van locaties 4 en 10, waarbij visueel gezien de constructie redelijk tot goed functioneert vanwege aangetroffen haarscheurtjes en/of niet-centrale plaatsing van de palen onder de betonbalk; - de paalkopdiameter van de houten palen varieerde van 160 tot 220 mm; - de houtkwaliteit van de buitenste schil ter plaatse van de paalkoppen blijkt licht aangetast, uitgaande van een gemiddelde gemeten indringing van circa 5 tot maximaal 20 mm; - het niveau van de onderzijde van de betonopzetters varieerde van circa NAP -1,25 tot -1,8 m (en bij de school tot NAP -2 m), de gemeten grondwaterstanden (in 2014) op circa NAP -1,8 a -2,2 m. Aangezien alle houtmonsters op circa 0,1 m onder het niveau van de betonopzetters zijn genomen, betekent dit dat vrijwel alle houtmonsters zich boven de grondwaterstand bevonden; - het maaiveldniveau bevond zich op circa NAP +0,4 tot +0,7 m, wat betekent dat de bovenzijde van de houten palen zich gemiddeld zo n 2 m onder maaiveldniveau bevinden; - in alle gevallen, met uitzondering van de locatie aan de Dick Ketstraat 4, is over deze 2 m een kleilaag aangetroffen van 0,5 tot 1,25 m dikte. De houten palen staan over het algemeen in een zandlaag. Blz. : 14
4.2. Houtonderzoek Uit de resultaten van het houtonderzoek van de 7 palen ter plaatse van de voormalige school aan de Jan Steenstraat kan het volgende worden geconcludeerd. Er zijn alleen vuren palen aangetroffen. Het vochtgehalte in alle palen duidt op sterke droogstand en ondanks het lage vochtgehalte is er slechts beperkte bruinrot- en bacteriële aantasting waargenomen die zich echter niet tot een dunne buitenste schil beperkt. Uit aanvullend onderzoek naar de druksterkte en stijfheid kunnen de volgende conclusies worden getrokken. Er is geen verband geconstateerd tussen de mate van aantasting en de druksterkte. Dit geeft aan dat de mate van schimmelaantasting zoals die in de heipalen is waargenomen beperkt is en geen negatief effect heeft op de sterkte en van de palen. Bij verhoging van de grondwaterstand zal de druksterkte iets verminderen. De vermindering in druksterkte door de vochtopname is echter zo gering, dat deze niet onder het niveau zal komen waarmee gerekend wordt voor het bepalen van de sterkte van een houten paalfunderingsconstructie. Voorwaarde hierbij is dat het aantastingsniveau van de palen niet verandert. Uit het paalhout zijn daarnaast op verschillende plaatsen schimmels geënt. Op basis van de microscopische aantastingsbeelden is geprobeerd om net achter de plaats waar de laatste aantasting is waargenomen, houtstukjes te nemen om hieruit schimmels te isoleren. Na determinatie is een schimmel van het geslacht Clonostachys is aangetroffen. Dit zijn geen houtaantastende schimmels en de aanwezigheid in het heipaalmonster moet als vervuiling vanuit de bodem in het hout worden gezien. Dit betekent dat in geen van de houtmonsters levende houtaantastende schimmels aanwezig waren. Uit de resultaten van het houtonderzoek ter plaatse van de 10 woningen kan het volgende worden geconcludeerd: - op grond van de gevonden houtstructuur kan geconcludeerd worden dat er 11 palen grenen en 14 palen vuren zijn - een grenen paal uit put 3 bestaat bijna geheel uit spinthout. Bij de overige grenen palen werd steeds ook kernhout waargenomen; - opvallend is dat in alle putten behalve put 3 en 4 slechts één houtsoort is gevonden. in de putten 1, 6, 7, 8 en 9 werden alleen vuren palen aangetroffen en in de putten 2, 5 en 10 werden alleen grenen palen gevonden; - in alle palen komt bruinrotaantasting voor behalve in de palen van put 10 daar is bruinrot afwezig of slechts zeer beperkt aanwezig en ook in één paal van put 4 is bruinrot afwezig; - de mate van bruinrot aantasting varieert van sterk tot weinig en de sterk aangetaste schil is afwezig of beperkt tot de buitenste 10 mm. Alleen in de palen 1 en 2 van put 3, palen 1 en 2 van put 5 en paal 2 uit put 9 is de sterk aangetaste schil breder; - opvallend is verder het grillige bruinrot aantastingsbeeld in paal 2 van put 2, paal 3 van put 4, paal 2 van put 6, paal 2 van put 7 en palen 1 en 2 van put 9. Bij deze palen verloopt de bruinrot aantasting niet gelijkmatig over de paaldiameter; - er is nergens een relatie tussen de bruinrotaantasting en de kern-spintgrens. De bruinrot heeft kunnen ontstaan in periodes waarin voldoende zuurstof rondom en in de palen aanwezig was. Opvallend is dat er in geen van de palen softrot is waargenomen. In tegenstelling tot bruinrotschimmel kunnen softrotschimmels al met weinig zuurstof hout aantasten. Mogelijk is de omgeving te droog voor softrotaantasting. Erosie-bacterieaantasting komt minder voor dan de bruinrotaantasting. Opvallend is dat de paal 2 van put 5 en palen 2 en 3 van put 10 alleen of vrijwel alleen door erosie-bacteriën zijn Blz. : 15
aangetast. In paal 1 van put 1 en alle palen van put 3 komt erosie-bacterieaantasting in combinatie met bruinrot voor maar de bacteriële aantasting is altijd beperkter en zit in het buitenste hout. De overgang van aangetast hout naar gezond hout verloopt in de monsters, aangetast door bacteriën, gradueel, dit duidt op actieve aantasting. De bacteriële aantasting komt nergens tot aan de kern-spintgrens behalve bij paal 2 van put 5. De bacteriële aantasting heeft kunnen ontstaan in periodes waarin voldoende water in de paal aanwezig was maar geen of zeer beperkt zuurstof. Bij aanwezigheid van zuurstof worden bruinrotschimmels actief, wat remmend werkt op de bacteriële houtaantastende activiteit, gezien hun lage concurrentiekracht. Uitgaande van de gemeten houtvochtgehaltes en het feit dat de huidige grondwatersituatie al lang stabiel is op een laag niveau, zouden de palen in de afgelopen decennia sterk door schimmel moeten zijn aangetast. Het microscopisch onderzoek laat zien dat dit duidelijk niet het geval is. Het lijkt erop dat zuurstof in de bodem schaars of afwezig is, waardoor de aantasting door schimmel tot stilstand is gekomen. Wordt de huidige situatie in de grond rondom de palen niet veranderd, dan is de verwachting dat de bacteriële aantasting met eenzelfde snelheid als in de afgelopen decennia verder gaat. 4.3. Zuurstof- en vochtmetingen Vanaf begin mei vinden metingen plaats ter plaatse van de Jan Tooropstraat 1 (put 3) en Johannes Bosboomstraat 23 (put 9), en aanvullend vanaf begin september ter plaatse van de Derkinderenstraat 29 (put 4) en Dick Ketstraat 4 (put 7). De concentratie van zuurstof wordt gemeten in de (zand)bodem nabij de palen waar ook de houtmonsters zijn genomen en waar sprake is van een permanent vochtige omgeving (maar over het algemeen wel boven de grondwaterstand). De meetresultaten zijn samengevat in figuur 4-2, waarbij de redoxpotentiaal (in mv) als functie van de tijd ter plaatse van de 4 locaties zijn gepresenteerd. De redoxpotentiaal in goed beluchte grond ligt op +400 mv en bij een redoxpotentiaal lager dan +150 mv is over het algemeen geen schimmelgroei meer mogelijk. Blz. : 16
Figuur 4-2: Meetresultaten indirecte zuurstofmetingen Figuur 4-2 laat zien dat de redoxpotentiaal in drie van de vier locaties aan het einde van het zomerseizoen is gedaald tot de waarde die past bij sulfaatreducerende omstandigheden. Ook de stabiele ijzer-reducerende omstandigheden aan de Tooropstraat 1 zijn sterk gedaald. De chemische omzettingsprocessen zijn traag maar desondanks vertoont de redoxpotentiaal een grote spreiding in de tijd. Dit komt overeen met andere meetresultaten in de literatuur. De waarden van -400 mv zijn echter onverwacht zeer laag. De bacteriële activiteit die dit kan veroorzaken zou aanleiding kunnen zijn tot nader onderzoek. Mogelijk is de zeer lage redoxpotentiaal een deel van de verklaring voor de waargenomen stabiele houtkwaliteit. Op basis van de metingen is zichtbaar dat op alle 4 locaties vrijwel zeker geen schimmelhoutafbraak kan plaatsvinden omdat de redoxpotentiaal daarvoor te zeer gedaald is. De situatie aan de Tooropstraat is stabieler dan die aan de andere drie locaties. De sulfaatreducerende redoxpotentiaal zou het mogelijk moeten maken om H 2 S te kunnen ruiken, echter die is niet waargenomen. De aangetroffen kleuren in de bodemopbouw ter plaatse van de putten bevestigen het geschetste beeld. De palen zijn in veel gevallen omringd door een grijze (anaerobe) bodemkleur in een verder minder grijze omgeving. Daaruit blijkt dat de paal zelf voor een deel heeft geleid tot verbruik van zuurstof en verlaging van de redoxpotentiaal tot diep ijzer- Blz. : 17
reducerende omstandigheden (gele kleur). Gebrek aan (voldoende) dynamiek in het bodemlucht-bodemwater systeem leidt tot een uitputting van zuurstof en andere oxiderende stoffen. Na het bereiken van deze omstandigheden ligt het voor de hand dat verdere afbraak niet plaats kan vinden. 4.4. Synthese De belangrijkste onderzoeksresultaten zijn samengevat in tabel 4-2, waarbij per locatie gegevens over de fundering, bodemopbouw, waterstanden en mate van aantasting zijn gepresenteerd. Tabel 4-2: Locaties inspectieputten met karakteristieken fundering, bodemopbouw, grondwaterstanden en mate van en type aantasting in vuren/ grenen palen Locatie put** Adres 1 (ZO) Gebr. Marisstraat 19 (huurwoning) 2 (ZO) Gebr. Marisstraat 36 (huurwoning) 3* (ZO) Jan Tooropstraat 1 (huurwoning) 4* (ZO) Derkinderenstraat 29 (koopwoning) 5 (ZO) Jan Steenstraat 133 (huurwoning) 6 (W) Leo Gestelstraat 1 (koopwoning) 7* (W) Dick Ketstraat 4 (koopwoning) 8 (N) Jan Sluijterstraat 21 (koopwoning) 9* (N) Johannes Bosboomstraat 23 (koopwoning) Type palen 3 vuren palen 2 grenen palen 2 grenen palen 1 vuren paal 2 grenen palen 1 vuren paal 2 grenen palen 3 vuren palen 2 vuren palen 2 vuren palen 2 vuren palen Paalkopdiameter [mm] 180 tot 200 160 tot 190 Onderzijde betonopzetters [m NAP] Gws in 2014 [m NAP] Ca. -1,25-1,8 a - 2,1 Ca. -1,3-1,8 a - 2,1 170 Ca. -1,4-1,8 a - 2,1 150 Ca. -1,5-1,8 a - 2,1 200 Ca. -1,7-1,8 a - 2,1 170 Ca. -1,6-1,8 a - 2,1 170 tot 190 170 tot 190 180 tot 190 180 tot 220 180 tot 200 Ca. -1,5-1,9 a - 2,2 Ca. -1,6-1,8 a - 2,1 Ca. -1,6-1,8 a - 2,1 Ca. -1,8-1,9 a - 2,2 Ca. -1,8-1,8 a - 2,2 Dikte deklaag (klei) [m] Gem. indringing (max) [mm] 1,2 5 tot 8 (10) Type aantasting *** BR + EB (weinig sterk) 1,2 5 (5) BR (weinigmatig) 0,9 5 tot 12 (15) BR + EB (weinig matig sterk) 0,9 5 (5) BR + EB (weinig sterk) 1,2 5 (5) BR + EB (weinig matig sterk) 1,2 5 (5) BR (matig) 1,25 5 (5) BR + EB (weinig matig sterk) 0,5 5 tot 8 (10) Geen klei 5 tot 13 (20) 0,9 5 tot 10 (10) 0,5 5 tot 8 (10) BR (weinig sterk) BR (weinig matig) BR (weinig matig - sterk) BR (weinig matig sterk) Blz. : 18
Locatie put** Adres 10 (N) Jan Voermanstraat 15 (koopwoning) Type palen 3 grenen palen school Jan Steenstraat 7 vuren palen Paalkopdiameter [mm] 180 tot 190 180 tot 210 Onderzijde betonopzetters [m NAP] Gws in 2014 [m NAP] -1,5 a -1,75-1,8 a - 2,2-1,9 a -2,0-1,9 a - 2,0 * i.c.m. zuurstof- en vochtmetingen ** N=noordelijk gelegen in projectgebied, W=westelijk, ZO=zuidoostelijk *** BR= bruinrotschimmel, EB= erosiebacterie (weinig matig sterk) Dikte deklaag (klei) [m] Gem. indringing (max) [mm] 1,1 5 tot 12 (15) 0,7 tot 1,0 5 tot 13 (15) Type aantasting *** BR + EB (weinig matig sterk) BR + EB (weinig matig sterk) Opvallend is dat er tijdens de uitvoering van inspectieput 7 ter plaatse van de Dick Ketstraat tot een diepte van circa 2,2 m geen klei is aangetroffen. Wel was sprake van kleiig zand. Mogelijk heeft hier in het verleden, dus voor aanleg van de wijk, een sloot gelegen, die met zand is opgevuld. Op basis van ter beschikking gestelde dwarsdoorsnedes van voormalige sloten (als voorbeeld, zie figuur 4-3) blijkt dat, uitgaande van een voormalig polderpeil van NAP -0,85 m en een slootdiepte van circa 0,5 m de onderzijde van het opvulzand op circa NAP -1,35 zal hebben gelegen. Aangezien de onderzijde van de deklaag op sommige locaties op circa NAP -1 m is aangetroffen, is het mogelijk dat ter plaatse van voormalige sloten in bepaalde delen van de wijk geen deklaag bestaande uit klei aanwezig is. Waardoor hier mogelijk geen sprake is van water- en zuurstofremming. Uit het ter beschikking gestelde voormalige slotenpatroon blijkt echter dat alle funderingsinspecties niet hier zijn uitgevoerd (ook niet ter plaatse van de Dick Ketstraat, zie figuur 4-4), en derhalve het effect hiervan vooralsnog niet kan worden beschouwd. Figuur 4-3: Dwarsdoorsnede sloot Blz. : 19
Dick Ketstraat 4 voormalige sloot Figuur 4-4: Slotenpatroon ter plaatse van inspectie put 7 (Dick Ketstraat 4) Uit de in tabel 4-2 gepresenteerde gegevens blijkt verder dat er geen correlatie is te vinden tussen de karakteristieken van de fundering, bodemopbouw, grondwaterstanden en mate van en type aantasting. Wel blijkt dat ter plaatse van het noordelijk (put 8 t/m 10) en westelijk deel (put 6 en 7) van de projectlocatie de gemeten indringing in de palen over het algemeen wat groter te zijn ten opzichte van het zuidoostelijk deel van de wijk. Dit geldt ook met name voor de type aantasting en dikte van de aangetaste schil ter plaatse van het noordelijk deel, vooral ook omdat juist hier de onderzijde van de betonopzetters relatief laag is gelegen, en derhalve de droogstand beperkt is tot hooguit enkele decimeters. Wel is in het verleden hier waarschijnlijk de grondwaterstand lager geweest. Blz. : 20
5. BEANTWOORDING ONDERZOEKSVRAGEN 5.1. Algemeen Door de opdrachtgever is een lijst met onderzoeksvragen opgesteld. De vragen zijn ingedeeld in de volgende thema s en worden in de volgende paragrafen nader beantwoord: - Vragen 1 t/m 12: hoe verloopt het schimmelproces (relatie tussen intrinsieke waarde grond, schimmelproces en gevolgen voor de palen)? - Vragen 13 t/m 14: wat is het tempo van schadeontwikkeling (paalrot) bij de houten palen? - Vragen 15 t/m 16: wat is de huidige conditie van de houten palen? - Vragen 17 t/m 19: welke kennis en technieken zijn momenteel beschikbaar? 5.2. Verloop schimmelproces (vraag 1 t/m 12) Vraag 1: wat is de normale levensduur van het gebruik van houten funderingspalen in Nederland? Wanneer een houten paalfundering goed is ontworpen, goed is uitgevoerd, de juiste houtsoorten en houtkwaliteiten zijn gebruikt, het hout altijd onder water staat en er geen extra belasting op de palen komt, dan is de levensduur van zowel grenen als vuren palen minimaal 100 jaar ( veilige ondergrens) en in de praktijk enkele honderden jaren. Bij grenen palen speelt met name het aandeel spint een belangrijke rol alsmede de waterdynamiek. Grenenhout mag sinds de jaren 70 van de vorige eeuw niet meer worden gebruikt voor heipalen, aangezien het spinthout gevoeliger voor bacteriële aantasting is dan het spinthout van vuren, dennen, lariks en Douglas. De meeste waarschijnlijke oorzaak hiervan is waarschijnlijk de hogere waterdoorlatendheid van het spinthout van grenen, waardoor de waterdynamiek in het spinthout van grenen hoger kan zijn dan bij de andere houtsoorten. Vraag 2: wat zou onder de gegeven omstandigheden (bodemgrondslag, bodemstructuur, grondwaterstand, grondwaterkwaliteit en gebruikte funderingsmethode) in Woerden de levensduur van de houten fundering? Of valt dit niet zo te zeggen, en waarom dan niet? Gezien de aangetroffen omstandigheden (langdurige droogstand) in combinatie met grenen en vuren palen zou meer aantasting verwacht zijn, waarbij mogelijk zelfs de palen min of meer volledig weggerot zouden kunnen zijn door softrotschimmels. En zouden de palen onvoldoende sterk zijn om de belasting vanuit de constructie te kunnen dragen, met schade en instabiliteit van de woningen als gevolg. Deze verwachting geldt echter voor paalkoppen die zich bevinden in een kunstmatig aangebrachte zandophoging. Ter plaatse van het onderzoeksgebied bevinden de paalkoppen zich in natuurlijke afzettingen van de Oude Rijn bestaande uit een deklaag van klei op zand. Blijkbaar verhindert deze bodemopbouw transport van zuurstof waardoor schimmelaantasting tot stilstand is gekomen. Blz. : 21
Op basis van de resultaten van het funderingsonderzoek kan de houten paalfundering conform de F30-richtlijn als ruim voldoende worden geclassificeerd, waarbij sprake is van een restlevensduur van minimaal 25 jaar. Indien er sprake is van ongewijzigde omstandigheden, waarbij er geen schimmelaantasting plaatsvindt door onvoldoende zuurstof, en uitgaande van een maximale bacteriële aantasting van maximaal 0,3 mm/ jaar zal naar verwachting over een periode van minimaal 50 jaar sprake zijn van voldoende paaldraagkracht zonder belastingverhoging of -wijziging. Echter formeel gezien kan deze termijn van 50 jaar op basis van de huidige F3O-richtlijn niet worden afgegeven. Vraag 3: wat voor schimmels zijn op of in de palen aanwezig en in welk ontwikkelingsstadium bevinden deze zich? In de houtstructuur van de paal zijn aantastingspatronen gevonden van houtaantastende schimmels. Het aantastingspatroon is niet ernstig, zit vooral in de buitenste millimeters van de paal maar komt voor over een groot deel van de paallengte. Er is ook schimmelweefsel in het hout gevonden. Uitentingen van dit schimmelweefsel liet zien dat het merendeel van dit weefsel niet meer leefde. Op een plek is wel levend weefsel gevonden, maar hierbij ging het niet om een houtaantastende schimmel. Vraag 4: wat is de fysische/chemische/biologische samenstelling van de bodem en het grondwater? Beperken tot parameters die van invloed zijn op de schimmelontwikkeling (o.a. hypothese Arie Haasnoot tijdens de Innovatiemiddag Schilderskwartier d.d. 12 september 2013). Hierin meenemen dat uit de gebiedsscan (bron provincie Utrecht) blijkt dat in het gebied verhoogde concentraties aan chloorkoolwaterstoffen, aromaten, MTBE en bestrijdingsmiddelen worden gemeten. Ook worden verhoogde concentraties van macroparameters aangetoond (ammonium, fosfaat, carbonaat). Op basis van de beschikbare gegevens over de grondwaterkwaliteit ter plaatse van de projectlocatie blijkt dat het grondwater in het westelijk deel van de wijk (zie ook figuur 5-1) verontreinigd is als gevolg van een lekkage bij een tankstation ten noorden van de splitsing Reitveld/ Rembrandtlaan. De bodemverontreiniging betreft minerale olie, aromaten en Methyl-tert-butylether (MTBE). De aanwezige bodemverontreiniging heeft zich vervolgens via het grondwater verspreid in de richting van de in de diepe ondergrond gelegen grondwaterwinputten van Oasen ten noorden van het projectgebied. Als gevolg daarvan werd in 2004 grondwater met sterk verhoogde concentraties aan MTBE (de snelst verplaatsende component van genoemde stoffen door de bodem) aangetroffen tot aan de Vincent van Goghlaan. Door verdunning, natuurlijke afbraak en de tijdelijke beheersmaatregel, is de contour van sterk verontreinigd grondwater ten opzichte van de situatie in 2004 afgenomen. Blz. : 22
Figuur 5-1: verontreiniging grondwater (in rood) (bron: gemeente, datum niet bekend) Op basis van de actualisatie grondwaterverontreiniging (situatie najaar 2011) wordt sterk verontreinigd grondwater aangetoond tot voorbij de Dick Ketstraat. De watervervuiling bevindt zich echter op enige diepte en zowel tijdens de uitvoering van de funderingsinspecties ter plaatse van de Dick Ketstraat nr. 4 als Leo Gestelstraat nr. 1 is geen vervuiling aangetroffen. Dit geldt ook bij het houtonderzoek. Naar verwachting staat wel een deel van de houten paalfundering in verontreinigd grondwater. Uiteindelijk is gekozen voor een sanering waarbij er sprake is van beheersing van de bron in combinatie met het afvangen van de pluim. Hierdoor kan de grondwaterstand lokaal tot 10 cm worden verlaagd. Aangezien er onder de deklaag sprake is van een zuurstofarm milieu en de afwezigheid van houtaantastende schimmels, zal dit geen gevolgen hebben voor het normale aantastingsproces van de houten paalfunderingen. Vraag 5: welke invloed hebben deze stoffen op het metabolisme en het schimmelontwikkelingsproces van de houtrotschimmel en bij welke concentraties neemt de kwantitatieve ontwikkeling van aanwezige houtrotschimmels in de funderingspalen af? De meeste genoemde verontreinigde stoffen hebben in principe een fungicide (schimmelwerende) werking in hout en dus geen negatieve invloed op het metabolisme en schimmelontwikkelingsproces. Maar ammonium en fosfaat kunnen door de inbreng van stikstof juist de schimmelactiviteit stimuleren, wat ook geldt voor bepaalde bestrijdingsmiddelen, zoals lindaan. Op basis van de lintvoegwaterpasmetingen blijkt echter dat op deze locatie geen sprake is van zichtbare schade. En de zuurstofmetingen ter plaatse van de Dick Ketstraat tonen aan dat ook hier sprake is van een zuurstofarm milieu waarbij de ontwikkeling van schimmels niet aan de orde is. Blz. : 23
Vraag 6: als er sprake is van schade (paalrot) wat is dan de belangrijkste triggerfactor? Er zijn twee soorten aantastingspatronen in het hout gevonden, de ene veroorzaakt door schimmels en de andere veroorzaakt door bacteriën. Bacteriële aantasting van houten heipalen is een normaal verouderingsproces en komt in alle houten heipalen voor. Meestal beperkt bacteriële aantasting zich tot de buitenste millimeters van de paal en in deze situatie kunnen houten heipalen zich eeuwen lang bevinden, we noemen de aantasting dan niet actief. Er zijn echter situaties waarin bacteriële hout aantasting wel actief kan zijn en dit heeft te maken met water beweging in het hout. Is water beweging mogelijk in het hout dan blijft de bacteriële aantasting actief. Water beweging in het hout heeft te maken met de omgeving waarin de paal zich bevindt en de openheid van de houtstructuur. Over het algemeen heeft het buitenste deel van een stam (spint) een open structuur, maar bij grenen is deze structuur zeer open en daarmee is grenen dan ook gevoelig voor bacteriële aantasting. Het beeld wat is aangetroffen in deze wijk in Woerden voldoet volledig aan het beeld wat we kennen van bacteriële aantasting. Dus in de grenen palen is in het spint bacteriële aantasting waargenomen en daar waar alleen bacteriële aantasting in het hout is waargenomen is de snelheid van ernstige aantasting met circa 0,3 mm/jaar vergelijkbaar met situaties die we kennen. Schimmelaantasting kan alleen plaats vinden wanneer er voldoende zuurstof aanwezig is en de waargenomen patronen van schimmelaantasting laten zien dat er langdurig rondom de palen een zuurstof tekort is geweest. Vraag 7: als er geen schade is welk beschermingsmechanisme is dan van toepassing? De palen die onderzocht zijn laten minder schade zien dan verwacht. Een aantal oorzaken die verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor deze verminderde schade kunnen worden uitgesloten (de palen waren niet verduurzaamd, de palen zijn niet volledig waterverzadigd gebleven waardoor er zuurstof in de paal zou zijn gekomen, er lijkt geen antagonistische schimmel in het hout te zitten). De aanwezigheid van een lokale bodemverontreiniging vormt geen beschermende werking.. Een mogelijkheid die onderzocht is, is de afwezigheid van zuurstof in en rondom de paal ondanks het feit dat de palen gedroogd zijn. Het kan zijn dat er een stagnerende luchttoevoer is waardoor zuurstof rondom de palen verbruikt wordt met name door micro-organismen anders dan houtaantastende schimmels. Deze hypothese is door de (indirecte) zuurstofmetingen bevestigd, waarbij sprake is van een dusdanig laag zuurstofgehalte waarbij de ontwikkeling van schimmels niet aan de orde is. Dit lage zuurstofgehalte (nabij de palen) wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van de zuurstofremmende kleilaag boven de palen. Vraag 8: verstoort infiltratie van (on)gezuiverd oppervlaktewater of rioolwater de samenstelling van de bodem en het grondwater dusdanig dat het schimmelproces verandert? Mogelijk is er bij een waterstroming sprake van meer bacteriële aantasting vanwege de continue aanvoer van zuurstof en afvoer van afvalstoffen. In geïnfiltreerd water zit van nature weinig zuurstof, dus de kans op aantasting is niet zo groot. Wel dienen de infiltrerende voorzieningen op een dusdanige wijze te worden geïnstalleerd, dat de zuurstofremming van de aanwezige kleilaag niet aangetast raakt. Ter volledigheid wordt opgemerkt dat de aanwezigheid van fosfaat of nitraat in rioolwater en geïnfiltreerd water zoveel mogelijk dient te worden voorkomen, aangezien deze voedingsstoffen voor schimmels zijn. Vraag 9: tot nu toe kan incidenteel zuurstof bij een houten paal komen als gevolg van het inmeten van de onderkant van de betonopzetter of bij technisch onderzoek naar de kwaliteit Blz. : 24
van een houten paal. Experts geven aan dat dit niet schadelijk is omdat het maar van korte duur is maar is dit echt zo? Zuurstof activeert houtaantastende schimmels, maar als de zuurstoftoevoer na het technisch onderzoek weer wordt afgesloten, dan zullen de houtaantastende schimmels slechts tijdelijk actief zijn. Bij het opvullen van de inspectieputten is de bodemopbouw zoals aangetroffen weer hersteld (de uitkomende grond is in dezelfde volgorde wordt teruggelegd als voor het ontgraven) en zal de water- en zuurstofremmende functie van de aanwezige kleilaag behouden blijven. Niet bekend is of bij eerdere door derden uitgevoerde inspectieputten dezelfde methode is toegepast. Vraag 10: experts zeggen dat als de houten palen onder water staan (bijvoorbeeld door infiltratie) het schimmelproces stopt. De palen blijven dan behouden. Is dit echt zo? En hoever moet dan de houten paal onder water staan ter behoud van de palen (ook rekening houden met verschillende constructiemethoden (beton- of penopzetters)? Volgens welke NEN? De diffusiesnelheid van zuurstof door water is zo laag dat houtaantastende schimmels hierbij niet kunnen groeien. Indien houten palen onder water staan, dan stopt dus het schimmelproces voor zover aanwezig. Onder deze omstandigheden kunnen wel houtaantastende bacteriën actief zijn. De snelheid van houtaantastende bacteriën is laag, < 1 mm/jaar. De onderzochte palen zijn zoals verwacht gedeeltelijk door bacteriën in de buitenkant aangetast. Opvallend is wel dat de schil met bacteriële aantasting bij vijf palen aan de punt dikker is dan aan de paalkop. In de huidige NEN-normen is geen eis te vinden over de benodigde waterdekking. In de Richtlijn voor Funderingen van Gebouwen (RFG) uit 1985 (voorloper van de geotechnische normen NEN 6740, 6743 en 6744 en nu NEN9997-1 ) staat aangegeven dat de bovenkanten van de houten palen op 0,4 m beneden de laagste grondwaterstand moeten worden aangelegd. De F3O richtlijn beoordeelt 0,2 m waterdekking als voldoende en 0,05 tot 0,2 m als klein. Vraag 11: is er tijdens het heien klei meegesleept rond de palen? En geeft deze voldoende bescherming door het aantrekken van vocht en afsluiten van zuurstoftoetreding? Het meeslepen van klei tijdens het heien is niet waarschijnlijk. De heien van houten palen gebeurt grondverdringend, waarbij de grond met name naar buiten wordt gedrukt en dus niet naar beneden. En mocht dit toch gebeuren, dan is er sprake van een lokaal verschijnsel en kan deze klei onvoldoende bescherming van de paal bieden om eventuele aantasting te remmen. Vraag 12: welke literatuur onderbouwd conclusies en aanbevelingen? Er is tot op heden geen literatuur bekend over de remming van de schimmelaantasting van hout als gevolg van onvoldoende zuurstof door de aanwezigheid van een ondiepe, voldoende dikke kleilaag. Blz. : 25
5.3. Tempo schadeontwikkeling (vraag 13 en 14) Vraag 13: op basis van de laboratoriumanalyses per paal een uitspraak doen over ernst van de aantasting, de oorzaak (de historie of archief en het omringende milieu) en het verloop in de toekomst Er van uitgaande dat op het moment van plaatsing de gehele houten paal onder water zat, zal er in de beginperiode geen schimmelaantasting hebben opgetreden en is het natuurlijke proces van bacteriële aantasting in alle palen gestart. Er vanuit gaand dat rond 1980 (toename onttrekking, zie ook figuur 3-5, en verlaging grondwaterstanden, zie figuur 3-8) ineens een deel van de palen droog stond, veranderde de aantastingssituatie. De water verzadigde palen verloren zoveel water dat er lucht met zuurstof in de palen kwam. In deze omgeving worden bruinrot schimmels actief. Dit soort schimmels zijn altijd en overal aanwezig en komen tot activiteit wanneer de omgeving voor hen gunstig is: schoon en vochtig hout met aanvoer van zuurstof door de lucht. De situatie was zodanig dat softrotschimmel die waterverzadigd hout aantasten maar minder concurrentiekrachtig zijn dan bruinrotschimmels zich niet konden ontwikkelen. Blijkbaar verloor het hout snel water zodat bruinrotschimmels actief konden worden. Na verloop van tijd raakte de zuurstof op en waarmee dan ook de schimmelaantasting stopte. Omdat schimmelweefsel enige tijd onder ongunstige omstandigheden kan overleven en omdat er geen levend weefsel van houtaantastende schimmels is gevonden heeft het zuurstofgebrek zich jaren geleden voor gedaan en is er ook geen nieuw aanbod van zuurstof in recentere tijden rondom de paal geweest. Indien de situatie zich niet wijzigt zal er geen uitbreiding van de schimmelaantasting optreden en zal bacteriële aantasting zich langzaam uitbreiden, bij grenen palen met een snelheid van circa 0,3 mm/jaar voor ernstige aantasting en voor vuren palen op een veel lagere snelheid. Vraag 14: waar ligt het kritisch moment dat palen zodanig zijn verzwakt/aangetast dat ze niet meer voldoen aan de eisen voor wat betreft draagkracht? Het onderzoek naar de sterkte van het hout laat zien dat de palen niet in sterkte zijn afgenomen ondanks de beperkt in het hout aanwezige aantasting. Bij de constructieberekening van de funderingsconstructie zal in de ontwerpfase van de woningen zijn uitgegaan van de sterkte van waterverzadigd hout. De waarden die nu in het sterkteonderzoek zijn vastgesteld liggen veelal boven de waarden voor waterverzadigd hout. Dit komt omdat de palen door droogstand een lager vochtgehalte hebben gekregen dan wat verwacht mag worden in waterverzadigd hout en droger hout heeft een wat grotere sterkte. Het omhoog brengen van het grondwaterniveau zal de palen dus iets in sterkte laten afnemen maar dit heeft geen negatief effect op de stabiliteit van de fundering (ten minste wat betreft de sterkte van het hout), omdat deze niet onder de waarde zal uitkomen zoals die zijn gehanteerd bij de constructieberekening. Indien de huidige situatie onveranderd zal blijven is de verwachting dat ook in de komende decennia geen verlies aan sterkte van de houten palen zal ontstaan. De aantasting die ontstaat door bacteriële aantasting zal in de huidige situatie zich wel verder uitbreiden. Het microscopische onderzoek laat zien dat de maximale snelheid van aantasting door bacteriën alleen, rond 0,3 mm/jaar ligt en de berekeningen naar de stabiliteit van de funderingen laten zien dat het vele decennia / eeuwen zal duren voor de afname in paaldiameter zo ver gevorderd is dat de stabiliteit in gevaar komt. De restlevensduur van de palen is afhankelijk van de belasting op de palen. Bij een rekenwaarde van de belasting van 100 kn (wat hoogst waarschijnlijk een bovengrens is) en een maximale rekenwaarde van de druksterkte van Blz. : 26
10,8 N/mm 2 is een houtdoorsnede van 9260 mm 2 nog toereikend. Dit komt overeen met een diameter van ca. Ø110 mm. Ter info: de gemeten paalkopdiameters tijdens het funderingsonderzoek varieerden van 160 tot 220 mm. Hierbij dient te worden opgemerkt dat wanneer de aantasting de kernhoutgrens bereikt, de aantasting zich niet meer zal uitbreiden en de houtkwaliteitsafname vanaf dat moment is gestopt. Bovengenoemde analyse is van toepassing op grenen palen. De meeste palen zijn echter van vuren hout, waar de mate van bacteriële aantasting nog geringer is dan hierboven genoemd. Wanneer zuurstof echter de palen kan bereiken in de situatie dat de palen droogstaan, dan kan in de komende jaren ernstige draagkrachtverlies worden verwacht. Wanneer de grondwaterstand wordt verhoogd en de palen volledig onder water staan, kunnen de palen onder water worden aangetast door bacteriën, maar de aantastingssnelheid hiervan zal nooit boven de eerder bepalende waarden uitkomen. 5.4. Huidige conditie palen (vraag 15 en 16) Vraag 15: een representatief aantal houten palen technische onderzoeken met de appelboormethode. De monsters over de hele lengte van bast naar hart onderzoeken op aantasting, houtkwaliteit (spint, dichtheid, druksterkte) en vochtgehalte. Op basis van deze gradiënten uitspraken doen over de ernst van de aantasting, de oorzaak en het verloop in de toekomst. Een uitspraak over de ernst van de aantasting, de oorzaak en het verloop in de toekomst is reeds gepresenteerd bij het antwoord van vraag 13. Wat betreft de representativiteit van het onderzoek het volgende. De locaties van de inspectieputten zijn op een zorgvuldige wijze gekozen, uitgaande inspectieputten in verschillende bouwstromen (bouweenheden) verspreid over de wijk waarbij naar verwachting de aantasting het grootst zou moeten zijn vanwege de ongunstige combinatie van het grondwaterniveau (relatief laag) en het niveau van de onderzijde van de betonopzetter (relatief hoog). Hierdoor zou op deze locaties de aantasting het grootst moeten zijn en kan worden beredeneerd dat de situatie op andere locaties (waar geen inspectieputten zijn gegraven) vergelijkbaar of minder ernstig zijn. De uitkomsten van dit onderzoek kunnen derhalve als representatief worden beschouwd. Vraag 16: een afspraak maken over toegestane onzekerheidsmarge voor besluitvorming (aantal palen en conclusies naar aanleiding van analyses). Gezien de omvang van het aantal inspectieputten en het houtonderzoek kan worden gesteld dat de onzekerheidsmarge wat betreft de resultaten van het onderzoek naar onze mening zeer beperkt zal zijn. De kans dat op andere locaties een ander (ongunstiger) beeld zal worden aangetroffen is nagenoeg nihil. De onzekerheid wordt met name bepaald door het wel/ niet aanwezig zijn van de afsluitende kleilaag boven de paalkoppen. Blz. : 27