C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2001 330H i s t o r i s c h o v e r z i c h tDe geschiedenis van de eigenlijkeDiemerzeedijk gaat terug tot de13de eeuw, toen deze dijk deel uit-maakte van een stelsel van zeedij-ken dat Amsterdam tegen hoogwater in de toenmalige Zuiderzeemoest beschermen. Oorspronke-lijk een kleidijk, is de Diemerzee-dijk in de loop der eeuwen velemalen verhoogd en verstevigd totzijn huidige vorm.Eind 19de eeuw werd aan de zuid-zijde van de Diemerzeedijk hetAmsterdam-Rijnkanaalgegraven,waardoor de Diemerzeedijk zijnhuidige, ge?soleerde ligging tus-sen het IJmeer en dit kanaal ver-kreeg (fig. 1)Omstreeks 1961 deed de vuilstortzijn intrede langs de Diemerzee-dijk, naar later zou blijken hetbegin van een zwarte periode.Aan de IJmeerzijde van de dijkwerd op grote schaal afval in hetondiepe IJmeer gestort, waardooreen strook land vari?rend van 200tot 300 m breed ontstond. Aan deoostzijde van het terrein is latereen deel ervan in het IJmeer afge-kalfd.DemeestvervuildeplaatslangsdeDiemerzeedijk, de zogenoemdebrandplaats, ontstond tussen1961 en 1973. Hier werd in openlucht zwaar chemisch afval ver-brand, afkomstig van chemischeindustrie?n uit diverse landen inEuropa. Bij een gunstige windwerden hier de vaten met che-misch afval op een hoop gestorten aangestoken, waarbij hetAmsterdam-Rijnkanaal tijdelijkwerd afgesloten.Langs de Diemerzeedijk ontwik-kelde zich een zwaar vervuildgebied, waarin onder meer eenzuurteerpoel en -put ontstonden.Toenemende overlast en eengroeiend milieubewustzijn heeftertoe geleid dat het storten en ver-branden van chemisch afval rond1973 werd gestaakt. Op datmoment was er meer dan 40 000ton chemisch afval gestort en/ofverbrand. Tot in de jaren tachtigwerd langs de Diemerzeedijk nogpuin, bedrijfsafval en huisvuilgestort.Al naar gelang de aard van hetgestorte afval kan het aldus ont-stane terrein in de volgende deel-gebieden worden onderverdeeld(fig. 2):Cement-bentonietwand bijbodemsanering DiemerzeedijkOntwerpir. W. Gall, HBG Civiel, GoudaVan vuilstort tot stadsparkHet storten van huisvuil, bedrijfsafval en vooral chemisch afval langs deDiemerzeedijk in de jaren zestig en zeventig van de vorige eeuw, geeft proble-men als het terrein in het begin van deze eeuw bestemd is als stadspark voorhet nieuwe stadsdeel IJburg. Inpakken van de verontreiniging met een 4400 mlange cement-bentonietwand en afdekken met een isolatielaag bood hier deoplossing.In dit artikel komen zowel het ontwerp als de uitvoering aan de orde.1 | Situering Diemerzeedijken IJburg2 | Indeling stortplaats indeelgebieden IJMEERHoogspanningsleidingHoogspanningsleidingC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2001 3 31I Brandplaats chemisch afval(1961-1973)II Omgeving brandplaatsinclusief zuurteerpoel en-put (1961-1973)III Puin- en bedrijfsafval(1962-1983)IV Huisvuil (1962-1983)Havenslib (1959-1968)V Afkalving in IJmeerGedurende de jaren tachtig washet stil langs de Diemerzeedijk.Door de ge?soleerde ligging endoordatvoorhetterreininverbandmet het chemisch afval een toe-gangsverbod gold, ontwikkeldezich hier ironisch genoeg een ruig`natuurgebied' met soms uniekeflora en fauna, zelfs ringslangen.Op grond van de Wet Bodemsa-nering was het terrein al aange-wezen als een omvangrijk gevalvan ernstige bodemverontreini-ging met urgentie tot saneren. Detoenemende behoefte aan huis-vesting rond Amsterdam resul-teerde in 1998 in de aanleg vanIJburg, juist ten noorden van deDiemerzeedijk (foto 3). De nabij-heid van dit toekomstige woonge-biedmaaktesaneringvandestort-plaats op korte termijn nood-zakelijk, temeer daar het terreinde functie van stadspark voorIJburg werd toebedeeld. Dezestadsparkfunctie omvat tevensvoorzieningen als sportvelden,strand, openluchttheater en na-tuurgebied.S a n e r i n g s p r i n c i p eGeziendegrotehoeveelhedenver-vuilde grond en de vermengingvan de diverse verontreinigingenwas het financieel en praktischniet haalbaar om het afval en deverontreinigingen af te voeren ente vervangen door schone grond.Conform de eisen van de WetBodemsanering werd gekozenvoor het zogenaamde IBC-prin-cipe (Isoleren, Beheersen, Con-troleren). Hierbij wordt de ver-vuiling ge?soleerd in een grote`doos' die wordt gevormd door dewaterafsluitende Eemkleilaag opcirca NAP ? 22 m, schermwanden3 | Het te saneren terreintegenover IJburg4 | Principedoorsnedeisolatieconstructie5 | Werken onderhoogspanningskabelsC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2001 332langs de omtrek van het terrein eneen waterdichte bovenafdekking(fig. 4). Binnen deze `doos' wordtde grondwaterstand verlaagd,zodat verontreinigde stoffen nietkunnen weglekken. Het uit de`doos' onttrokken grondwaterwordt gezuiverd in een zuive-ringsinstallatie die op het terreinis ingericht.S c h e r m w a n dReferentie-ontwerpIn het referentie-ontwerp van deopdrachtgever, de MilieudienstAmsterdam, was het volgendeschermwandconcept aangehou-den:? Diemerzeedijkzijde(Zuidzijde):cement-bentonietwand,600 mm dik;? IJmeerzijde (Noordzijde):stalen damwand met slot-afdichting.Op bepaalde delen langs deIJmeerzijde en de Diemerzeedijkgeldt een beperking van de werk-hoogte door hoogspanningska-bels (foto 5). Op deze delen wordtde stalen damwand vervangendoor een cement-bentonietwand,over de bovenste meters voorzienvan korte damwandplanken.Omdeaanlegvandeschermwandaan de IJmeerzijde mogelijk temaken, is langs de noordzijde vanhet terrein een zand- baan voor-zien (fig. 6). De stabiliteit van dezeophoging wordt verzekerd doorverticale drains.Het onttrekkingssysteem van hetgrondwater binnen de `doos'bestaat uit horizontaal geboordedrains in de wadzandlagen bovende Eemkleilaag, die aan de randvan het terrein, direct naast deschermwand worden afgepompt.Uiteindelijk ontwerpHet uiteindelijke Design & Con-struct-ontwerp van de aannemerwijkt op enkele punten af van hetreferentie-ontwerp. Doordat in-situ proefnemingen met hetsysteem met horizontaal ge-boorde drains teleurstellenderesultaten opleverden, werd over-gegaannaareenmeertraditionelebemaling met verticale bronnen.Hierdoor kon de schermwandcirca7mnaarbinnenwordenver-schoven.Ook het type schermwand isenigszins gewijzigd ten opzichtevan het referentieontwerp:? Diemerzeedijkzijde en IJmeer-zijde:cement-bentonietwand(600 mm dik) + HDPE-folie.Deze wijziging werd met nameingegeven door de risico's aan-gaande waterdichtheid en duur-zaamheid van de stalen damwan-den. Ten opzichte van de stalendamwand heeft de combinatievan cement-bentonietwand metHDPE-folie als voordeel dat heteen dubbele barri?re vormt(cement-bentoniet ?n HDPE-folie). Bovendien bleek de cement-bentonietwandmetdeHDPE-foliekostentechnisch aantrekkelijker.O n t w e r p a s p e c t e ns c h e r m w a n dDe keuze van een cement-bento-nietwand aan de IJmeerzijdeheeft ontwerptechnisch de nodigeconsequenties.SleufstabiliteitDoordat de schermwand wordtaangelegd vanaf een zandbaan inhet IJmeer, dient rekening teworden gehouden met waterover-spanningen in de ondergronddoor aanleg van de zandbaan.Deze wateroverspanningen be?n-vloedendesleufstabiliteitinnega-tievezin.Berekeningvandesleuf-stabiliteit gaf aan dat dewater-overspanning tijdens hetgraven van de sleuf niet meer dan10 kPa zou mogen bedragen.Gezien de beperkte uitvoerings-tijd moest een redelijk snelophoogschema worden aange-houden:Stap 1: Aanbrengen geotextielOphogen tot NAP +1,0 mAanbrengen verticaledrainageOphogen tot NAP +1,5 mStap 2: Twee maandenconsolidatieStap 3: Ophogen tot NAP +2,0 mStap 4: Vier maandenconsolidatieStap 5: Aanleg schermwandStap 6: Twee maandenconsolidatieStap 7: Aanbrengen isolatielaagvan TrisoplastStap 8: Twee maandenconsolidatieStap 9: Aanbrengen leeflaag vanteelaarde op van drainsvoorziene zandlaag6 | Zandbaan als toegangs-weg aan IJmeerzijde7 | Afbouw waterover-spanningen onder drainsblijft achterleeflaagisolatielaagzandbaanbestaand terreinschermwandzandbaanwateroverspanningC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2001 3 33Om de afbouw van wateroverspan-ningen verder te versnellen, is hetpatroon van verticale drains in dezandbaantenopzichtevanhetrefe-rentie-ontwerp verdicht tot circa 1drain per m2. Vanwege het stijg-hoogteverschil tussen het grond-waterinhetholocenepakketbovenhet basisveen en in het watervoe-rende pakket eronder, ligt het teen-niveau van de drains op minimaal1,5 m boven dit watervoerendepakket om het natuurlijk grond-waterregime niet te verstoren.Het verloop van de waterover-spanningen ter plaatse van de tegraven schermwand is bepaaldmet behulp van het programmaPLAXIS. Doordat de drains nietkunnen worden doorgezet overhetonderstedeelvanhetholoceen,blijkt uit de PLAXIS-uitvoer dui-delijk dat de afbouw van water-overspanningen onder het teen-niveau van de drains achterblijft(fig. 7). De gangbare Kjellmann-Baron-vergelijkingen en -grafie-ken gelden in dit geval alleen voorde hoger gelegen grondlagenboven het teenniveau van dedrains. Op basis hiervan konworden geconcludeerd dat degekozen drainafstand voldoendewas om de wateroverspanningenonderhetteenniveauvandedrainstot onder 10 kPa te reduceren.Taludstabiliteit IJmeerDoor de slappe ondergrond en desnel opeenvolgende ophogingenisdetaludstabiliteitvandeIJmeer-oevereenbelangrijkaspect.Bijhetontwerp diende te worden geveri-fieerd dat ook bij toepassing vaneencement-bentonietwanddesta-biliteit voldoende is. In tegenstel-ling tot een damwand kan aan eencement-bentonietwand nagenoeggeen grondkerende functie wor-den toegekend. Door de lage stijf-heid van een cement-bentoniet-wand zal deze geneigd zijnde grondvervormingen nagenoegvolledig te volgen. Stabiliteitsana-lyses met behulp van PLAXIStoonden aan dat de taludstabili-teit ook bij toepassing vaneen cement-bentonietwand vol-doende is. Daarnaast gaven dezeanalyses aan dat het maatgevendebezwijkpatroon optreedt in hettalud v??r de schermwand (fig. 8)en derhalve onafhankelijk is vanhet type schermwand.Vervormingen schermwandNa het aanbrengen van deschermwand zorgt het aanbren-gen van de isolatie- en deklagenvoor horizontale vervormingen inde ondergrond ter plaatse van detaludzone. Hierdoor zal deschermwand ook horizontaal ver-vormen. In eerste instantie zal dewand door de horizontale grond-druk van de ophogingen naarbuiten (IJmeerzijde) worden ge-drukt (fig. 9). Door het verlagenvan de waterstand binnen deschermwanden zal zich in de loopder tijd een waterstandsverschilover de wand instellen. Uiteinde-lijk zal dit waterstandsverschil deuitbuiging van de schermwandrichting IJmeer stopzetten en deschermwand fixeren in zijn uit-gebogen stand.Bij de bepaling van deze vervor-mingen is rekening gehoudenmet het kruipgedrag van degrond. Met name voor de slappeholocene lagen kan deze kruip-vervorming aanzienlijk zijn. Opbasis van samendrukkingsproe-ven en -berekeningen zijn degrondparameters voor de vervor-mingsberekeningen met behulpvan PLAXIS dusdanig vastge-steld, dat rekening wordt gehou-den met de kruipvervorming,inclusief de kruipvervorming vanophoogslagen v??r het aanbren-gen van de schermwand. Voormeer informatie zie [1].De berekende vervormingen vande schermwand zijn vervolgensvergeleken met de vervormings-capaciteit van de wand. Op basisvan veel proefnemingen op hetcement-bentonietmengsel is alsondergrens van de resultaten hetvereenvoudigde --diagram vanfiguur 10 afgeleid. Dit diagram isvertaald naar een N--diagramvan de wand (fig. 11), waarin driegebieden zijn te onderscheiden:A: De wand is ongescheurd.B: De wand is ingescheurd, metresterende drukzone.C: De meest gedrukte zijde vande wand bezwijkt op druk.Bij de combinatie van de ver-wachte waarde van de negatieve8 | Maatgevende bezwijk-patroon treedt op intalud v??r de scherm-wand9 | Verplaatsingen doorgronddrukC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2001 334kleef en de berekende maximalekromming blijkt de schermwandzich in gebied A te bevinden.De beoogde dubbele barri?re(HDPE-folie + ongescheurdeschermwand) is derhalve bereikt.Bij de bepaling van de vervor-mingscapaciteit van de scherm-wandisnogoverwogengebruiktemaken van de gunstige werkingvan kruip/relaxatie van hetcement-bentoniet. Bij langzamebelastingwordtcement-bentonietimmers een grote vervormings-capaciteit toegedicht. Literatuur-onderzoek [2] gaf aan dat er echterzeer beperkte informatie bestaatover het kruipgedrag van cement-bentoniet. Tevens bleek dat hetkruipgedrag sterk afhankelijk isvan het type cementbentoniet endat de bevindingen van diverseonderzoeken niet altijd ondub-belzinnig lijken. Derhalve is voordit project besloten het mogelijkgunstige kruipgedrag van hetmateriaal te beschouwen als eenverborgen veiligheid, maar hetverder niet in de analyses tebetrekken.Uitvoeringir. J.W. van Dalen, Visser & SmitBouw, PapendrechtG e s c h i k t h e i d s o n d e r z o e ke n m e n g s e l k e u z eVoorafgaand aan de uitvoeringvan de schermwand diende doormiddel van een geschiktheidson-derzoek bepaald te worden of hetcement-bentonietmengsel in delokale omstandigheden voldeedaan de (besteks)eisen:? na 56 dagen een druksterktevan minimaal 1,1 N/mm2(streefwaarde 1,3 N/mm2);? na 56 dagen een k-waarde (door-latendheid) van 1,7 . 10-9m/s.VoorhetinbrengenvandeHDPE-folieishetdaarnaastnoodzakelijkdat het mengsel in de sleuf gedu-rende enkele dagen voldoendevloeibaar blijft.Onderdeel van het bestek wasgrondwateronderzoekinhettrac?vandewand.Enerzijdsishiermeehet trac? van de wand gecontro-leerd op volledig insluiten vande vervuiling, anderzijds zijn deresultaten gebruikt voor hetgeschikheidsonderzoek op hetcement-bentonietmengsel. Ophart-op-hartafstanden van 100 mzijn peilbuizen aangebracht,waaruit watermonsters zijn ge-nomen.Aan de hand van het grondwater-onderzoek zijn vier locatiesbepaald waar boringen zijn ver-richt. De uit de boringen verkre-gen grond is in verschillende ver-houdingen gemengd met diverseproefmengsels. Gedurende deeerste dagen is het verhardings-proces gevolgd en na 28 en 56dagen zijn de doorlatendheid ende druksterkte bepaald.Het onderzoek resulteerde uit-eindelijk in de volgende samen-stelling per m3:? 214 kg cement;? 35 kg bentoniet;? 912 ltr water;? 8 ltr Lignosulfanaat.A a n b r e n g e n c e m e n t -b e n t o n i e t w a n d m e tH D P E - f o l i eVoordat met het graven van eendiepwand kan worden begonnen,worden prefab geleidebalken (L-wanden) geplaatst voor geleidingvan de grijper en voor het bergenvan een buffer cement-bentoniet.Gekozen is voor het zogenaamde??nfase-systeem,waarbijdesteun-vloeistof tijdens het graven tevenshet definitieve mengsel is. De tegraven wand wordt verdeeld inprimaire en secundaire (graaf)-panelen (fig. 12 , foto 13). Gestartwordtmethetgravenvantweepri-maire panelen van 3,0 m breedte.Nadatdezeopdieptezijnwordtdetussendam weggegraven, hetsecundaire paneel, breed 2,40 mmet overlap 2 x 0,30 m. Als ditpaneel gereed is wordt nauwkeu-rig `gepoetst', dat wil zeggen datde grijper op beide naden nog-maals in de sleuf wordt gebracht.Hierdoor ontstaat een continuewand van voldoende dikte. Na ditpoetsen wordt het volgende pri-maire paneel gegraven, daarnahet tussenliggende secundairepaneel enz. Op deze wijze ver-plaatsthetgraaffrontzichoverhet10 | --diagram cement-bentoniet11 | N--diagram cement-bentonietwand0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,400,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030rek (%) (1/m)1200100080060040020008007006005004003002001000drukspanning(kPa)Ninwand(kN/m)grens ongescheurde wandgrens gescheurde wandC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2001 3 35trac?, waarbij de verharding vande cement-bentoniet toeneemtmet de afstand tot het graaffront.De 2 mm dikke HDPE-folie wordtingebracht in panelen met eenwerkende breedte van 2,50 m.Aan weerszijden van een paneelis een slot aangebracht, respectie-velijk een mannetjes- of eenvrouwtjes-slot. De panelen wor-denoprolaangeleverdenmeteenhiervoor ontwikkeld inbrengge-wicht op diepte gebracht. Hetinbrenggewicht wordt aan deonderkant van de folie vastgezet.Door het gewicht te laten zakkenwordt de folie in de sleuf getrok-ken (fig. 14, foto 15).In de slotconstructie is tegenlekkage een zwelkoord voorzien.Door middel van een slotverklik-ker wordt gecontroleerd of defoliepanelen over de volle hoogtein het slot zitten. Is het paneel opdiepte dan wordt het inbrengge-wicht omhoog gehaald. Zowel deslotverbinding als de inbreng-wijze zijn gepatenteerde syste-men.Ter plaatse van de twee hoog-spanningslijnen (150 kV en 380kV) is een kraan ingezet met eenmaximale hoogte van 6,0 m.Hiermee is ook de HDPE-folieingebracht.E r v a r i n g e n t i j d e n s d eu i t v o e r i n gTe snelle verhardingIn december 1998 is gestart metde graafwerkzaamheden voor deschermwand. Bij het graven vande eerste panelen bleek dat, inafwijking van de resultaten vanhet geschiktheidsonderzoek, hetmengsel in de sleuf zeer snelindikte. Dit leverde problemen opbij het inbrengen van de HDPE-folie na het weekend.Omdat ook het mengsel in demonsterbussen, afkomstig uit desleuf, dezelfde indikking ver-toonde, is besloten vanaf januari1999 zeven dagen per week tegaan werken. Getracht is eenoplossing te zoeken voor de ver-snelde verharding van hetmengsel, rekening houdend metde eisen uit het bestek. Dit is nietgelukt.FoliezakOm het risico en gevolg van hetinstorten van een verse sleuf tebeperken is op het werk een spe-ciale foliezak ontwikkeld. Dezedubbele folie wordt op normalewijze ingebracht en na plaatsingopgeblazen met het mengsel uitde sleuf. Het hogere peil van hetmengsel in de foliezak garan-12 | Verdeling wand inprimaire en secundairegraafpanelen13 | Uitvoering cement-bentonietwand0.60 mmin.1,50minkleilaaggraven3,00 m 2,40 m 3,00 mC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2001 336deerde de bolling ervan. Hiermeewordt een extra steundam tussende geleidebalken gecre?erd en degereedgekomen sleuf geborgd.AansluitingenEen gebruikelijke wijze om opeen reeds uitgeharde cement-bentonietwand in lengterichtingaan te sluiten, is het loodrecht opde wand doorgraven ervan. Dooraanwezigheid van de folie was ditniet mogelijk. De aansluitingenzijn gemaakt door de nieuwewand 3 m achter de oude wanddoor te zetten en de ruimte ertus-sen door middel van lagedruk-jet-grouten af te dichten.K w a l i t e i t s c o n t r o l eZoals gebruikelijk bij het makenvan cement-bentonietwandenvormt de kwaliteitscontrole eenbelangrijk onderdeel van hetwerk. Vanwege de toepassing van??n grote centrale, capaciteit 60m3/uur, voor de aanmaak van hetmengsel voor drie graafkranenverspreid over het gehele terreinen de toepassing van een HDPE-folie als extra zekerheid, is hetaantal controles beperkt.Naast de controle op het gerijptebentoniet, het verse cement-ben-toniet van de centrale en hetmengsel in de sleuf, hadden ookde controles op het uitgehardeproduct in het laboratorium op deDiemerzeedijk plaats. De mon-sterbussen zijn opgeslagen in eenklimaatcontainer bij een tempe-ratuur van 20?C. In afwijking vanwat gebruikelijk is, zijn de mon-sterbussen niet onder waterbewaard. Door ze zorgvuldig af tesluiten bleef voldoende water opde monsters aanwezig, zodatgeen gevaar voor uitdroging ont-stond.Gebleken is dat de meeste mon-sters reeds na 28 dagen voldedenaan de druksterkte- en doorla-tendheidseis na 56 dagen. Om deopslagcapaciteit te beperken wer-den de testen na 28 dagen uitge-voerd.Voldedendemonstersniet,dan werd de proef na 56 dagenherhaald.Door middel van peilbuizen enwaterspanningsmeters naast dewand is gecontroleerd of de water-overspanningen voldoende warenafgenomen om instabiliteit tevoorkomen. Na het maken van dewand moesten aan beide zijdenpeilbuizen worden aangebrachtom de werking van de wand tekunnen controleren.Voor de controle op het vervor-mingsgedrag van de wand zijnverspreid over het trac? helling-meters in de wand gehangen enzijn in een regelmatig raster zak-bakens naast en op de wand aan-gebracht.T e n s l o t t eDe werkzaamheden aan de dek-lagen zijn ultimo 2000 afgerond,zodat het voormalige stort Die-merzeedijkvolledigisingepakt.L i t e r a t u u r1. Groenewegen, L.A.M. enNiemeijer, N., Soil/cut-offwall interaction at Diemer-zeedijk, Amsterdam. Con-ference Proceedings `Beyond2000 in ComputationalGeotechnics'. Maart 1999.2. Kayser, J., Spannungsverfor-mungsverhalten von Einpha-sendichtwandmassen. Mit-teillungen des Instituts f?rGrundbau und Bodenmecha-nik, Heft 49. TU Braun-schweig, 1995.Hoeveelheden110 000 m2schermwand, dik 0,60 m, gemiddelde diepte 26,0 m115 000 m2HDPE-folie110 000 m3cement-bentonietmengsel, met daarin:? 23 540 000 kg cement (736 bulkauto's)? 4 400 000 kg bentoniet (176 bulkauto's)? 100 540 m3water3 500 druksterktebepalingen3 500 doorlatendheidsbepalingen14 -15 | InbrengenHDPE-folie incement-bentoniet-wandinbrenggewichtgieklengte 12 mHDPE- folie op rolafrolbakcement - bentoniet wand