Zo maak je een bouwkuip van 15 meter

En nu iets heel anders. Een stukje uitleg over het maken van bouwkuipen van 15 meter diep door middel van diepwandtechniek. Op dit moment is BAM op het sloopterrein van voorheen P&C druk met zo’n machine, die tot 60 meter diep graaft, tot op de ondoorlatende klei. Alles draait daarbij om het maken van een waterdichte kuip. Bronbemaling is op zo’n locatie immers uitgesloten: te grote verstoring van de waterhuishouding. Klik verder en steek wat op over moderne bouwtechniek. En nu maar hopen dat de groutankers zullen houden en geen scheurtjes gaan maken in de grote zaal van TivoliVredenburg…

[update: plaatjes zijn weg, externe links waren gebroken, excuus] [quote uit de mail van vandaag:]

Realisatie bouwkuip ten behoeve van de parkeergarage Rijnkade/Vredenburgplein

Tussen de Rijnkade en het Vredenburgplein wordt een parkeergarage gebouwd. Deze parkeergarage zal vijf lagen hebben en aansluiten op de bestaande parkeergarage Vredenburg.  

De bouwkuip
De parkeergarage wordt circa 15m diep, dat is ongeveer 12 meter onder het grondwaterniveau. Om hier een garage te kunnen realiseren zal grondwater moeten worden weggepompt. Wegpompen van grondwater heeft echter grote invloed op de grondwaterstand in de omgeving. Grote veranderingen in grondwaterstanden kunnen leiden tot schade aan funderingen en flora, dat is natuurlijk niet de bedoeling.

BAM NHC treft daarom maatregelen om de verlaging van de grondwaterstand te beperken tot de bouwlocatie. Hiertoe passen wij het polderprincipe toe: de grondwaterstand op de bouwlocatie wordt geïsoleerd van de van de omgeving. Zo kunnen wij droog bouwen zonder dat de omgeving daar last van heeft.
De polder wordt gecreëerd door waterdichte wanden in de grond aan te brengen tot aan een (natuurlijke) waterafsluitende grondlaag. De bouwlocatie is qua grondwater dan volledig afgesloten van de omgeving. Een dergelijke bouwlocatie noemen we een bouwkuip.

De Utrechtse ondergrond bestaat voornamelijk uit goed waterdoorlatend zand, pas op ca. 60m diepte bevindt er zich een waterdichte kleilaag die bruikbaar is voor de bouwkuip van de parkeergarage. Daar zullen we als bouwers met onze wanden op aan moeten sluiten. In de meeste bouwkuipen in Nederland wordt een wand van stalen damwanden toegepast (zoals te zien is bij de inritten), maar in het geval van de 15m diepe bouwkuip van de parkeergarage is dat niet mogelijk. Damwanden van 60m lengte worden niet geproduceerd, en zijn onmogelijk te installeren zonder extreme overlast naar de omgeving.
Om toch een polderconstructie te kunnen vormen met de kleilaag op 60m diepte, is er gekozen om een techniek in te zetten die geluidsarm, trillingsarm, en zo min mogelijk overlast veroorzaakt voor de omgeving: Cement-Bentonietwanden.

 

Cement Bentoniet wanden
De techniek van cement-bentonietwanden werd van oudsher gebruikt om grondwaterverontreinigingen te isoleren. Door het graven van aansluitende panelen wordt een verticale barrière voor het grondwater gevormd. De panelen worden gegraven met behulp van grote grijpers, en kunnen tot op grote diepten toegepast worden. De techniek is daardoor bij uitstek geschikt om ingezet te worden voor de bouwput van de parkeergarage.

Het maken van een cement-bentonietwand is een specialistische techniek. Met speciaal geprepareerde machines worden de wanden stukje voor stukje ontgraven met een grijper van circa 21 ton gewicht. De knijper is circa 12m hoog om te zorgen dat hij loodrecht naar beneden graaft. Aan de onderzijde van de knijper bevindt zich de graafbak. Met iedere hap die de grijper graaft, wordt het paneel ongeveer 0,5m dieper. Op deze manier wordt een stuk wand gegraven van 3,4m lang, 1m breed en 60m diep, dit wordt een paneel genoemd. De uitkomende grond wordt een aantal dagen op het terrein opgeslagen waarna het per vrachtauto wordt afgevoerd.

Een paneel van 60m diep wordt natuurlijk niet gegraven zonder dat daarvoor aanvullende maatregelen getroffen worden, het gegraven gat zou immers direct instorten. Daarom wordt het gat tijdens het graven gevuld gehouden met cement-bentonietsuspensie.

Door meerdere panelen overlappend op elkaar te graven wordt er een gesloten doorgaande wand gevormd die aansluit op de kleilaag. Hierdoor zal de waterstand in de bouwkuip onafhankelijk aan de waterstand in de omgeving kunnen fluctueren. Er zullen drie graafsets ingezet worden om de bouwkuipwand te realiseren.

Cement-bentonietsuspensie is een mengsel van water, cementpoeder en bentonietpoeder en essentieel bij het maken van cement-bentonietwanden. Het water maakt het mengsel vloeibaar en verwerkbaar, de bentoniet steunt het gegraven gat tijdens de realisatie van het paneel en helpt mee de uiteindelijke waterdichtheid te verbeteren, de cement creëert na verloop van tijd sterkte en waterdichtheid van de wand. De cement-bentonietsuspensie heeft daarom twee belangrijke functies.

1. tijdens het graven van de panelen; het ondersteunen van de grond
2. tijdens de bouw van de garage; het vormen van een waterdichte wand die de bouwkuip afsluit van de omgeving.

Cement-bentonietsuspensie en de mengcentrale
Voor de realisatie van de cement-bentonietwwand voor de bouwkuip van de parkeergarage is ca. 45.000m³ cement bentoniet suspensie nodig, dit zijn omgerekend ca. 3750 betonauto’s (ca. 80 per dag). Om het aantal vrachtwagens dat dagelijks af aan en rijdt te beperken, wordt de suspensie op het bouwterrein in een mengcentrale geproduceerd. De mengcentrale is een soort fabriek waarbij het water per leiding aangevoerd, en het cement en de bentonietpoeder per bulkauto’s. Zo wordt het aantal transporten beperkt tot ca. vier per dag.

De centrale bestaat uit een aantal silo’s voor de opslag van het cement- en bentonietpoeder. Naast de silo’s staan de mengers waarin de bestanddelen met elkaar vermengd worden. Verder zijn er een aantal opslagcontainers voor halfproducten (bentonietsuspensie) en water, en zijn er containers bestemd voor laboratoriumwerkzaamheden zodat de kwaliteit van de suspensie getest kan worden.
De centrale is naast en onder de traverse opgesteld. Hiervandaan wordt de cement-bentonietsuspensie door een leidingstelsel naar het te graven paneel verpompt.

Damwanden
Helaas kleeft er een nadeel aan cement-bentonietwanden: ze kunnen vanwege de geringe sterkte van het cement bentoniet (ca. 25 keer zo zwak als gewoon beton) geen grond keren. Om dit nadeel op te lossen worden stalen damwanden van 32 en 33m in de cement bentoniet wanden geïnstalleerd.
De stalen damwanden worden met een aparte hijskraan in het vers gegraven paneel geplaatst zolang de cement bentoniet nog in suspensie is. De damwanden worden via een haakprofiel in elkaar geschoven en zullen op eigen gewicht in de vloeibare cement bentoniet zakken. Indien nodig kunnen de planken met een lichte trilhamer op diepte worden gebracht.

Overlast
Het ontgraven van de wand zal overdag op normale uren gebeuren. Echter, omdat de cement-bentonietsuspensie in het paneel enigszins uit zal zakken en vocht zal verliezen, is het noodzakelijk om tijdens de avonduren het suspensieniveau in de panelen te controleren, en de panelen eventueel bij te vullen.
De lange damwandplanken worden met speciaal transport naar het bouwterrein getransporteerd. Omdat de Catharijnesingel een drukke straat is, worden planken buiten de spits om aangevoerd.