|
Ruimte is in het volgebouwde Nederland een kostbaar goed. Steeds vaker worden bouwprojecten ingepast of saneringen uitgevoerd in een complexe omgeving, waarbij het risico bestaat voor beïnvloeding van schadegevoelige objecten zoals bijvoorbeeld gebouwen, leidingen, tram- of spoorrails, kademuren en parkeergarages. CRUX Engineering voert voor ondergrondse werken een kwantitatieve risico analyse zodat een optimaal ontwerp op de omgeving wordt gemaakt. In de uitvoeringsfase hanteert CRUX Engineering een pro-actieve aanpak voor risk controlling waarbij door middel van de ondersteuning door effectieve monitoring, indien nodig, tijdig het bouwproces bijgestuurd kan worden.
Omdat ruimte in het volgebouwde Nederland steeds meer een kostbaar goed begint te worden, neemt het aantal ondergrondse werken in stedelijk gebied gestaag toe. De kelderconstructies en ondergrondse infrastructuur moeten in een steeds complexer omgeving worden ingepast, waarbij met name het risico bestaat voor omgevingsbeïnvloeding van schadegevoelige objecten zoals bijvoorbeeld gebouwen, kabels- en leidingen(tunnels), tram- of spoorrails, tunnels, kademuren en reeds bestaande parkeergarages. In de afgelopen jaren zijn we regelmatig getuige geweest van problemen die zijn opgetreden bij de realisatie van bouwkuipen in binnenstedelijk gebied, zoals bijvoorbeeld de Schouwburg te Middelburg, de Koepoortgarage in Delft de bouwkuip naast Panorama Mesdag te Den Haag en de aanleg van diepe bouwputten metrostation Vijzelgracht te Amsterdam. In dit artikel wordt aangegeven welke middelen bij ontwerp en uitvoering tot de beschikking staan om de risico’s van ongewenste omgevingsbeïnvloeding zoveel mogelijk te beperken.
Omgevingsbeïnvloeding
Om te beginnen zal eerst het begrip omgevingsbeïnvloeding nader worden verduidelijkt. Bouwwerkzaamheden kunnen grondvervormingen en/of trillingen veroorzaken. De negatieve gevolgen van deze omgevingsinvloeden kunnen zowel maatschappelijk (geen acceptatie van het project) als financieel (vertraging, budgetoverschrijding, schadeclaims…) een grote rol in het project spelen. Omgevingsbeïnvloeding vormt bij binnenstedelijke bouwprojecten een belangrijke ontwerprandvoorwaarde en maakt in combinatie met bewaking door middel van monitoring tijdens de uitvoering een belangrijk deel uit van de risicobeheersing van projecten.
Met de onderstaande mogelijke omgevingsinvloeden dient rekening te worden gehouden.
- Zettingen, kunnen bijvoorbeeld veroorzaakt worden door:
- in- en/of uittrillen van damwanden;
- installatie van diepwanden;
- grondwaterstandsverlagingen, bijvoorbeeld door bemalingswerkzaamheden;
- vervorming van de grond- en/of waterkerende bouwputwand tijdens de ontgraving;
- ophogingen voor de aanleg van wegen;
- belastingverhoging van zettingsgevoelige lagen;
- aanleg van een boortunnel, gestuurde boring en overige sleufloze technieken.
- Trillingen, kunnen worden veroorzaakt door:
- heien van funderingspalen;
- intrillen en/of uittrillen van damwanden;
- passage van bouwverkeer;
- rail- en wegverkeer in de exploitatiefase;
- sloopwerkzaamheden.
- De belendende objecten welke vatbaar zijn voor omgevingsbeïnvloeding zijn bijvoorbeeld:
- gebouwen;
- kabels en leidingen(tunnels);
- viaducten en bruggen;
- spoorinfrastructuur;
- weginfrastructuur;
- kademuren / oevers;
- parkeergarages;
- bestaande tunnels.
CRUX Engineering voert schadepredicties uit om de gevolgen van bouwwerkzaamheden op de belendende constructies rekenkundig in beeld te brengen. Op basis van de schadepredicties worden het ontwerp, de keuzes voor de bouwmethodes en de mogelijke preventieve mitigerende maatregelen afgestemd op de omgeving. Dit biedt een duidelijke meerwaarde boven de gangbare, uitsluitend kwalitatieve schadepredicties.
Aanpak CRUX Engineering
De aanpak die CRUX Engineering hanteert voor gedegen technisch risicomanagement ten aanzien van omgevingsbeïnvloeding voor de aanleg van een ondergronds werk bestaat uit het doorlopen van de volgende stappen.
- 1. Inventarisatie van de belendingen (type, staat, etc.)
Veel problemen tijdens de bouw van ondergrondse parkeergarages worden veroorzaakt door een onvoldoende bekendheid met de belendingen. Met name bij oudere, maar helaas ook bij veel recenter gebouwen, blijkt het lastig te achterhalen welk type fundering is toegepast, of damwanden of ankers nog aanwezig zijn in de grond, in hoeverre obstakels nog aanwezig zijn, etc. Door een gedegen archiefonderzoek, al dan niet gecombineerd met in situ grondonderzoek en funderingsonderzoek kunnen echter wel onzekerheden worden weggenomen en wordt bovendien juridisch (Bouwbesluit) voldaan aan de onderzoeksplicht van de bouwer.
- 2. Gebruik van state-of-the-art rekenmodellen voor het maken van predicties van trillingsintensiteiten en verplaatsingen die tijdens de bouw kunnen optreden.
Het is opvallend dat bij een groot aantal projecten nog steeds op basis van beperkte berekeningsmodellen en een combinatie van alleen kwalitatieve risico’s en niet projectspecifieke toepassing van ervaring belangrijke ontwerpbeslissingen worden genomen. Met behulp van de huidig beschikbaar zijnde (Eindige Elementen) rekenmodellen en modellen ten bate van het uitvoeren van schadepredicties kunnen echter projectspecifieke, betrouwbare analyses van de omgevingsbeïnvloeding worden gemaakt, hetgeen de risico’s in beeld brengt en de noodzaak voor voorbereiding van mitigerende maatregelen mogelijk maakt.
- 3. Toetsing van de predicties aan de vigerende normen, richtlijnen en ontwerpaanbevelingen.
De SBR richtlijnen bevatten informatie over toelaatbare trillingen. Een belangrijke omissie wordt nog gevormd door het gebrek aan regelgeving met betrekking tot toelaatbare verplaatsingen van belendende objecten, zoals bijvoorbeeld gebouwen of leidingen. Men dient zich bijvoorbeeld te realiseren dat het toetsen aan de ‘obligate’ hoekverdraaiingslimieten uit de geotechnische norm van 1:100 of 1:300 niet voldoet en een significant risicoprofiel op zettingsschade van een bouwproject impliceert. Deze getallen zijn bedoeld voor verschilvervormingen voor nieuwbouw, die worden veroorzaakt door het gewicht van het gebouw zelf en niet voor externe bronnen van verplaatsingen, die aan een bestaand gebouw worden opgelegd.
- 4. Fine-tuning van het ontwerp en mitigerende maatregelen om een zo economisch / optimaal mogelijk ontwerp vast te stellen.
Het meenemen van omgevingsbeïnvloeding zou een verplichte stap in het ontwerpproces moeten zijn. Immers, bij een te grote beïnvloeding dient ofwel een aanpassing bij de bron, de ondergrondse activiteiten, ofwel een versterking van de ontvanger, de belending, plaats te vinden. Bij aanpassingen bij de bron kan worden gedacht aan het aanpassen van de stijfheid van de damwanden of ankers, het bemalingstype of de methode van inbrengen van de palen. Als mitigerende maatregel bij de “ontvanger” kan bijvoorbeeld worden gedacht aan funderingsherstel of funderingsondervanging of –afscherming middels grondverbeteringstechnieken zoals bodeminjectie (permeation grouting), jetgrouting, compensation grouting en grondbevriezing. Het is niet altijd noodzakelijk om dergelijke maatregelen voorafgaand aan de uitvoering op te nemen. Door echter wel met een maatregel rekening te houden en hierop de planning van de uitvoering en de monitoring in te richten, kan het ondergrondse project op een effectieve wijze gerealiseerd worden.
- 5. Het opstellen van een monitoringsplan te bewaking van de werkzaamheden in alle relevante projectstadia.
De omgevingsbeïnvloeding analyse dient als basis voor het monitoringsplan, waarin wordt aangegeven op welke onderdelen tijdens de uitvoering getoetst moet worden en wanneer maatregelen benodigd zijn. Belangrijke onderdelen van de monitoring zijn bijvoorbeeld een bouwkundige opname, een nulmeting van verplaatsingen en/of trillingen om de uitgangssituatie vast te stellen. Vervolgens dienen bij fasen van het bouwproces, waarbij conform de predicties, vervormingsaandelen worden verwacht, herhalingsmetingen te worden uitgevoerd om het proces en de ontwikkeling van de omgevingsbeïnvloeding te bewaken.
- 6. Communicatie van de werkzaamheden met de omgeving.
Het doen uitvoeren van een omgevingsbeïnvloeding analyse kan een belangrijke factor zijn in het verkrijgen van vertrouwen en draagvlak voor het bouwproject. Het is gebleken dat belanghebbenden uit de omgeving, zoals bijvoorbeeld gebouweigenaren, -huurders, nutsbedrijven, diverse overheden en verzekeraars, aanzienlijk minder klachten over- en opmerkingen op het bouwproces hebben wanneer zij goed zijn geïnformeerd over de werkzaamheden en bovendien vertrouwen erin hebben dat met de risico’s op een verantwoorde wijze wordt omgegaan.
- 7. Uitvoering van het project, waarbij strikte (en dus tijdige) bewaking van in het monitoringplan opgenomen alarm- en grenswaarden een cruciale rol speelt.
Tijdige (!) monitoring maakt een goede terugkoppeling tussen het ontwerp en uitvoering mogelijk. In het monitoringsplan zijn doorgaans per bouwfase de grenswaarden voor toelaatbare verplaatsingen en/of trillingniveaus gedefinieerd. Wanneer voldoende snel wordt geanticipeerd op overschrijdingen van vooraf vastgestelde waarden, kunnen indien noodzakelijk ook tijdig maatregelen worden getroffen om schade te voorkomen. De deskundige interpretatie van de monitoringsdata vervult hierbij een cruciale onderdeel van een risk control. Monitoring alleen is geen maatregel, maar alleen een ondersteuningsmiddel gedurende de uitvoering om, indien noodzakelijk, op tijd te kunnen anticiperen op de risico-ontwikkeling van het bouwproces. Op basis van de frequente interpretatie van de data door ervaren adviseurs gedurende de uitvoering, kan de ontwikkeling van vervormingen worden beoordeeld, kunnen de invloedsbronnen van reeds gemeten vervormingen worden achterhaald en kan het risicoprofiel voor de nog uit te voeren werkzaamheden juist worden ingeschat.
Projecten
Enkele recente projectvoorbeelden waarbij (onderdelen van) technisch risicomanagement op het gebied van omgevingsbeïnvloeding volgens de bovengenoemde filosofie zijn of worden toegepast, zijn bijvoorbeeld de renovatie van het Nieuwe Rijksmuseum, het Nieuwe Stedelijk Museum en het voormalig Conservatorium Stradivarius in Amsterdam, de circa 15m diepe parkeergarage voor Nieuw Hoog Catharijne te Utrecht, de Damsterdiep parkeergarage in Groningen, de nieuwbouw parkeergarage Amstelcampus voor de Hogeschool van Amsterdam, de vijflaags parkeergarage St. Maartenskliniek te Nijmegen, de parkeergarage Anna van Buerenplein te Den Haag en de parkeergarages Oldehoofsterkerkhof en Nieuw Zaailand te Leeuwarden. Al deze projecten hebben gemeen dat de ondergrondse ruimten vlak naast bestaande, al dan niet historische en/of kwetsbare bebouwing is geprojecteerd.
Hierna worden enkele recente projectvoorbeelden op het gebied van omgevingsbeïnvloeding gegeven.
- Renovatie Rijksmuseum, Amsterdam
De renovatieplannen van het Rijksmuseum voorzien in de aanleg van bouwputten ten bate van een gedeeltelijke onderkeldering binnen en naast het bestaande gebouw. Door CRUX is, in opdracht van Arcadis, een rekenkundige beschouwing uitgevoerd van de te verwachten invloed van de ontgravingen op het monumentale gebouw. In combinatie met een door Wareco opgezet en uitgevoerd uitgebreid funderings/casco-onderzoek van de bestaande paalfundering van het Rijksmuseum, zijn de zettingsrisico’s kwantitatief voorspeld en maatregelen in het ontwerp van de bouwputten in beeld gebracht. Op basis van deze kwantitatieve omgevingsbeïnvloedingsanalyse kunnen, in combinatie met monitoring, de werkzaamheden aan het Rijksmuseum verantwoord worden uitgevoerd en bewaakt. Naar aanleiding van de risicoanalyse is vervolgens een monitoringsplan nader gespecificeerd, waarin niet alleen staat aangegeven waar en wanneer moet worden gemeten, maar ook hoe en wanneer de interpretatie en de terugkoppeling van de metingen naar de uitvoering dient plaats vinden. Dit laatste aspect, het opstellen van een actie- cq. maatregelenplan, is voor een pro-actieve beheersing van het bouwproces onontbeerlijk.
- Bodemsanering Oostergasfabriek, Amsterdam
Ter plaatse van het voormalige Oostergasfabriekterrein te Amsterdam vindt in opdracht van het Projectbureau Bodem Amsterdam een grootschalige bodemsanering plaats. In dit kader zijn door CRUX schadepredicties aan de belendende panden uitgevoerd op het gebied van zettingen en trillingen die optreden bij de realisatie van de bouwputten voor dit werk. Dit heeft geresulteerd in een aantal aanbevelingen met betrekking tot het ontwerp en de uitvoeringsmethodiek. Daarnaast is een monitoringsplan opgesteld en is geadviseerd met betrekking tot de monitoringsbewaking van de bouwwerkzaamheden gedurende de ontgraving van de bouwputten. Recente metingen tonen aan dat de voorspelde vervormingen uitstekend overeenkomen met de gemeten waarden, zodat het bouwproces geen onnodige vertragingen ondervindt.
- Amersfoort Brouwershof
In Amersfoort zijn zettingen aan een op staal gefundeerd, belendend kantoorgebouw ontstaan als gevolg van naast dit gebouw uitgevoerde bouwwerkzaamheden. Deze werkzaamheden bestonden uit het realiseren van een bouwput ten bate van een kelderconstructie van nieuw te realiseren hoogbouw. Door CRUX is de oorzaak van de schade onderzocht. Met behulp van geavanceerde eindige elementen berekeningen is aangetoond dat een verdere ontgraving van de bouwput zonder maatregelen niet haalbaar was. De effectiviteit van diverse maatregelen is vervolgens onderzocht, hetgeen heeft geleid tot een ontwerpaanpassing voor wat betreft het vervolg van de uitvoering. Tevens is een monitoringsplan opgesteld voor de verdere bewaking tijdens de uitvoering.
De werkzaamheden aan de nieuwbouw zijn inmiddels succesvol en binnen de vooraf voorspelde vervormingsgrenswaarden uitgevoerd.
Grote en kleine (!) projecten
Onterecht wordt vaak gedacht dat alleen bij grote projecten, zoals de bovenstaande, een analyse van de omgevingsbeïnvloeding noodzakelijk is. De dagelijkse praktijk wijst echter uit dat juist bij relatief kleinere projecten, zoals de aanleg van rioleringen, gestuurde boringen, bergbezinkbassins en gemalen in stedelijk gebied, de risico’s ten aanzien van zettingen, trillingen en grondwaterstandverlagingen aanzienlijk zijn en in het ontwerp nogal eens worden onderschat. Daarom achten wij juist bij deze projecten een inspanning ten aanzien van omgevingsbeïnvloeding in het ontwerpstadium noodzakelijk, om later niet met onverwachte kosten of, erger nog, vertragingen/schade te worden geconfronteerd.
Tot slot
Het lijkt dat de onbekendheid met bovengenoemde ontwerpfilosofie nog een belemmering vormt voor opdrachtgevers om deze toe te passen. Het is echter belangrijk om te realiseren dat een dergelijk ontwerpmethodiek, de daaruit volgende keuzes voor de bouwmethodes en de mogelijke preventieve mitigerende maatregelen afgestemd op de omgeving, een duidelijke meerwaarde vormen boven de gangbare, uitsluitend kwalitatieve risico inschattingen. Zowel vanuit een maatschappelijk oogpunt als vanuit economische overwegingen (denk eens aan de kosten van een bouwstop of andere vertragingen!) verdient een gedegen omgevingsbeïnvloeding analyse zichzelf dan veelal gemakkelijk terug.
Over de auteurs
ir. J.K. Haasnoot, directeur CRUX Engineering BV
Dipl.-Ing H.D. Netzel, directeur CRUX Engineering BV
prof. dr. ir. Almer E.C. van der Stoel, directeur CRUX Engineering BV, hoogleraar civiele techniek NLDA en Universiteit Twente
Over CRUX Engineering
CRUX Engineering BV levert hoogwaardig advies op het gebied van Geotechniek en Omgevingsbeïnvloeding. Meer informatie vindt u op http://www.cruxbv.nl
|
|
-
Infrasite Rail 
Home
Infrasite Articles
Infrasite Bedrijvengids
Infrasite Competence
Infrasite Definitions
Infrasite Documents
Infrasite Events
Infrasite Innovatie
Infrasite Jobs
Infrasite Mobile
Infrasite Products
Infrasite Specials
Infrasite Training