Bemalingssystemen en -technieken

Bij het ontwerp van de bemaling en de systeemkeuzes (configuratie) is onderscheid te maken tussen de volgende bemalingssystemen:

De toepasbaarheid en het bereik van de verschillende bemalingssystemen is schematisch weergegeven in figuur 30.

Open bemaling

Het doel van een open bemaling is het opvangen en wegpompen van vrij toestromend grond- en hemelwater. Het water is afkomstig uit de taluds, put of sleufbodem van een veelal open ontgraving, of uit lekkage door damwandsloten. Een open bemaling zorgt in eerste instantie voor betere, drogere, werkomstandigheden in een bouwput of sleuf.

Een open bemaling kan worden toegepast wanneer de bodem van de bouwput of sleuf bestaat uit slecht doorlatend materiaal of bij een sterk gelaagde bodemopbouw. Vooral in die situaties en onder omstandigheden waarin een geringe toestroming van grondwater wordt verwacht. Toepassing van een open bemaling is alleen mogelijk bij voldoende stabiliteit van de taluds en bodem van de bouwput of sleuf. Is deze stabiliteit er niet, dan bestaat het gevaar dat ter plaatse van het uittredende grondwater, het grondlichaam verweekt of gronddeeltjes uitspoelen. Uitspoeling of verweking kan nadelige gevolgen hebben voor de draagkracht van de bouwput- of sleufbodem en de stabiliteit van de taluds.

Maak bij de toepassing van open bemaling gebruik van vuilwaterpompen, klok- of dompelpompen om het toestromende grond- en hemelwater af te voeren. Leid het af te pompen grond- en hemelwater via greppels of ondiep gelegen drains, aangelegd onder een verhang, naar verzamelpunten. Het verzamelpunt kan een ingegraven pompput zijn, of een lagergelegen punt in de bouwput of sleuf. Ook is het mogelijk een ondiep gelegen drain met een blinde zuigdrain of met behulp van een inhanger rechtstreeks op een bovengrondse pomp aan te sluiten. De laatste methode wordt veel toegepast bij lasgaten of kabelmofverbindingen in kabel en leidingsleuven.

Wanneer de ondergrond van een bouwput of sleuf bestaat uit slecht doorlatend materiaal, kan de begaanbaarheid van de put- of sleufbodem soms onvoldoende zijn om de vereiste werkzaamheden uit te kunnen voeren. De begaanbaarheid kan verbeterd worden door het toepassen van grondverbetering of het aanbrengen van een drainerende zandlaag. Leg vervolgens drains in de grondverbetering of onder de drainerende zandlaag. Die zandlaag heeft een dikte van minimaal 0,30 meter om voldoende buffercapaciteit te hebben. Vul de drainsleuven waarin de drains zijn gelegd aan met goed doorlatend zand of drainagezand. Er ontstaat zo een direct contact tussen de opgevulde drainsleuven en de drainerende zandlaag op de bodem van de bouwput of sleuf. Houd met het verdichten van grondverbeteringen rekening met de aanwezigheid van drains in de laag grondverbetering. Bij toepassing van drainagezand en/of grof aanvulzand in drainsleuven wordt een minder hoge verdichtingsgraad behaald vanwege de materiaaleigenschappen en samenstelling van de desbetreffende zanden.

Horizontale ribbeldrainbuizen zijn meestal vervaardigd van PVC, PE- of PP-kunststoffen en voorzien van rijen perforaties. De blinde ribbeldrainbuizen hebben geen perforatierijen en worden algemeen toegepast bij uitstroomvoorzieningen. Alleen de blinde ribbeldrainbuizen van PP- of PE-materiaal zijn, vanwege de ringstijfheidswaarde, in te zetten als zuigbuis bij een vacuümbemaling. Een te lage ringstijfheidsklasse of een te grote onderdruk kan de blinde drain plat zuigen. De geperforeerde ribbeldrainbuizen zijn veelal voorzien van een omhulling. De omhulling bestaat uit enkel een filterkous, kokosvezels of een omhulling van polypropyleenvezels. De filterdichtheid van het omhullingsmateriaal is met een O90-waarde aangegeven. De basis voor deze waarde is de filterdichtheid per omhulling, aangeduid met een micronwaarde. De O90-waarde is de maatgevende waarde voor de poriëngrootte en daarmee de zanddichtheid. Veel voorkomend zijn bijvoorbeeld de omhullingen met polypropyleenvezels O90 pp450 en O90 pp700. Intreding van zand of andere materialen (ijzerslib) in het omhullingsmateriaal of de ribbeldrainbuizen zelf kan leiden tot verstoppingen of vervuilingen, zoals een visuele verontreiniging bij de lozing van het vrijkomend grondwater.

Wanneer de bodem van de ontgraving erg slap is, bestaat het gevaar dat de grondverbetering of de aanvullende drainerende zandlaag in de slappe grond wegzakt. Dit kan voorkomen door de toepassing van een waterdoorlatend en drukverdelend geotextiel op de bodem van de aan te vullen bouwput of sleuf. Als er een sterke vervorming of zetting van de slappe grondlagen wordt verwacht, zijn andere aanvullende maatregelen noodzakelijk.

Horizontale bemaling

Horizontale bemaling kan om uiteenlopende redenen worden toegepast bij bouwputten en leidingsleuven. Horizontale vacuümbemalingen kunnen ook worden toegepast bij versnelde consolidaties, bouwrijpmaak projecten en de ontwikkeling van industrieterreinen. Vaak wordt een horizontale bemaling ingezet bij een matig tot slecht doorlatende en/of sterk gelaagde bodemopbouw.
Breng de horizontale ribbeldrainbuizen, kortweg drains, aan met graafmachines of speciale draineermachines (kettinggravers). Over het algemeen is er bij horizontale sleufbemalingen sprake van één onttrekkingsdrain midden onder de sleufbodem, al dan niet voorzien van een zandopvulling. Afhankelijk van de sleufbodembreedte, uitvoeringsmethode of keuzes vanuit de ontwerpfase, kan er sprake zijn van inzet van meerdere strengen horizontale bemaling.

De diameter en de maximaal toe te passen strenglengte per drainsleuf is afhankelijk van onder andere de doorlatendheid van de bodem en de te verpompen hoeveelheid grondwater (aandrang of m³ per uur). Houd, afhankelijk van de lengte van de drain, rekening met een beperkt dieptebereik van de horizontale bemaling door leidingweerstanden en de zuighoogte. Voer het door de horizontale bemaling aangetrokken grondwater, via een ongeperforeerde (blinde) zuigbuis en een daarop aangesloten vacuümpomp af naar een lozingspunt.

Het toepassen van horizontale bemaling heeft zowel voor- als nadelen. De grondwaterstand in de omgeving van een horizontale drain onder vacuüm verlaagt sneller dan met een systeem bestaande uit verticale vacuümfilters. Dit geldt met name voor ondiepe watervoerende lagen met een beperkte laagdikte waarbij de toestromingscapaciteit van verticale vacuümfilters is beperkt.

Het toepassen van een horizontale bemaling beperkt de hinder aan het maaiveld door inzet van appendages zoals zuigleidingen (verticale systemen) en de aanwezigheid van de daarop aangesloten verticale vacuümfilters.

Drains die onder een bouwput- of sleufbodem zijn aangebracht, liggen doorgaans tot maximaal 1 meter onder het ontgravingsniveau. Afhankelijke van de bodemgesteldheid zijn zij wel of niet voorzien van een (drain)zandopvulling om de toestroming te bevorderen. Maak in bepaalde situaties met een verminderde toestroming gebruik van doorstroomregelaars (drainpotten) om de volumestromen te reguleren en daarmee een gelijkmatige afpomping te garanderen.

Toepassing van meerdere strengen horizontale bemaling kan ten opzichte van een verticaal systeem en afhankelijk van de hart-op-hartafstand tussen de onderlinge strengen, het waterbezwaar met circa 30 procent reduceren. Dit geldt helemaal wanneer bij de aanwezigheid van weerstandbiedende (stoor)lagen onder de bouwkuipbodem een horizontale bemaling binnen een waterremmende constructie (damwand, csm-wand enzovoort) is toegepast. Het toestromende grondwater wordt hierdoor tot een minimum beperkt.

Indien er veel obstakels in de ondergrond aanwezig zijn, zoals kabels- en leidingen, oude paalfundaties, grindnesten of keien, kan het de voorkeur hebben een verticaal bemalingssysteem toe te passen. Dat geldt ook als er door horizontale bemaling hinder is bij het aanbrengen van nieuwe fundatiepalen of als onwenselijke grondontspanning ontstaat door het ingraven van drains.

In een gelaagd profiel bij open ontgravingen van sleuven of bouwputten kunnen stabiliteitsproblemen optreden, wanneer grondwater via zandige tussenlagen uit de taluds treedt. Dit kan voorkomen worden door onder andere door de bodemlagen te doorsnijden en een drainsleuf aan te brengen die is voorzien van goed doorlatend materiaal. Afpomping van het toestromende grondwater kan na het aanbrengen plaatsvinden om stabiliteitsproblemen te voorkomen (zie voor stabiele ontgravingen ook CROW-publicatie 335 ‘Werken met stabiele grond’ [2]).

Houd er bij een gelaagd profiel wel rekening mee dat de dan verstoorde bodemopbouw niet meer te herstellen is. Voorkom een verstoring van de grondlagen onder de funderingselementen (ongewenste grondontspanning) indien de te bouwen constructie op staal wordt gefundeerd. Bij een fundering op staal moet mogelijk de drainsleuf (opnieuw) voldoende worden verdicht, een andere ligging van de drains worden gekozen of een verticale bemaling worden toegepast. Wanneer het gevaar voor opbarsten van de bouwputbodem bestaat, ondersteun dan de horizontale bemaling met een spanningsbemaling die onder de scheidende lagen is aangebracht. Let op dat in een dergelijke situatie de waterremmende bodemlagen tijdens het aanbrengen van een horizontaal systeem niet doorbroken worden. Bij doorbreken ontstaat kortsluiting met de diepere watervoerende lagen of soms met andere waterpartijen (kwalitatief) die horizontaal liggen ten opzichte van elkaar.

De horizontale bemaling bestaat meestal uit een toepassing van flexibele ribbeldrainbuizen met een diameter van 80 of 100 millimeter. Pas ze omhuld toe om dichtslibbing en/of verzanding van de drains te voorkomen (zie eerdere uitleg omhullingsmogelijkheden). De maximale praktisch toegepaste aanlegdiepte is bij voldoende manoeuvreerruimte voor een draineermachine, circa 2,5 tot 6 meter. Enkele moderne draineermachines halen onder bepaalde omstandigheden maximaal een diepte van circa 8 à 9 meter.

Verticale bemaling

Binnen de verticale bronnering is er een onderscheid tussen zwaartekrachtbemaling (verticale open bemaling) en vacuümbemaling. In de praktijk wordt met deze beide systemen maximaal een verlaging tot ongeveer 5 à 6 meter behaald in combinatie met bovengrondse bemalingspompen. Gebruik deepwellbronnen voorzien van onderwaterpompen of een bemaling in trappen wanneer grotere verlagingen gewenst zijn. In een aantal situaties kan het verlaagd opstellen van de pomp(en) eveneens uitkomst bieden. Pas een spanningsbemaling toe om in (semi-)gespannen watervoerende lagen de stijghoogte te verlagen om opbarsten van de bouwputbodem te voorkomen. Gebruik bij bouwkuipen, waarbij sprake is van een opgesloten en onder waterspanning (druk) staande watervoerende laag (opsluiting door damwanden enzovoort), ‘ontlastfilters’ voor het eenmalig laten afnemen van de waterspanning tijdens graafwerkzaamheden.

Zwaartekrachtbemaling

Pas zwaartekrachtbemalingen met name toe in doorlatende bodems waar het grondwater gemakkelijk naar het filter toe kan stromen of bij een gelaagde bodemopbouw. Bij een zwaartekrachtbemaling zijn de filters van boven open en staan ze in direct contact met de atmosfeer. Aan de filters wordt via een haalbuis (of 'inhanger') grondwater onttrokken en door het verschil in waterstand binnen en buiten het filter stroomt onder invloed van de zwaartekracht het grondwater naar het filter toe. De filters zijn met een slang (streng) verbonden aan een zuigleiding waar bijvoorbeeld een centrifugaal- of (dubbelwerkende) plunjerpomp aan verbonden is.

Zwaartekrachtbemalingen zijn goed toepasbaar wanneer de ondergrond bestaat uit een gelaagde bodemopbouw. Doorbreek storende lagen door filters met een volledige omstorting aan te brengen. Er zijn ook filters met vaste geprefabriceerde omstorting en soms worden drainbuizen als 'filter met omstorting' toegepast (zogenaamde drainfilters). De filters of open bronnen zijn vaak over de gehele lengte geperforeerd en voorzien van een haalbuis die zodanig diep in het filter is gehangen, dat er geen lucht kan worden aangezogen. Zaag de onderzijde van de haalbuis schuin af om te voorkomen dat de haalbuis zich aan de putbodem kan vastzuigen.

De diameter van een verticaalfilter of open bron is meestal 50 à 100 millimeter tot (maximaal) 150 millimeter (2" à 4" tot 6") met een boordiameter van 100 tot 300 millimeter (4"-12"). Breng kleinere diameters eventueel met wateroverdruk aan. Check voorafgaand aan de installatie of de wijze van installatie (methode) overeenkomt met de op dat moment geldende actuele regelgeving.

De inhangers zijn, afhankelijk van de filterdiameter, 38 tot 60 millimeter (1,5"-2,4"). De filterperforatie en de filteromstorting kunnen tot aan het maaiveld worden aangebracht. Bepaal de lengte van de verticale filters door de bodemopbouw. Voor het goed functioneren van de verticale filters is een omstorting met filtergrind van de juiste samenstelling gewenst. In een zeer goed doorlatende bodem is een filteromstorting niet altijd per se noodzakelijk. Wanneer de verticale filters met wateroverdruk geplaatst zijn, is het aanbrengen van een filteromstorting niet in alle gevallen goed mogelijk. Sommige bemalers gebruiken dan verticale filters met een drainomhulling of vooraf geprepareerde verticale filters met een filterpack (aangeplakt filtergrind).
Het aantal benodigde verticale filters en/of open bronnen is situatie-afhankelijk. Zo ook de variabele onderlinge afstand vanaf 1 tot maximaal 4 à 6 meter bij verticale filters en circa 8 meter bij de toepassing van zwaartekracht (open) bronnen.

Vacuümbemaling
Terwijl bij een grofkorrelige bodem het grondwater onder invloed van de zwaartekracht naar een bron toe kan stromen, is dit bij zeer fijnkorrelige bodems niet het geval. Het grondwater kan dan door de grote stromingsweerstand (lage doorlatendheid) van de bodem slechts in beperkte mate toestromen. Het is in deze gronden daardoor meestal niet mogelijk een ontwatering via een zwaartekrachtbemaling tot stand te brengen. Maak in dergelijke gevallen gebruik van een vacuümbemaling.

Het principe van een vacuümbemaling is dat met een vacuümpomp een onderdruk (vacuüm) wordt gecreëerd. Een vacuüm ontstaat door de verticale vacuümfilters zodanig af te sluiten van de invloed van de buitenlucht (de atmosfeer), dat in combinatie met de vacuümpomp, zuigslangen en ringleidingen een gesloten systeem ontstaat.

Door het vacuüm wordt rond de verticale filters een extra grote afname van de grondwaterdruk (verhang) bereikt en stroomt het grondwater naar de filters toe. Vacuümbemalingen hebben een positief effect op de stabiliteit van fijnkorrelige bodempakketten.
De maximale verlaging die met een vacuümbemaling ter hoogte van een sleuf, bouwput of bouwkuip kan worden bereikt, is in de praktijk 5 à 6 meter minus het maaiveld. Dit vanwege de atmosferische druk, verliezen/weerstand in de leidingen, pomp(en), verhanglijn enzovoort.

Het vacuüm gaat verloren als lucht wordt aangezogen of indien er sprake is van luchtlekkage. Voorkom dit door gebruik te maken van een vacuüminstallatie die naast water een veelvoud aan lucht kan verwerken, of door toepassing van haalbuizen bij gebruik van filters met een iets grotere diameter. Uiteraard moeten de zuigleidingen en het leidingwerk bij de start van de bemaling gecontroleerd worden op eventuele luchtlekkages.

De filterdiameters bij een verticale vacuümbemaling zijn klein, overwegend ongeveer 38 à 50 millimeter (1,5" à 2"). De kleinere diameters zijn meestal direct via een zuigleiding (topslag) op de ringleiding (een tubelures in de ringleiding) aangesloten. De grotere diameters van 75 tot 100 à 150 millimeter (3"-4") worden meestal via inhangers van 38 tot 60 millimeter (1,5"-2,4") bemalen, waarbij (in tegenstelling tot bij de zwaartekrachtfilters) de bovenkant van het filter (daar waar de haalbuis het filter in gaat) luchtdicht is afgesloten met een rubber, vaak conische stop.

De geperforeerde filterlengte is gering en varieert over het algemeen tussen de 50 en 200 centimeter. De bovenzijde van het geperforeerde gedeelte bevindt zich minimaal 0,5 tot 1 meter beneden de gewenste grondwaterstand om te voorkomen dat lucht wordt aangezogen. Dit geldt dus niet bij bemaling via inhangers, zoals hiervoor is omschreven. In dat geval is het ook mogelijk een langere perforatie toe te passen omdat ‘lens trekken’ van het filter geen vacuümverlies tot gevolg heeft. De lengte van de stijgbuis varieert tussen de 2 à 3 meter en 7 meter. De onderlinge afstand tussen de filters is meestal klein en bedraagt hart op hart maximaal 4 à 6 meter.

De zuigleiding waarop de filters zijn aangesloten, heeft meestal een diameter van 100 à 150 millimeter (4"-6") en is uitgevoerd in staal, HPE of pvc. De aansluitpunten voor de filters (tubelures) staan meestal op een onderlinge afstand van 1,0 meter, 1,5 meter of 2,0 meter.

Deepwellbron(nen) met onderwaterpomp(en)
Pas een systeem van deepwellbronnen met onderwaterpompen toe wanneer grotere verlagingen (> 4 à 5 meter) bereikt moeten worden of grote debieten verpompt, of als de veiligheid van het systeem groot moet zijn. Breng de onderwaterpompen onder in het filter aan; zij kunnen het grondwater in principe tot elke gewenste hoogte opvoeren. Gebruik deepwellbronnen met onderwaterpompen voor zowel het verlagen van de freatische grondwaterstand, als voor spanningsbemalingen. De grond waarin de bronnen worden geplaatst, moet wel voldoende doorlatend zijn, omdat ook hier sprake is van toestroming onder invloed van de zwaartekracht.

Een groot voordeel van onderwaterpompen is dat deze pompen niet zuigen, maar persen. Hiermee vervallen de kwetsbare zuigleidingen. De pershoogte is vrijwel onbeperkt. Daarnaast is het werken met deepwellbronnen, voorzien van onderwaterpompen, erg bedrijfszeker. Voor de controle en de bewaking op de werking van het systeem kunnen druksensoren en/of alarmeringen worden ingebouwd, respectievelijk worden aangesloten. Denk hierbij aan een alarmering bij uitval of overname door noodvoorzieningen, niveaubewaking en besturing (inregelen) van het systeem op afstand.

De gevoeligheid voor storingen is kleiner wanneer meerdere kleinere deepwellbronnen op beperktere afstand van elkaar zijn toegepast, in plaats van een paar grote deepwellbronnen op onderling grotere afstand. Zeker wanneer tevens de netvoeding is opgesplitst om volledige uitval van de bemaling bij verstoring van de energievoorziening te voorkomen.

Het kan uit kostenoverwegingen aantrekkelijker zijn om deepwellbronnen met onderwaterpompen in dieper gelegen grovere lagen te plaatsen. Hierdoor zijn er aanzienlijk minder deepwellbronnen nodig. Een nadeel van deze methode is dat het debiet, het effect en de invloed naar de omgeving vaak aanzienlijk (nadelig) groter is. Bij een ongunstige bodemopbouw en geometrie van een bouwkuip of bouwput is een bemaling van de dieper gelegen, goed doorlatende, lagen niet altijd te voorkomen. Neem bij een dergelijke situatie effecten, invloeden en mitigerende maatregelen goed in beschouwing.

Een ander nadeel is dat niet alle bevoegde gezagen deze methode van bemalen toestaan, zeker niet als de onderlinge afstand groot is, en de debieten groot zijn.

De deepwellbronnen waarin de onderwaterpompen aangebracht worden, hebben voor bemalingen over het algemeen een diameter tussen 150-500 millimeter (6"-20") en worden geplaatst in boorgaten van 250-1000 millimeter (10"-40"). Grotere diameters zijn wel mogelijk, maar worden minder vaak toegepast voor bemalingen. Afhankelijk van de grondslag en de toegepaste filter- en boorgatdiameter zal de capaciteit van een onderwaterpomp variëren tussen de 5 en 300 m³/uur.

Meertrapsbemaling
Meertrapsbemalingen, ook wel getrapte bemalingen genoemd, worden vooral toegepast bij verlagingen groter dan 5 à 6 meter. Getrapte bemalingen kunnen opgebouwd zijn uit strengen zwaartekracht- of vacuümbemaling.

Voer de grondwaterstandverlagingen bij een getrapte bemaling in meerdere fasen (trappen) uit. Een eerste streng of ring verticale filters ontgraaft de sleuf of bouwput ten dele. Breng hierna op een lager niveau een tweede streng of ring aan om weer dieper te ontgraven. Herhaal deze werkwijze op meerdere niveaus, totdat het gewenste verlagingsniveau is bereikt. Let wel op voldoende mogelijkheden voor ruimtebeslag en de veiligheid/stabiliteit bij toepassing van een getrapt bemalingssysteem.

Wanneer alle bemalingsstrengen in bedrijf gesteld zijn, zal de bemalingsstreng aan maaiveld in de loop van de tijd nog slechts een zeer klein gedeelte van het totaal debiet te verwerken krijgen na het leegpompen van de pomptrechter (de ruimte waaruit het grondwater weggepompt moet worden). Sluit eventueel enkele reeksen filters van het hogere niveau via een hevelleiding aan op de diepste zuigleiding. Daardoor vindt een gelijkmatigere wateronttrekking plaats die over meer bronnen is verspreid. De toepassingsmogelijkheden van enkele verschillende bemalingssystemen zijn weergegeven in figuur 30.

Een getrapte bemaling neemt relatief veel ruimte in beslag, vereist het nodige onderhoud en kan beperkingen met zich meebrengen voor grondwerk en bouwwerkzaamheden. Het werken in trappen kan enigszins vertragend werken op de ingebruikname van de volgende trap. Er is tijd nodig om de grondwaterstandverlaging op lager niveau te bereiken voordat begonnen kan worden met de daaropvolgende ontgravingswerkzaamheden.

Een herkenbare en toegepaste vorm van een getrapte bemaling is het bemalen van lokale verdiepte onderdelen in een sleuf, bouwput of bouwkuip voor de realisatie van rioolinspectieputten, liftputten, technische ruimten en waterkelders.

Spanningsbemaling
Door het ontgraven boven een waterremmende (dek)laag en bij het niet volledig doorgraven van een waterremmende (dek)laag, bestaat de kans dat het resterende gedeelte van die laag niet in staat is om voldoende weerstand te bieden aan de waterdruk uit de onderliggende watervoerende laag. Er kan dan een evenwichtsstoring (opbarsten) of welvorming optreden. Verlaag de stijghoogte (waterspanning) in de onderliggende watervoerende laag om opbarsten of welvorming te voorkomen. Verlaag de stijghoogte met een spanningsbemaling en/of ontlastbemaling; installeer die voor de start van de ontgravingswerkzaamheden.

Installeer de verticale filters of bronnen tot in de watervoerende laag. Dit kunnen gewone filters zijn die bemalen worden (zwaartekrachtbemaling), of die vrij uitstromen in de ontgraving (ontlastfilters). Zet bij grotere bouwputten of in bouwkuipen met grotere verlagingen en een hoog debiet per uur eventueel ook deepwellbronnen, voorzien van onderwaterpompen, in.

Plaats de verticale filters of ontlastbronnen bij voorkeur in het beoogde ontgravingsvlak (sleuf, bouwput of bouwkuip) of positioneer ze zodanig dat de invloed van het ontlastsysteem voldoende kan bijdragen aan het verkrijgen van het benodigde evenwicht om opbarsten of opdrijven van het ontgravingsvlak in de sleuf, bouwput of bouwkuip te voorkomen.

Bij een spanningsbemaling bestaat het gevaar dat de stijghoogte na het uitvallen van een pomp zodanig snel stijgt, dat er geen mogelijkheid bestaat om daar tijdig op in te grijpen. Monitor spanningsbemalingen daarom altijd goed en beveilig ze tegen het risico van een snel stijgende waterspanning bij een calamiteit. Denk aan opsplitsing van de energievoorziening van het bemalingssysteem, noodstroomvoorzieningen met automatische netovername of het bewust over-dimensioneren van de benodigde capaciteit aan spanningsbemaling. Als voorbeeld kan bij voldoende overcapaciteit en het onverhoopt uitvallen van een pomp toch de benodigde afpomping en daarmee de veiligheid gewaarborgd blijven.

Beveiliging tegen opdrijven/opbarsten

Wanneer tijdens de bouwfase door een calamiteit de stijghoogte stijgt, bestaat het gevaar dat door een toenemende waterdruk de reeds aangelegde constructies gaan opdrijven. Het plotseling stijgen van de stijghoogte kan zeer snel worden opgemerkt door het toepassen van diverse sensoren en alarmeringen. Mogelijke maatregelen tegen het risico van opdrijven zijn onder andere het:

* Wanneer de spannings- of ontlastbemaling binnen de bouwput of bouwkuip geïnstalleerd is, kunnen zij tevens dienstdoen als overloopconstructie. Deze systemen kunnen dan bij een plotselinge uitval van de pompen overlopen, waardoor de waterspanning in de zandondergrond slechts vertraagd stijgt, terwijl het in de bouwput stromende grondwater zorgt voor een toename van de belasting op de putbodem.

Retourbemaling

Infiltreren is het in de bodem brengen van water, als aanvulling van het grondwater, in samenhang met het onttrekken van grondwater. Lozing van water op de bodem is geen infiltratie.

Een retourbemaling brengt het onttrokken grondwater weer terug in de bodem met een pompsysteem (lozing in de bodem). Het met een pompsysteem terugbrengen van grondwater in de bodem is een geforceerde methode. Infiltratie maakt gebruik van een natuurlijke overdruk. Deze natuurlijke overdruk is met verhoogd opgestelde bakken en/of een niveauverschil te bewerkstelligen.

Het doel van een retourbemaling is vaak meervoudig. Enerzijds vanuit milieukundig oogpunt en anderzijds om het gebied waarbinnen effecten van de grondwateronttrekking optreden, als mitigerende maatregel, tot een minimum te beperken. Met andere woorden, wanneer het onttrekkingsdebiet erg groot is of wanneer de effecten van de grondwateronttrekking op de omgeving groot zijn, kan een retourbemaling noodzakelijk zijn om de effecten en eventuele schades tot een minimum te beperken, zo niet te voorkomen. Pas retourbemaling toe bij:

Bij de toepassing van retourbemaling heeft het de voorkeur met een gesloten systeem te werken.
Met een gesloten systeem blijft een verandering van de grondwaterkwaliteit tot een minimum beperkt.

Op zeer korte afstand van een sleuf, bouwput of bouwkuip zijn de mogelijkheden beperkt om de daling van de grondwaterstanden met een traditionele retourbemaling volledig te voorkomen omdat hierbij te grote hoeveelheden grondwater moeten worden rondgepompt. Mitigeer eventuele nadelige effecten lokaal, vraag-gestuurd. De freatische grondwaterstanden kunnen in dat geval soms in stand worden gehouden met lokale retourfilters, ondiepe infiltratiedrains of tijdelijke infiltratiesloten.

Door het toepassen van een traditionele retourbemaling bij een open ontgraving (sleuf of bouwput) moet, door het ‘terugstromen’ van het grondwater ('terugslag' of 'rondpompen'), meer grondwater worden onttrokken om de gewenste verlaging te continueren. Het debiet per uur en uiteindelijk totaal waterbezwaar neemt toe naarmate de retourfilters/-bronnen dichter bij de bouwput zijn geplaatst. Het bemalingssysteem moet daarom groter worden gedimensioneerd.

Een retourbemaling kan nadelige gevolgen hebben voor de chemische samenstelling en kwaliteit van het grondwater wanneer gebiedsvreemd of vervuild water wordt geretourneerd. Voorafgaand aan het lozen in de bodem, door retourbemaling of infiltratie, moet controle plaatsvinden. Controle op eventuele nadelige beïnvloeding vanuit de kwaliteit, chemische samenstelling, van het grondwater conform de voorschriften en richtlijnen (zie ook paragraaf 8.3 Monitoring).

Kies de locatie van de retourfilters/-bronnen zorgvuldig. Omdat ter plaatse van de retourfilters relatief hoge grondwaterstanden kunnen ontstaan, mogen er geen objecten in de buurt van een retourbemaling staan die daar hinder van kunnen ondervinden, zoals wateroverlast en opbarsten van (water)bodems. Dan kunnen gevoelige beplantingen en bomen schade oplopen wanneer zuurstofarm grondwater of grondwaterwater met een ongunstige chemische samenstelling wordt aangevoerd.

Het is sterk aan te raden de werking van een retoursysteem vooraf te onderzoeken met een proef op praktijkschaal om onaangename verrassingen tijdens de uitvoering te voorkomen.

Een variant op het geforceerd retourneren van onttrokken grondwater is lozing in een buffer. Water kan via de bodem van de buffer intreden in de bodemlaag waaruit het is onttrokken. Toepassing van horizontale drains of open bronnen kan de opnamecapaciteit van de bodem vergroten. Houd bij de toepassing van deze methode rekening met de doorlatendheid van de ondergrond. De opnamecapaciteit van de bodem is onder andere afhankelijk de percolatiesnelheid (snelheid neerwaartse stroming/infiltratie in de onverzadigde zone van de bodem) van het water en de doorlatendheid van de watervoerende laag in horizontale richting.

Wanneer het grondwater via een vijver infiltreert, kunnen de bodem en wanden van de vijver door de aanwezigheid van fijne deeltjes in het bemalingswater in de loop der tijd bedekt raken met een dunne sliblaag. Hierdoor neemt de infiltratiesnelheid af. Dit geldt overigens ook bij het uitvlokken en neerslaan van ijzer. Werk bij toepassing van open bronnen met een overhoogte ten opzichte van de bodem van de vijver of de infiltratiebuffer. Overweeg bij de aanleg van een infiltratiebuffer in open veld, de toepassing van een folie op het dijklichaam rondom de buffer, afhankelijk van de doorlatendheid en/of eventuele kans op verweking.

Risico's bij een retourbemaling

Belangrijk bij het uitvoeren van een retourbemaling is dat het uit de bodem opgepompte grondwater onder druk (geforceerd) via een gesloten circuit van het onttrekkingsfilter naar het retourfilter wordt getransporteerd. Dit moet contact van het grondwater met zuurstof (luchtlekkage), en daarmee onder andere uitvlokking of kristallisatie, tot een minimum beperken of zelfs voorkomen. Een absoluut gesloten systeem is over het algemeen praktisch niet haalbaar. Daardoor kunnen de retourfilters/-bronnen verstopt raken of kan achterloopsheid ontstaan.

Verstopping van retourfilters/-bronnen

Verstopte retourfilters/-bronnen kunnen een succesvolle retournering van grondwater belemmeren. Een retourfilter of -bron kan verstopt raken door:

De verstopping van het filter door chemische neerslag, gasbellen, bacterieontwikkeling en zwevende deeltjes is toegelicht in hoofdstuk 8 en kan opgeheven worden door het retourfilter te regenereren. Retoursystemen moeten voorzien zijn van een overstort dat in werking kan treden bij onverhoopte calamiteiten aan het systeem. Het in werking treden van het overstort is veelal een teken dat er sprake is van een verminderde opnamecapaciteit van het retoursysteem.

Achterloopsheid bij retourfilters/-bronnen

Achterloopsheid kan optreden als het filterpakket, onderdeel van de omstorting van een retourfilter of retourbron, geheel of gedeeltelijk verstopt is geraakt of wanneer de injectiedruk te hoog is. Als gevolg van een te hoge injectiedruk of een te lage infiltratiesnelheid door verstopping, stijgt het grondwater in de stijgbuis en neemt de druk in het filterpakket rondom het retourfilter of de retourbron verder toe. Een teveel aan toename van de injectiedruk laat zich zien op de zwakkere delen van het retoursysteem, bijvoorbeeld als de injectiedruk op de omstorting dusdanig hoog is, dat de bodemopbouw rondom een filter of bron kan splijten. Wanneer weerstandbiedende lagen boven het filtertraject beschadigd raken, kan het grondwater langs het retourfilter of de retourbron omhoog stromen. In veel gevallen toont de achterloopsheid zich op maaiveldniveau rond de betreffende filters of bronnen. Indien retourbronnen hergebruikt worden in verschillende stadia van te realiseren werkzaamheden, kan door krimp of inklinking bij tijdelijke buitengebruikstelling eveneens achterloopsheid ontstaan. Door achterloopsheid kunnen ook eventuele verontreinigingen in het grondwater terechtkomen.

Dicht het boorgat boven het filtertraject zorgvuldig af om achterloopsheid te voorkomen, conform actueel geldende wet- en regelgeving en de voorgeschreven uitvoeringseisen zoals beschreven in protocol 2101. Neem hiervoor bij voorkeur niet alleen zwelklei omdat in zwelklei de gronddruk voor een groot deel door de waterspanningen wordt opgenomen, waardoor de korrelspanningen klein zijn en de kans op achterloopsheid alleen maar vergroot. Voorkom dit door afwisselend zwelklei en zand/grind als afdichting toe te passen (let op actuele wet- en regelgeving). Controleer de injectiedruk met sensoren en/of door (als controle op de sensoren) in de filteromstorting van de retourbron een peilfilter aan te brengen.

Dimensionering van het putfilter

Dimensioneer het bemalingssysteem nadat aan de hand van de geohydrologische gegevens is vastgesteld tot welk niveau en hoeveel grondwater onttrokken moet worden (hoofdstuk 4).

De bodemopbouw en de geometrie van de bouwput bepalen de lengte van de putfilters. De diameter van het filter is mede afhankelijk van verkrijgbare of bij de bronbemaler algemeen gebruikte of voorhanden zijnde materialen.

Het debiet dat een bron kan onttrekken is beperkt, omdat bij een te groot debiet het filter kan dichtslibben of verzanden. De toelaatbare filtersnelheid rond het filter is mede afhankelijk van de duur van de bemaling.

Voor kortdurende bemalingen:

Voor langdurende bemalingen:

Het toelaatbare debiet van de bron kan nu berekend worden:

waarin: