Uitvoering diepwand - Uitvoeringsaspecten

Uitvoering diepwand

NEN-EN 1538 [29] geeft voorschriften voor de uitvoering van diepwanden. In [15] wordt een aantal punten uit deze norm gegeven. Ook NVN 6724 “Voorschriften Beton - In de grond gevormde funderingselementen van beton of mortel”.[34] geeft aanwij-zingen voor de uitvoering van diepwanden. Verder wordt verwezen naar DIN 4126 “Ortbeton-Schlitzwände. Konstruktion und Ausführung” [24], SBR Funderingen [43], hoofdstukken A3460, A4500 en B4700 en naar [58]. Daarnaast is er een CUR-aanbe-veling “A76 Rekenregels voor diepwanden”

• Installatie diepwand, algemeen

  Bij een diepwand wordt met behulp van grijpers of een frees een sleuf tot de gewenste diepte gegraven. De sleuf wordt met behulp van een bentonietsuspensie in stand gehouden. Vervolgens wordt wapening in de wand ingelaten en wordt de bentoniet vervangen door betonmortel. Ook kunnen prefab elementen neergelaten worden. Het vervaardigen van de diepwanden zelf geschiedt geluids- en trillingsarm. Het oppervlak van de diepwand is bij goede uitvoering betrekkelijk vlak. De wand kan uitstulpingen vertonen als gevolg van het weggraven van puin in de bodem dat zich voor een gedeelte buiten het gegraven profiel bevond. De dikte van de diepwand is afhankelijk van het materieel en bedraagt 0,4 à 2,0m, zie hoofdstuk 7. De sleuflengte is onder andere afhan- kelijk van de plaatselijke omstandigheden (belendende bebouwing, stijghoogte grondwater) en varieert van circa 2,0m tot 8,0m. In bebouwde omgeving dient in verband met de sleufstabiliteit de sleuflengte beperkt te worden. Een grote lengte kan alleen worden gerealiseerd met een zogenaamd meergangspaneel (waarbij eerst om en om een paneel wordt gegraven en vervolgens pas de tussenliggende, waarna het meergangspaneel wordt volgestort) en is alleen toepasbaar bij afwezigheid van belendende funderingen. De diepte van de sleuf is “onbeperkt” doch ook afhankelijk van het te gebruiken materieel en kan 30m en meer bedragen.

  

  Ten einde de overlast voor de omgeving te beperken (minder verkeer en minder vervuiling) en het proces te versnellen als gevolg van het continue graafproces kan overwogen worden gebruik te maken van een verticaal hangende cutter (diepwand- frees). Momenteel is hiervoor echter nog de inbreng van buitenlandse aannemers benodigd.

• Ruimtebeslag bouwterrein

  Bij de uitvoering van een diepwand is meer ruimte vereist dan bij een enkele damwand. Benodigd zijn een graafkraan, een hulpkraan (voor het plaatsen en trekken van de voegbuizen/-mallen, het inhangen van de wapening en het storten van de betonmortel) en een bentonietcentrale.

  De benodigde werkbreedte op de dijk is onder meer afhankelijk van de graafmethode. Bij gebruik van speciaal voor diepwanden ontwikkelde platte grijpers die in een normale dragline worden gehangen is voor het opstellen van de graafdragline, loodrecht op de te graven wand, een vlak terrein van circa 6m breed nodig. Zoals in hoofdstuk 7 is vermeld is, bij inzet van standaard materieel, voor de uitvoering een strookbreedte van circa 10 à 12m breed nodig, rekening houdend met de afstand tot de belendende bebouwing.

  Daarnaast moet gerekend worden met de ruimte (orde van grootte 30m2, zie [12]) voor de bentoniet centrale, waar de voorraadsilo’s en het regeneratiebassin staan opgesteld. Naast de ruimte die hiervoor nodig is, zijn ook grote hoeveelheden proceswater nodig hetgeen overlast voor de omgeving kan geven.

• Ondergrond (grondsoort, puin, oude funderingen, riolen, enzovoort)

  Aandacht dient te worden besteed aan de aanwezigheid van puin, oude funderingen, oude riolen en dergelijke in de ondergrond. De stabiliteit van de sleufwand kan in gevaar gebracht worden indien puin of funderingen in de bodem zich voor een gedeelte buiten het te graven profiel bevinden. Obstakels dienen met zware beitels verbrijzeld te worden en vervolgens te worden weggegraven.

  Vrijwel elke grondsoort is succesvol te penetreren. De beperkingen worden opgelegd door het openhouden van de sleuf. Vooral zeer waterdoorlatende (grind)lagen (of oude riolen en dergelijke) of zeer slappe verdringbare (veen)lagen kunnen problemen geven. Van dit laatste zal in het geval van dijken nauwelijks sprake zijn, daar de lagen als gevolg van de ophoging ten behoeve van de dijk reeds flink zijn voorbelast.

• Maatvoering

  Het tracé van de diepwand wordt vastgelegd door middel van geleidebalken. Deze kunnen in het werk worden gestort. Soms wordt gebruik gemaakt van prefab elementen. Meestal worden de geleidewanden na vervaardigen van de diepwand weer verwijderd, tenzij één van de geleidewanden gecombineerd wordt met een goot voor kabels en leidingen.

• Afvoer van grond

  Bij de fabricage van diepwanden wordt grond ontgraven die met vrachtauto’s moet worden afgevoerd van de bouwplaats, in dit geval de kruin van de dijk. De grond is vermengd met resten van de bentonietsuspensie.

• Sleufstabiliteit

  Aan de sleufstabiliteit dient speciale aandacht te worden besteed. Door in de ontgraven sleuf een overdruk ten opzichte van de aanliggende grond te creëren, wordt afschuiven van de grond in de sleuf verhinderd. De overdruk wordt gerealiseerd door de sleuf te vullen met een zware vloeistof (bentonietsuspensie) die tot een hoger niveau wordt opgezet dan de stijghoogte van het grondwater in de verschillende lagen.

  De sleufstabiliteit wordt bepaald door de sleuflengte, de stijghoogte van het grondwater, gronddruk omringende grond, het niveau en het volumiek gewicht van de bentonietsu- spensie en de bovenbelasting naast de sleuf door belendende bebouwing en door (bouw)verkeer. Voor het maken van de diepwand is een zo groot mogelijke sleuflengte gewenst. Gegeven de randvoorwaarden, met name de belendende bebouwing, kan een voldoende hoge veiligheidsfactor veelal echter alleen bereikt worden door de sleuflengte te beperken. In DIN 4126 is een berekeningsmethode voor de sleufstabiliteit gegeven inclusief de te hanteren veiligheidsfactor (>1,1 zonder bebouwing, >1,3 in geval van bebouwing).

  Opmerkingen

  Bij het recente ontwerp van een diepwand als dijkversterking te Hardinxveld- Giessendam is op basis van stabiliteitsberekeningen een sleuflengte van 3,0m voorge- schreven, welke om en om (discontinu) gegraven dienen te worden. Verder resulteerden deze berekeningen in minimale afstanden van het werkverkeer tot de sleuf (3m of meer), waarbij er vanuit is gegaan dat het materieel niet naast de open sleuf wordt geplaatst, maar ter weerszijden van de sleufeinden.

  Ondanks een voldoende hoge veiligheidsfactor is enige zakking van het naast gelegen maaiveld en van belendende funderingen onvermijdelijk, zie onder andere [44] (db1, Clough and O’Rourke 1990 en Peck 1969) waarin naast een diepwand met een lengte van 20m een maaiveldzakking in de orde van 5 à 15 mm is aangegeven.

  Om de invloed op de omgeving zoveel mogelijk te beperken, dient de betonmortel te worden gestort op dezelfde dag dat de sleuf wordt gegraven. Het open laten staan van een sleuf gedurende een nacht of een weekend wordt ten zeerste afgeraden.

• Stabiliteit talud naast de sleuf

  Bij een diepwand nabij de kruin van een waterkering dient naast het afschuiven van een grondmoot in de sleuf ook gekeken te worden naar het zijdelings wegdrukken van het talud van de dijk door de druk van de bentonietsuspensie in de sleuf. De voor de stabi- liteit van het naast de sleuf aanwezige dijktalud ongunstigste situatie is als de sleuf gevuld is met betonmortel. De stabiliteit dient gecontroleerd te worden door middel van cirkelvormige glijvlakken volgen de Methode Bishop in de situatie met nog niet verharde betonmortel. Daarnaast dient de stabiliteit van de grondmoot van het talud naast de sleuf bekeken te worden bij afschuiving langs een horizontaal recht glijvlak.

  Indien een geleidewand aanwezig is dient ook afschuiving langs een horizontaal recht glijvlak langs onderkant geleidewand in beschouwing te worden genomen. De bovenge- noemde stabiliteitsberekeningen kunnen ook met PLAXIS worden uitgevoerd.

• Bentonietsuspensie

  De zuurgraad van de bentonietsuspensie is bepalend voor de algehele toestand ervan. Doorgaans wordt aangehouden 7 ≤ pH ≤ 12. Afhankelijk van de te doorgraven grondlagen (zuurgraad en zoutgehalte) zal de pH-waarde merkbaar kunnen veranderen en daarmee de thixotrope eigenschappen van de suspensie. Bij een te hoge pH-waarde zal de suspensie uitvlokken. In dat geval wordt aan de suspensie natriumbicarbonaat toegevoegd.

  De bentonietsuspensie wordt kort voor het beton storten ververst totdat het zandgehalte beneden een bepaalde maat is gekomen, bijvoorbeeld 4% (NEN-EN 1583 [29]).

  Beïnvloeding begroeiing door gemorste bentoniet-suspensie

  Bij diepwandinstallatie is enige vervuiling van de omgeving door gemorste bentoniet- suspensie onvermijdelijk met mogelijk nadelige gevolgen voor de aanwezige begroeiing. Bij een goede uitvoering zullen de gevolgen voor de omgeving beperkt zijn zodat dit aspect de toepassing van een diepwand als dijkversterking niet in de weg hoeft te staan.

• Wapeningskorf

  De wapeningskorf dient een grote vormvastheid te bezitten in verband met het inbrengen in de sleuf, mede gezien de veelal grote diepte van de diepwand in een dijk. Daarnaast is het van belang de wapeningskorf zoveel mogelijk te stroomlijnen zodat deze zo min mogelijk een obstakel vormt voor het omhoog vloeiende beton. Dit leidt tot de volgende aanbevelingen (zie onder andere [58] en [24]):

  • dagmaat tussen verticale wapeningsstaven ten minste 70mm

  • dagmaat tussen horizontale wapeningsstaven ten minste 140mm

    Deze aanbevelingen leiden tot een wijdmazig net van staven met een relatief grote diameter.

• Voegafwerking

  Zie het gestelde in paragraaf 9.3.

• Beton storten

  Tijdens het stortproces dient het betonmortelverbruik in relatie tot het betonpeil in de stortsleuf bijgehouden te worden. Zodoende kunnen eventuele onregelmatigheden in het verbruik worden geconstateerd. Deze kunnen duiden op een grillige gatvorm, mogelijk veroorzaakt door onvoldoende stabiliteit tijdens het graven vanwege grind- lagen en/of riolen. Ook kan een overmatig betonmortelverbruik duiden op zijdelingse verdringing van slappe grondlagen. Voor het storten zijn de volgende aspecten van belang:

  • De zetmaat van de betonmortel moet groter dan 200mm zijn.

  • Het mengsel moet een zo groot mogelijke verwerkbaarheid hebben. Riviergrind verdient de voorkeur boven gebroken steenslag. Door toevoeging van fijn zand of tras wordt de kans op ongewenste ‘bleeding’ verkleind bij een relatief hoge water- cement-factor.

    Om een goede vulling van het diepwandpaneel te bereiken moet er voldoende capaciteit aanwezig zijn zodat continu kan worden gestort.

    

• Supervisie en monitoring tijdens uitvoering van de diepwand

Daar een diepwand in een dijk zich geheel onder het maaiveld bevindt zijn de mogelijk- heden voor kwaliteitsonderzoek achteraf beperkt. Het grootste deel van de controle vindt derhalve plaats tijdens de uitvoering. De belangrijkste keuringen en metingen die tijdens de uitvoering moeten worden gedaan, zijn:

• bentonietsuspensie: volumieke massa, viscositeit, zandgehalte, pH-waarde, filtraat- water en cakedikte;

• diepwandsleuf: dieptemeting en verticaliteit;

• beton: wapening en betonmortel;

• omgeving: stijghoogte grondwater in de verschillende grondlagen, monitoring belendende bebouwing, waaronder nauwkeurigheids-waterpassingen.