Waterdichtheid

In veel gevallen worden diepwanden toegepast om een droge ontgraving in een diepe bouwput mogelijk te maken. De onderkant van de diepwand wordt in dat geval in een vrijwel waterondoorlatende grondlaag geplaatst, of er wordt op andere wijze een onderafdichting gerealiseerd. De diepwand doorsnijdt veelal wel watervoerende grondlagen.

Diepwanden betreffen in de grond gevormde wanden. De wijze waarop het beton wordt aangebracht en de beperking dat er geen verdichting kan worden toegepast, betekent dat er niet dezelfde kwaliteitseisen kunnen worden gesteld, zoals gelden voor in bekisting gestorte wanden. Daarnaast zijn er diverse invloeden volgend uit de details van aansluitingen. De term waterdichtheid moet in verband daa®mee eigenlijk worden gelezen als waterremmendheid.

De kwaliteit van diepwandbeton binnen een wapeningskorf die is voorzien van een tremiebuis zal veelal hoger zijn dan benodigd. Door het relatief hoge cementgehalte en de heersende vloeistofdruk tijdens en direct na het stortproces wordt een goede homogeniteit bereikt binnen de wapeningskorf met bijbehorende druksterkte. In de dekkingzone ligt dit echter anders. De betonstroming hier wordt sterk beïnvloed door de weerstand veroorzaakt door de wapeningsdichtheid en tevens door de beperkte breedte van de dekkingszone. Hoe groter de wapeningsdichtheid en hoe smaller de dekking des te groter de weerstand. Door deze weerstand ontstaat niet alleen het risico op bentonietinsluitingen, maar zal ook de verdichting van het beton door de vloeistofdruk minder zijn. Ook zal, m.n. bij doorlatende grondlagen, enige bleeding en/of filtratie al tot porositeit in de buitenste zone leiden. In de dekkingszone is de betonkwaliteit dus minder, vooral in de buitenste zone met een dikte van enige centimeters. Dit moet in acht worden genomen bij de keuze van ontwerpdikte dekkingszone. De levensduur van de constructie wordt immers bepaald door de aanwezige dekking op de wapening van voldoende kwaliteit.

De dikte en porositeit van de buitenste zone is ook bepalend hoe water zich op het oppervlak zal manifesteren in de gebruiksfase. Naast mogelijke lekkage als gevolg van de uitvoering en aansluitdetails van constructieonderdelen, staan diepwanden immers bekend om zichtbare vochtplekken. En porositeit leidt tot capillaire werking. Vochtplekken manifesteren zich meestal op het onderste niveau van de ontgraving, waar grondwater optrekt of nabij de voegen.

Tijdens het ontgraven ontstaan onder de Nederlandse omstandigheden met een gewoonlijk hoge grondwaterstand en –stijghoogte, grote waterdrukverschillen tussen de beide zijden van de diepwand. De diepwand moet dan voldoende waterdicht zijn, zodat geen ontoelaatbare lekstroom door de diepwand kan ontstaan.

De onder normale omstandigheden optredende hoeveelheid lekwater is enerzijds afhankelijk van de omgevingsaspecten zoals waterdoorlatendheid van achterliggende grondlagen en de waterdruk in deze lagen. Daarnaast spelen de kwaliteit van de gerealiseerde diepwand en de voegen een belangrijke rol. De doorlatendheid van het diepwandbeton zelf zal, mede gelet op de dikte van een diepwand, meestal zeer klein zijn. In de richtlijnen bemalingen van de VMM [82] wordt bijvoorbeeld een doorlatendheid van 10^-8 m/s voorgesteld voor het beton waaruit de wand bestaat. De doorlatendheid van de complete wand is meestal veel ongunstiger, omdat deze grotendeels zal worden bepaald door lekkage via de voegen, ter hoogte van defecten en/of via aansluitdetails.

Om een verband aan te brengen tussen gebruik van de middels diepwanden gecreëerde ondergrondse ruimte en maatregelen die in het ontwerp moeten worden meegenomen is er behoefte aan een classificatie. Gebaseerd op de herziene Oostenrijkse richtlijn voor dichte diepwanden [13] kan een classificering van acceptabel lekwater worden aangenomen zoals weergegeven in tabel 2.

Ter plaatse van diepwandvoegen vinden doorgaans de meeste problemen plaats t.a.v. waterdichtheid. Maar zoals hierboven beschreven kan water op meerdere plaatsen binnendringen en op meerdere wijzen zichtbaar zijn. In de praktijk zullen lekkagedebieten echter moeilijk meetbaar zijn.

Beoordeling van de waterdichtheid moet plaatsvinden na ontgraven tot einddiepte aan de binnenzijde van de wand en na schoonmaken c.q. schoonspuiten van het oppervlak. Uit de omschrijvingen in tabel 2 is al duidelijk dan lichte lekkage onvermijdelijk is bij diepwanden.

Bij vochtplekken kan dit variëren van een donkere aftekening tot zichtbaarheid van druppels op het oppervlak. Van lekkage is sprake als deze druppels coaguleren en een waterstroom vormen. Een eenvoudige proef hiervoor is om een hand op het oppervlak te leggen en te zien of dit leidt tot frequent naar beneden vallen van waterdruppels. Dit is een praktische methode in de beoordeling of er sprake is van lekkage of vochtdoorslag. Er wordt in de Oostenrijkse richtlijn ook kwantitatieve waarden genoemd voor de lekkage, maar uit andere richtlijnen is bekend dat dit in de praktijk zeer moeilijk meetbaar is. Opvangen van langs een wand naar beneden stromend water is moeilijk te meten. Dit geldt zowel bij zeer kleine hoeveelheden (druppels) als bij een gestage stroming. Daarbij geldt voor lekkage in een voeg bij de vloer dat deze zowel van boven als ook van onderaf kan worden gevoed!

Om bovenmatige waterproblemen te voorkomen zijn er ook aanvullende eisen te stellen aan ontwerpuitgangspunten en –details. In de Oostenrijkse richtlijn wordt gesteld dat bij een maatgevende waterkerende hoogte van maximaal 5 m hoogstens gebruiksklasse 1 haalbaar is, tot 10 m waterkering GK2 en tot 15 m GK3.

Om dit te bereiken wordt geadviseerd de volgende eisen in het ontwerp te hanteren:

Voor wanden met een zichtfunctie of waar een hoge vochtigheid niet gewenst is in de gebruiksfase wordt bij diepe constructies regelmatig gekozen om hier een tweede wand aan de binnenzijde te vervaardigen. Hierbij kan worden gekozen voor een spouwconstructie tussen de wanden, waarbij de 2^e wand als voorzetwand wordt uitgevoerd. Bij deze oplossing moet het eventuele lekwater tussen de wanden worden afgevoerd, bijvoorbeeld middels een afvoergoot naar een pompkelder, om te voorkomen dat zich waterdruk zou opbouwen tussen de beide wanden. Alternatief kan de 2^e wand ook als constructief en waterdicht element worden ingezet, dusdanig dat de belasting uit de waterdruk volledig kan worden opgenomen en afgedragen. De laatste oplossing kan forse constructieve consequenties hebben, bijvoorbeeld in de vorm van fixering met in de diepwand in te boren ankers. De bepaling van de dichtheidsklasse en het ontwerp en de uitvoering van een dergelijke onafhankelijke vloeistofdichte secundaire barrière dient dan te geschieden volgens de principes van de EN 1992-3. Tevens wordt verwezen naar Technische Voorlichting 247 van het WTCB.

Indien om economische redenen niet wordt gekozen voor een tweede wand dan zal dit moeten worden afgewogen tegen het risico van gevolgkosten voor het dichten van lekkages, bijvoorbeeld d.m.v. injecties.

Lekkages zijn met injecties redelijk succesvol te bestrijden, mits uitgevoerd door een vakkundige aannemer, maar veelal arbeidsintensief. Zo zal bij een lekkage door een voeg deze vaak over de gehele hoogte behandeld moeten worden. Soms meerdere malen. De kosten van injecties achteraf zijn in het algemeen dusdanig dat daarmee op voorhand rekening moet worden gehouden.

Het verminderen van vochtdoorslag door het oppervlak is nog lastig te bestrijden en bijna nooit volledig. Vochtige plekken zijn daarom bijna inherent aan diepwanden. Daarbij wordt de aanwezigheid sterk beïnvloed door de heersende temperatuur en de vochtigheid. In de open lucht, zeker onder direct zonlicht zijn ze vaak minder aanwezig, terwijl in gesloten constructies in een vochtige atmosfeer en weinig ventilatie vochtplekken al snel door condensatie kunnen ontstaan. Bij de beoordeling moet dus mede rekening worden gehouden met de omstandigheden in de gebruiksfase.

Lekkages afkomstig van bovenaf, inclusief door de aansluiting tussen de wand en de kopbalk of dak of komend van beneden het ontgravingsniveau horen niet tot lekkages door de diepwand. Het voorkomen hiervan dan wel de behandeling achteraf horen tot het algemene ontwerp van de constructie. Zeker watertoetreding van onderaf is een bekend fenomeen bij bouwkuipconstructies. Deze manifesteren zich meestal na gereedkomen van de vloerconstructie wanneer de bemaling is beëindigd. Aansluitingen van vloeren op wanden zijn in dat opzicht berucht bij kelderconstructies. Naast krimpeffecten van beton is vaak onvoldoende schoonmaken van de stortvoegen de oorzaak van problemen.

Daarnaast worden bouwkuipwanden gekenmerkt door verticale onderbrekingen, variërend van damwandsloten tot diepwandvoegen. Diepwandvoegen zijn nooit geheel gesloten door o.a. verhardings- en temperatuurkrimp. Als de voeg hier niet adequaat tegen wordt behandeld, werkt de voeg als een verticale drain.

De meest adequate behandeling tegen waterproblemen is daarom het plaatsen van een voorzetwand met een goot om water af te voeren naar een pompkelder. Bij zeer strenge eisen moet het storten van een 2^e wand aan de binnenzijde worden overwogen.

Zoals eerder gesteld moet de diepwand te allen tijde dusdanig waterdicht zijn, dat geen grote lekstroom door de diepwand kan ontstaan.

Als er toch een dergelijke lekstroom optreedt, kan dit van invloed zijn op de totale grondwateronttrekking. In veel gevallen zal voor het project waarvan de diepwand deel uitmaakt sprake zijn van een vergunning voor het onttrekken van grondwater, waarin rekening moet zijn gehouden met de verwachte hoeveelheid lekwater. Indien deze hoeveelheid aanzienlijk groter is dan verwacht, wordt niet meer voldaan aan de vergunningsvoorwaarden, waardoor in extreme gevallen zelfs de continuïteit van het project in gevaar zou kunnen komen.

Indien extra bemalingscapaciteit moet worden ingezet, vanwege lekkage, is sprake van overschrijding van de bruikbaarheidsgrenstoestand (2).

Aanzienlijke lekkage geeft tevens risico op zandtransport naar de bouwkuip, dat tot catastrofale verzakkingen in de omgeving kan leiden.