nieuws

Grondvriezen niet alleen geschikt voor tunnels

bouwbreed Premium

delft ­ Het doorgronden van de techniek van het bevriezen van grond is niet eenvoudig, het is een moeilijke materie. Het vriesproces is echter wel beheersbaar te krijgen. De kennis die met het bevriezen van grond bij de Westerscheldetunnel werd opgedaan, zal ook bij andere vormen van ondergronds bouwen van pas komen.

In het kader van het praktijkonderzoek F100 van het Centrum Ondergronds Bouwen (COB) zijn bij het maken van de eerste twee dwarsverbindingen van de Westerscheldetunnel uitgebreide metingen gedaan. Onderzoeksinstituut TNO­NITG heeft deze gegevens verwerkt en geëvalueerd. De resultaten zijn inmiddels vervat in een eindrapportage van het praktijkonderzoek. Het onderzoek was gericht op het nagaan van de praktische toepasbaarheid van kunstmatige grondbevriezing (Artificial Ground Freezing). Bij de Westerscheldetunnel deed zich de gelegenheid voor het bevriezen van grond in de praktijk te onderzoeken. De Westerscheldetunnel bestaat uit twee geboorde tunnelbuizen over een lengte van 6,6 kilometer. De twee buizen hebben een diameter van 11,30 meter en liggen op een onderlinge afstand van ongeveer 12 meter. Om de 248 meter worden in verband met de veiligheid dwarsverbindingen tussen de tunnelbuizen aangelegd, in totaal 26 stuks. Aannemerscombinatie KMW heeft in de ontwerpfase van hun design­and­constructcontract al voorzien deze verbindingen te maken door middel van kunstmatige grondbevriezing (AGF). Door vriesvloeistof (calciumchloride) met een temperatuur van 36 tot 38 graden onder nul door 22 vrieslansen te pompen, wordt tussen de hoofdtunnelbuizen een vrieslichaam gemaakt waarbinnen de dwarsverbinding kan worden gemaakt. Als de tunnelwand van een hoofdbuis op de goede plaats is geopend, kan de grond binnen het vrieslichaam worden ontgraven. Direct na het ontgraven van grond wordt een laag beton van 30 centimeter tegen het vrieslichaam gespoten. Daarna volgt nog een binnenmantel met een dikte van 40 centimeter van gewapend beton. Het vriezen kan stoppen als het beton van de binnenmantel is verhard. Alle 26 dwarsverbindingen zijn in de zomer van vorig jaar in ruwbouw gereedgekomen. Momenteel wordt nog gewerkt aan de afwerking. De verkeerstunnel zal 15 maart in gebruik worden genomen.

Gedrag

Kunstmatige grondbevriezing is een ingewikkelde techniek met verschijnselen zoals de fase­overgangen van water in de grond bij het bevriezen in combinatie met het gedrag van verschillende typen grond. Projectleider R. Rijkers van TNO­NITG beaamt dat, maar geeft aan dat de opgedane kennis door middel van een eindrapportage via het Centrum Ondergronds Bouwen zal worden verspreid. Daardoor komt die voor heel bouwend Nederland beschikbaar. AGF is volgens hem zeker niet alleen geschikt voor de tunnelbouw. Ook bij andere toepassingen zoals bijvoorbeeld bij ondergrondse parkeergarages en toeritten waar voor de aanleg doorgaans diepwanden worden gebruikt, zal de techniek goed toepasbaar zijn. Als er veel kabels en leidingen liggen, zijn diepwanden niet mogelijk. Dan zou vriezen een optie kunnen zijn. Er zijn ook keerwanden te maken door het bevriezen van grond. In het algemeen zal het gaan om specialistische toepassingen in omstandigheden waar geen enkele andere methode voldoet. In het buitenland komt de vriestechniek al meer aan de orde dan in Nederland. In België is bijvoorbeeld de aansluiting van een schacht naar een ondergronds laboratorium door bevriezen gemaakt. Het ging daar om de laatste 30 tot 40 meter van een schacht van 220 meter. Vooral door toegenomen activiteiten in het ondergronds bouwen zal volgens Rijkers het vriezen meer in beeld komen. Dat betekent dat veel mensen zich de ins en outs van de techniek eigen zullen moeten maken. Het COB kan daarbij helpen. Het is namelijk de taak van deze organisatie kennis in de markt te zetten en aannemers bij te praten over het beheersbaar houden van een techniek. Het staat allemaal in de eindrapportage van het praktijkonderzoek F100.

Risico’s

Projectleider Rijkers legt uit dat de methode van de grondbevriezing risico’s kent die echter wel te beheersen zijn. De grootste risico’s zijn de volume­expansie van de bevriezende grond, de verhoging van de waterdruk, de waterdichtheid van het bevroren grondmassief, te lage sterkte en stijfheid van de bevroren grond en vries­dooi consolidatie. Ze kunnen leiden tot vervorming van de tunnelbuizen en lekkage tijdens en na bevriezing of instabiliteit van het bevroren grondmassief en maaiveldvervormingen via bodemdaling of opheffing. Duidelijk moet volgens hem zijn dat ongecontroleerd toepassen van AGF kan leiden tot significante schade aan ondergrondse constructies. Kennis van de ondergrond en deskundige toepassing van AFG zorgen er echter voor dat het vriesproces voldoende te beheersen is om praktisch toepasbaar te zijn, zo concludeert de projectleider.

Reageer op dit artikel