H180 binnen GEO FIN - Vakblad Geotechniek

Ing. P. Liebregts Allan Block Europe BV
Ing. C. Pfleiderer MOS Grondmechanica
Ing. C. Brok Huesker Synthetic GmbH
Toerit Overtoom met
blokkenwand gefundeerd op
een paalmatras constructie
te Papendrecht
Samenvatting
Een traditionele opbouw van een toerit naar de
dijk binnen de bebouwde kom van Papendrecht
zou de nodige problemen opleveren naar de
omgeving toe. Doordat de bouwtijd en
beschikbare ruimte ook krap bleek te zijn heeft
de gemeente gekozen voor een alternatieve
bouwwijze; een paalmatras constructie met
daarboven een niet alledaagse oplossing van
twee verschillende typen gewapende grond
constructies.
Figuur 1 langsdoorsnede constructie
Inleiding
In het project Overtoom te Papendrecht wordt
hoogbouw gerealiseerd langs de dijk Bosch.
Deze hoogbouw bestaat uit een parkeergarage
met winkels en appartementen. Langs de
parkeergarage komt een oprit naar de dijk en
voor de toegang van de garage en bevoorrading
van de winkels is halverwege de oprit een
tunneltje voorzien. Figuur 1 toont de langsdoorsnede van deze constructie.
De ondergrond van de locatie bestaat uit
samendrukbare klei- en veenlagen met een dikte
variërende tussen de 10 en 13 m. Vanwege de
beperkte realisatietijd van de toerit en de nadelige effecten van een traditionele ophoging naar
de omgeving toe wordt de toerit uitgevoerd in
gewapende grond op een paalmatras constructie.
In een latere fase wordt de hoogbouw met
parkeergarage gebouwd.
Ontwerp
weergegeven van de constructie bestaande
uit 3 verschillende onderdelen, namelijk:
De paalmatras constructie waarop de toerit
zettingsvrij gefundeerd is;
De definitieve blokkenwand met Allan-Block,
gewapend met geogrids;
De tijdelijk gewapende grondconstructie die
later, wanneer de belendende nieuwbouw is
gerealiseerd, wordt aangevuld en komt te vervallen.
In figuur 2 wordt een principe doorsnede
Paalmatras constructie
Figuur 2 Principe dwarsdoorsnede
56
GEOkunst – januari 2008
Paalmatras constructies kunnen berekend worden door diverse methoden, bijvoorbeeld de
Duitse EBGEO en de Britse BS8006. Momenteel
wordt binnen CUR-verband gekeken naar de
diverse methoden met als doel het formuleren
van één richtlijn voor de berekening van dit
type constructie voor de Nederlandse markt.
De paalmatras constructie in dit project is
berekend volgens de Britse methode BS8006.
Berekend is de gebruikstoestand en de uiterste
grenstoestand uitgaande van maximaal 5% rek in
de geogrids. De palen in de constructie hebben
een schachtafmeting van 220x220 mm en staan
hart op hart 2,0 m in vierkant en hebben een
variërende lengte van 12,5 m tot maximaal 17 m.
Op de paalkoppen worden paalkappen geplaatst
met een afmeting van 0,8 x 0,8 m. De paalkappen kunnen vrij roteren zodat er geen extra
kopmomenten kunnen ontstaan wanneer
deze door de ophoging worden belast. Uit de
berekening volgde voor zowel de dwars- als
langswapening een Fortrac R200/30-30 MP,
Foto 1 Palenveld
Foto 2 Uitleggen geogrids paalmatras
oftewel 200 kN trekkracht in beide richtingen.
Als vulmateriaal wordt puingranulaat gebruikt
vanwege de betere draagkracht en haakweerstand in vergelijking met zand.
Aan de tijdelijke zijde wordt het geogrid terug
verankerd tot en met de tweede palenrij. Aan
de zijde van de blokkenwand wordt het geogrid
ingestort in de balkconstructie waarop de blokkenwand wordt gebouwd. In figuur 3 is hiervan
een detail weergegeven.
De reden voor de inzet van Fortrac MP is niet
alleen de maximale rek van 5 % maar ook dat
deze resistent is tegen de chemische werking van
beton wat voor de verbinding in de balk van
wezenlijk belang is. Foto1 laat het palenveld met
paalkappen zien. Foto 2 geeft het uitleggen van
de geogrids voor de overbruggingsconstructie
weer.
Vanwege de aansluiting op de bestaande weg
en de minimaal vereiste dikte van de paalmatras
constructie zijn de laatste 6 palenrijen steeds
dieper weggezet, circa 10 cm per rij. Hierdoor
was een redelijk vloeiende overgang mogelijk.
Het geogrid in langsrichting is dan nog circa 10 m
verder doorgelegd in de bestaande gereconstrueerde traditionele wegconstructie om zettingsverschillen gelijkmatiger te laten verlopen.
Foto 3 Wand in opbouw
Definitieve blokkenwand
De definitieve wand is een blokkenwand systeem
bestaande uit Allan-Block blokken, een betonnen stapelement waarmee in combinatie met
geogrids snel een steile wand gebouwd kan
worden. De wand is hier uitgevoerd onder een
hoek van 87° met een oplopende kerende hoogte
van 1 naar 4 m. De wanden zijn laagsgewijs
mortelloos (droogstapelsysteem) opgebouwd.
Het aanvulzand en de splitlaag (drainage) zijn
ook laagsgewijd aangebracht en verdicht. Het
Figuur 3 Principe koppelingen
GEOtechniek – januari 2008
57
principe is weergegeven in figuur 3. De toegepaste geogrids zijn van het type Fortrac
35/20-20/30 MP, hebben een lengte van 2,75 m
en worden om de 2 blokken (0,40 m) gekoppeld
met de blokkenwand. Tot circa 0,5 m uit de
achterzijde van de blokkenwand wordt split
aangebracht zodat er een goede afvoer van
water ontstaat. Het split en het daarachter
toegepaste zand zijn van elkaar gescheiden door
een vlies. Foto 3 toont de wand in opbouw.
Blokkenwanden zijn semi-flexibele constructies
die geen te grote zettingsverschillen kunnen
overbruggen. Daarom is de wand gefundeerd op
een doorlopende funderingsbalk, die op de buitenste paalkappenrij wordt gebouwd. Zoals al
eerder aangegeven vindt de inklemming van de
geogrids ook in deze balk plaats. De blokkenwand kan eigenlijk grofweg opgedeeld worden
in twee wanden namelijk de wand van de toerit
tot de eerste tunnel en de wand tussen de twee
tunnels in. Daarboven is een strook van circa 1 m
die doorloopt van het begin tot het einde.
Foto 4 Opbouw tijdelijke wand
Voor dit project is door architect en gemeente
gekozen voor een zwart kleurige betonsteen.
Door het vroegtijdig betrokken zijn bij het
project zijn de verschillende vraagstukken
pragmatisch en kosteneffectief opgelost.
Bijvoorbeeld de wijze van aansluiting op de
kruisende tunnel, afwerking bovenzijde met
kopplaat en railing en de wijze van inpassing
van de straatkolken aan de zijkant. Een en
ander is omgezet naar het bestek.
Tijdelijke wand van gewapende grond
Foto 5 Huidige staat toerit
58
GEOkunst – januari 2008
Omdat de toerit eerder gerealiseerd wordt
dan de aansluitende nieuwbouw en doordat de
bouwruimte vrij beperkt is, moet het tijdelijke
talud onder 70° worden opzet. De meest economische oplossing was om deze uit te voeren in
gewapende grond. Toegepast is de terugslagmethode met geogrids met een verankeringslengte van 2,5 m. Vanwege het gelijkmatig
opbouwen van de toerit is een laagdikte van
de gewapende grond aangehouden van 0,4 m.
Dit komt overeen met die van de blokkenwand.
In de kopsekant is over de eerste 0,5 m puingranulaat toegepast, zodat er enige vormvastheid behouden blijft. Zand heeft namelijk de
neiging om later wat uit te zakken waardoor
de beëindiging bol gaat staan. De gewapende
grond is trapsgewijs opgebouwd met een
tijdelijke bekisting (zie foto 4) die steeds na
gereedkomen wordt verplaatst naar boven toe.
Later, als de nieuwbouw is gerealiseerd, wordt
de ruimte tussen de betonwand en de toerit
opgevuld met zand waardoor de functie van de
gewapende grond komt te vervallen.
Toerit Overtoom met blokkenwand gefundeerd op een paalmatras constructie
Controle berekening met PLAXIS
Om een beter inzicht in het zettinggedrag,
de stabiliteit van de grondconstructie en de
paalbelastingen van de opritconstructie te
verkrijgen, heeft MOS Grondmechanica in
opdracht van de gemeente Papendrecht onder
andere een berekening met het EEM-programma
Plaxis (versie V8) uitgevoerd.
Met Plaxis is de benodigde sterkte en de verankeringslengte van de geotextielen berekend.
De onderste laag geotextiel moet een deel van
de ophoogconstructie tussen de palen opvangen
en naar de palen overbrengen.
Door gewelfwerking wordt het gewicht van de
bovenlagen direct naar de palen geleid. Een en
ander is goed te zien in figuur 4.
300
0
-30
-200
De kopplaat is los op de paal opgelegd en kan
vrij roteren. Uit de berekening bleek dat de
ontstane momenten in de paalkop te verwaarlozen zijn.
Doordat de paalkop onder de blokkenwand
excentrisch wordt belast, gaat deze paalkop
roteren waardoor de geogrids in de onderste
twee lagen tussen de paal onder de blokkenwand en de volgende palenrij meer gaan
doorbuigen en meer gaan rekken. Dit leidt tot
grotere krachten in de geogrids zodat voor deze
twee lagen een sterker geogrid is toegepast.
In figuur 5 zijn de berekende trekkrachten
in de geogrids weergegeven.
De Plaxis berekeningen zijn gebruikt voor de
validatie van het ontwerp.
Uitvoering
In augustus 2006 is begonnen met de heiwerkzaamheden. Daarna is eerst de ruwbouw van de
tunnels uitgevoerd. Nadat de ruwbouw van de
tunnels gereed was, kon eind november 2006
gestart worden met de paalmatras met opbouw.
Geleidelijk is de toerit opgebouwd en eind
februari 2007 was de toerit zover gereed dat
verkeer er gebruik van kon maken.
De afbouw kan pas plaats vinden na gereed
komen van de belendende nieuwbouw.
Foto 5 toont de schone zijde van de toerit zoals
deze nu te zien is. Aan de andere zijde heeft
men de gewapende grond met spuitbeton
afgespoten zodat deze beschermd is tegen
vandalisme. Figuur 4 Gewelfwerking verkregen met PLAXIS
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Figuur 5 Berekende trekkrachten in geogrids met PLAXIS
GEOtechniek – januari 2008
59