Zwelbelasting op onderwaterbetonvloeren en trekpalen: De interactie met trekpalen

Zwelbelasting op onderwaterbetonvloeren en trekpalen: De interactie met trekpalen

Schippers, R.O.

Van Tol, A.F. (mentor)
Bakker, K.J. (mentor)
Blom, C.B.M. (mentor)
Everts, H.J. (mentor)
Groeneweg, T.W. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

Geo-engineering

2009-07-30

In Nederland bestaat er bij het realiseren van bouwkuipen met een onderwaterbetonvloer en trekpalen, in de veelal slappe ondergrond, onzekerheid over de gevolgen die een ontlasting van de ondergrond teweeg kunnen brengen. De grond zal zich aanpassen aan de afgenomen spanningen wat gepaard gaat met uitzetting van de grond. Deze volumevergroting van grond ten gevolge van het ontlasten wordt zwel genoemd. Bij cohesieve grondlagen is het moeilijk in te schatten hoe snel de zwel optreedt middels een consolidatieproces en welke gevolgen dit heeft voor de onderwaterbetonvloer en de palen in de bouwkuip. Met dit afstudeerrapport is getracht de onzekerheid te verkleinen door het inzicht in de materie te vergroten. Speciale aandacht gaat uit naar snelheid waarmee zwel optreedt en welke factoren hierop van invloed zijn. Dit wordt in relatie gebracht met de snelheid waarmee ontgraven wordt en het moment waarop vervolgens de onderwaterbetonvloer wordt gestort. Daarbij is onderzocht welke interactie reeds aanwezige paalgroepen en grond aangaan en welke gevolgen dit heeft. Het rapport bestaat uit twee delen. In Deel I wordt de ontwikkeling van zwel van een diepe kleilaag in een bouwkuip behandeld en de interactie met een onderwaterbetonvloer zonder trekpalen. Dit geschiedt aan de hand van een praktijksituatie, te weten de startschacht Sophiaspoortunnel. Bij de ontgraving van deze bouwkuip tot maar liefst een diepte van 20,2 m zijn intensief metingen naar het gedrag van grond en constructie uitgevoerd. De gehele uitvoering is gemodelleerd in Plaxis 3D Foundation waarbij na aanpassing van de doorlatendheid de resultaten goed overeenkomen met de metingen. Tevens worden resultaten weergeven van een algemene studie naar zwel en zwelbelasting zonder de specificaties van de uitvoering bij de Sophiaspoortunnel. In Deel II wordt de ontwikkeling van zwel van een ondiepe kleilaag in een bouwkuip behandeld en de interactie met een onderwaterbetonvloer met trekpalen. Aandacht gaat in het bijzonder uit naar de interactie die de grond met voor ontgraven geïnstalleerde palen aangaat. Deze interactie is maximaal terwijl bij palen die na ontgraven worden aangebracht, de zwel al opgetreden kan zijn. Het project Museumparkgarage en ondergrondse waterberging is als casestudie bestudeerd. Een belangrijkste conclusie is dat diepe cohesieve lagen, zoals de laag van Kedichem bij de startschacht Sophiaspoortunnel, goed in staat zijn het uitvoeringsproces te volgen. Van aanzienlijke wateronderspanningen en zwel na het voltooien van het ontgravingproces is dan ook geen sprake. Ook bij ondiepe bouwkuipen tot ongeveer 10 m diepte, waarbij na paalinstallatie Holocene pakketten worden afgegraven om vervolgens een onderwaterbetonvloer te storten, zal zich over het algemeen geen noemenswaardige zwelbelasting op een onderwaterbetonvloer manifesteren. Naast het afnemen van de potentiële zwelbelasting met de bouwtijd heeft het herbelasten van de ondergrond met het effectieve gewicht van de onderwaterbetonvloer een belangrijke compenserende functie. In tegenstelling tot de vloer worden vóór ontgraven geïnstalleerde palen wel aanzienlijk belast door een directe interactie met de ondergrond, waarbij de invloed van zandpakketten omvangrijk is. Tevens hebben de palen een beperkende invloed op de zwelbelasting op de onderwaterbetonvloer. Deze conclusies gaan ook op voor de Museumparkgarage en ondergrondse waterberging: van een zwelbelasting op de onderwaterbetonvloeren zal geen sprake zijn geweest maar wel op de palen.

http://resolver.tudelft.nl/uuid:15135e26-f92a-4329-9410-cde47ce62ce2

Student theses

master thesis

(c) 2009 Schippers, R.O.