Gecombineerde uitvoeringsmethoden

Gecombineerde uitvoeringsmethoden om grondwateronttrekking te beperken
Veel voordelen zijn te behalen als de aannemer/opdrachtgever de bemaler in een vroeg stadium betrekt bij het project. Gezamenlijk overleg in het voortraject kan risico’s beperken en voordelen opleveren tijdens de uitvoering van de werkzaamheden.

In een aantal gevallen is de omvang van de bemaling te beperken door een goede tijdsplanning en het maken van combinaties van werkzaamheden waarbij bemaling benodigd is. Zo kan bij de bemaling van een bepaalde diepe put een zodanige verlaging in de omgeving optreden, dat ook een naastgelegen, minder diep gelegen bouwwerk droog komt te liggen. Bij een gelijktijdige bemaling van meerdere bouwputten is door onderlinge beïnvloeding per bouwwerk een geringere onttrekking nodig.

De intensiteit van de bemaling kan meestal gedurende de voortgang van het bouwproces worden beperkt, omdat met de toenemende hoogte van de constructie de benodigde verlaging (evenredig) kan worden beperkt. Hierbij is het van belang telkens het verticaal evenwicht van de constructie door een constructeur te laten beoordelen. Door extensivering van de bemaling zullen de verlagingen in de omgeving beperken.

Naast de tijdsduur van de bemaling, speelt de bemalingsperiode een grote rol. De invloedssfeer van de bemaling (zie hoofdstuk 4) en vooral de verlagingen beneden de laagste natuurlijke grondwaterstand, kunnen vaak beperkt zijn als de bemaling in de winterperiode plaatsvindt. Bovendien zijn beplantingen in die periode (buiten het groeiseizoen) minder gevoelig voor een daling van de grondwaterstand.

Soms heeft de uitvoering van het werk in de zomerperiode juist het voordeel dat geen, of een minder omvangrijke, bemaling benodigd is vanwege de van nature lagere grondwaterstand. Denk hierbij aan waterkeringen die in de winterperiode op volle sterkte dienen te zijn.

Waterkerende bouwputbegrenzing
Beperk de horizontale toestroming van grondwater met verticale schermen. Door de verticale afscherming neemt de stromingsweerstand in de nabijheid van de bouwput toe, waardoor het bemalingsdebiet sterk kan worden gereduceerd. Uit de onderzoeken van ‘Weber’ blijkt dat er minder grondwater naar een bouwput stroomt naarmate de damwand die de bouwput omsluit dieper is geheid en daarmee een groter deel van de watervoerende laag afsluit.

De relatie is onafhankelijk van de doorlatendheid (k-waarde), maar afhankelijk van de verhouding tussen de inheidiepte van de damwand ten opzichte van het piëzometrisch niveau (h) en de diepte van de onderzijde van de beschouwde watervoerende laag ten opzichte van ditzelfde piëzometrische niveau (H). Wanneer de damwand de watervoerende laag geheel afsluit, is de verhouding h / H 1,0 en is de reductie in het waterbezwaar uiteraard 100 procent.

Uit berekeningen blijkt dat pas wanneer de watervoerende laag voor minimaal 60 à 70 procent wordt afgesloten, er een werkelijke reductie van het waterbezwaar optreedt. Pas bij 80 à 90 procent afsluiting van de watervoerende laag wordt de reductie werkelijk significant (50 tot 65 procent). In het algemeen wordt daarom meestal gesteld dat de toepassing van verticale schermen vooral zin heeft wanneer deze zijn geplaatst tot in een scheidende laag. Let wel dat de damplanken juist zijn aangebracht, goed in het slot zitten en dat eventuele slotvulling is toegepast. Niet goed geplaatste of onvoldoende diep aangebrachte damplanken kunnen aanleiding zijn voor onnodige lekkages en/of piping.

Chemische bodeminjectie

Een horizontale afdichting van de bouwputbodem is mogelijk met een chemische bodeminjectie. Bij chemische injectie wordt op het benodigde en mogelijke niveau een chemische substantie onder druk in de bodem gebracht die de grond slechter doorlatend maakt. Deze methode is niet overal toepasbaar door onder andere de bodemsamenstelling. Het resultaat is eveneens afhankelijk van onder andere de bodemsamenstelling en de methode van aanbrengen. Breng de injectieslangen bij voorkeur met een boortechniek aan om een goede ‘verlijming’ van de doorlatende laag zo goed mogelijk toe te passen. Door damplanken te gebruiken bij het aanbrengen van de injectieslangen bezwijkt en verdicht de ondergrond plaatselijk. De verdichting van de bodem beperkt de mogelijkheden voor ‘verlijming’ van die bodem. De toepasbaarheid van chemische injecties is afhankelijk van de doorlatendheid en de grofheid van de grond. Pas in zand injectievloeistoffen toe op basis van waterglas (soft-gel) (afdichtende en waterremmende injecties) en in meer grindhoudend materiaal of indien een meer stabiliserende injectie noodzakelijk is, een mengsel van grout met waterglas (hard-gel). Bij het afdichten of vullen van grind wordt ook wel een mengsel van cement met bentoniet (zwelklei) toegepast.

Breng de injectie tot een zodanige diepte of in een zodanige dikte aan, dat geen gevaar voor opdrijven bestaat. Bovendien mag de injectie tijdens de bemaling niet vervormen of uitspoelen.

De minimaal aan te houden afstand tussen de onderzijde van de bemalingsinstallatie en de bovenzijde van de injectielaag is 2,5 tot 4 meter, afhankelijk van de samenstelling van de injectielaag. De uithardingstijd voor het opstarten van de bemaling speelt daarbij eveneens een belangrijke rol. Niet ongebruikelijk is een uithardingsperiode vanaf het moment van de laatste injecties tot aan de start van de bemaling van minimaal 72 uur.

Over de laagdikte van de injectie, werkdruk, projectspecifieke toepassingen en ook de uithardingsperiode, kan de injecteur het beste advies geven. Informeer vooraf om verrassingen in de uitvoeringsplannen te voorkomen. Ook hier geldt weer: hoe vroeger in het proces de bronbemaler is betrokken, hoe beter de planning kan worden gemaakt.

De chemische afdichting dient goed aan te sluiten op eventueel reeds, van nature, aanwezige waterremmende lagen om kwel en 'lekkage' tot een minimum te beperken. Dit geldt ook voor de aanhechting van de chemische injectie op de verticale afschermingen. Bij toepassing van een chemische injectie ontstaat wel een min of meer permanent veranderde geohydrologische situatie.
Bij een onzorgvuldige aanpak kan een chemische bodeminjectie nadelige gevolgen met zich meebrengen voor de bemaling, de bouwkuip of de omgeving. Meer informatie over dit onderwerp staat in de kennisbank van het Nederlands kenniscentrum voor ondergronds bouwen en ondergronds ruimtegebruik [W59].

Bevriezen

Pas grondbevriezing toe om grond tijdelijk een lagere waterdoorlatendheid en een hogere sterkte te geven. In de grond worden buizen (vrieslansen) aangebracht die warmte aan het grondlichaam onttrekken. Hierdoor bevriest het grondwater en treedt verdichting van de ondergrond op. De buizen moeten hart-op-hart zo geplaatst zijn dat de bodem geheel verdicht of bevriest.

Het te injecteren koelmiddel kan bestaan uit:

• Vloeibaar gas (meestal vloeibaar stikstof) dat door verdamping warmte aan de grond onttrekt waardoor het grondwater bevriest, bevriestijd circa 2-5 dagen.
• Vloeistof/gasmengsel (vaak pekel) dat als koudedrager fungeert tussen de vriesinstallatie en de te bevriezen grond, bevriestijd circa 15-40 dagen.

Voor aandachtspunten bij de uitvoering van werkzaamheden, in combinatie met bron- of spanningsbemaling, is een lijst opgenomen in hoofdstuk 8.