nieuws

Grout steunt Amsterdamse palen

bouwbreed

amsterdam ­ Mits de tunnelboor tijdig inhoudt, is fracture grouting een goede techniek om gebouwen op palen langs het tracé voor zetting te behoeden. Dat is de uitkomst van een praktijkproef bij de Sophiatunnel. Een opsteker voor de gemeente Amsterdam die de techniek wil toepassen bij de bouw van de Noord­Zuidlijn.

Ervaring met de techniek van fracture grouting is tot nu toe vooral opgedaan in omringende landen. Zo werd het oude station van Antwerpen succesvol overeind gehouden terwijl er een station voor de hogesnelheidslijn onder werd gebouwd. Ook in Engeland zijn diverse gebouwen en kunstwerken voor zetting behoed door heel gericht via een stelsel van injectielansen dunne grout in de bodem te persen. In alle gevallen ging het om gebouwen gefundeerd op staal in een bodem die sterk afwijkt van die in West­Nederland. Daarom wilde het projectbureau Noord­Zuidlijn met een praktijkproef aan den lijve ondervinden wat er wel en niet kan met behulp van fracture grouting.

Klassiek

Het onderzoeksteam plaatste langs het tracé van de Sophiaspoortunnel twee typen funderingen. Een klassiek Amsterdamse fundering met houten palen, kespen en funderingsbalk en één zogenaamde historische constructie, waarbij de houten palen in groepen zijn geconcentreerd. Op die manier zijn bijvoorbeeld de Amsterdamse Bijenkorf en het gebouw van Madame Tussaud aan de Dam gefundeerd. Beide gebouwen dateren van begin vorige eeuw en rusten op de eerste zandlaag. Het is de bedoeling dat binnen een paar jaar de tunnelboor voor de Noord­Zuidlijn op enkele meters langs de tenen van de palen scheert. Voor de praktijkproef werden beide funderingstypen dubbel geïnstalleerd, zowel aan de noord­ als de zuidkant van het tracé van de Sophiaspoortunnel. Een stapel betonnen platen op de paalkoppen simuleerde de last van een gebouw. Aan de zuidkant werd vervolgens vanuit een schacht een waaier van injectielansen in de zandlaag onder de paalpunten geboord. De twee funderingen aan de noordkant vormden de referentie, om te kijken hoe ze reageerden op de passage van de tunnelboor zonder dat geprobeerd werd de zettingen te compenseren. Het plaatsen van de injectielansen had volgens het onderzoeksverslag geen noemenswaardige invloed op de funderingen. Maar de tunnelboor passeerde de proeflocatie volgens projectleider J. Haasnoot van het Adviesbureau Noord­Zuidlijn en Witteveen+Bos bepaald niet ongemerkt. De Amsterdamse fundering liet zich met behulp van grout prima sturen. Nadat de grond op spanning was gebracht kon elke beweging als gevolg van het langskomen van de tunnelboor direct ongedaan worden gemaakt met groutinjecties. Toen de boor weer weg was, vonden vanwege consolidatie­effecten nog enkele injecties plaats, die de fundering netjes in positie hielden en de ontspanning opvingen van de omgewoelde grond. De referentiefundering die met rust werd gelaten, zakte ondertussen lustig verder.

Manoeuvres

De zwaarder belaste paalgroepen reageerden minder direct op de manoeuvres met het grout in de ondergrond. Bij de passage van de boor zakte de fundering zo’n 8 millimeter, ondanks de hoeveelheid grout die onder druk in de grond werden gepompt. Bij het zogenaamde post­passage grouten werd dat wel weer goed gemaakt. Een dergelijke zakking hoeft bovendien geen probleem te zijn, mits het hele gebouw egaal zakt. Cruciaal is vooral de hoekverdraaiing waaraan een pand wordt blootgesteld. Volgens Haasnoot had het gedrag van de paalgroepen te maken met de relatief grote diameter en de snelheid van de boormachine, die bij de Sophiatunnel met 1 meter per uur een snelle voortgang maakte. Daardoor konden de onderzoekers niet voldoende effectief het groutvolume in de ondergrond brengen. Het grout leek bovendien weg te lekken naar de bovenliggende holocene kleilagen. Maar de tunnelbouwers trokken zich ook niets aan van de praktijkproef en bepaalden hun eigen boorstrategie. Ze waren al blij dat ze geen last hadden van de onderzoekers en geen grout in de graafkamer aantroffen. Dat zal bij de Noord­Zuidlijn heel anders zijn, weet Haasnoot, aangezien daar dezelfde aannemer verantwoordelijk zal zijn voor het boren van de tunnelbuis en de zogenaamde mitigerende maatregelen. Die kan dus groutinjecties en boorsnelheid goed op elkaar afstemmen, zodat op het maaiveld weinig is te merken van de bouwactiviteiten daaronder.

Fracture grouting

Bij fracture grouting wordt vanuit een schacht een waaier van lansen in de grond onder een gebouw geplaatst waardoor gericht grout in de bodem kan worden geïnjecteerd. De lansen bestaan uit 30 meter lange stalen buizen met een diameter van 5 tot 7 centimeter waarin ongeveer elke meter een gat is uitgespaard. Elk gat is afgesloten met een rubber manchet dat alleen materiaal van binnen naar buiten laat passeren. Met behulp van opblaasbare packers wordt het manchet geïsoleerd dat het dichtst in de buurt is van een waargenomen zetting, waar een injectie nodig is. Een injectieslang brengt de grout voor de geselecteerde opening waar het onder hoge druk in de bodem wordt gespoten en na uitharding een dunne groutlens vormt. Als er nogmaals een injectie nodig is, wordt de eerder gevormde lens doorbroken en wordt er nog een lens naast, boven, of onder gevormd. De ervaring leert dat door elk gat wel 30 injecties plaats kunnen vinden, waarbij per keer maximaal 75 liter dunne grout in de bodem wordt geperst. Voor dat het systeem effectief is, wordt de grond eerst onder spanning gezet met een eerste serie groutinjecties. De eerste groutlens is doorgaans verticaal georiënteerd, terwijl de volgende lenzen meer en meer horizontaal georiënteerd zijn, hetgeen ook nodig is om verticale verplaatsingen te kunnen compenseren.

Veelzijdig grout

Er kan veel meer met grout dan alleen fracture grouting, waarbij gericht injecties plaatsvinden op locaties waar zich zettingen voordoen. Eerder beproefde het projectbureau Noord­Zuidlijn bijvoorbeeld al compaction grouting. Daarbij krijgen paalfunderingen steun door een bol grout aan de paalpunt. Die wordt vanaf het maaiveld met een lans aangebracht. Vergeleken met fracture grouting wordt veel dikkere grout toegepast. Daarnaast is er het jet­grouten, waarvan de relevantie ook al voor de hoofdstad is onderzocht. Daarbij wordt door de bestaande bodem grout gemixt, waardoor een kolom ontstaat. Een reeks kolommen vormt een blok of een boog, zoals bij de Haagse tramtunnel. Daarvoor moet het maaiveld wel ingrijpender verstoord worden dan bij fracture grouting, dat helemaal vanuit een betrekkelijk kleine schacht kan gebeuren. Verwant aan fracture grouting is ten slotte permeation grouting, waarbij de poriën in de grond worden gevuld met grout of een ander injectiemiddel. Dat gebeurt met vergelijkbare manchetbuizen. In het proefschrift Grouting for Pile Foundation Improvement van Almer van der Stoel staan proeven voor alledrie de bovengenoemde technieken beschreven. Voor de Noord­Zuidlijn hebben projectbureau en aannemer hun oog laten vallen op permeation grouting, jet­grouten en fracture grouting, voor een zevental locaties waar de panden het dichtst langs de boortunnel zijn gesitueerd.

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels