C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2005 432Momenteel wordt het afvalwatervan de Haagse Regio (onder meerde gemeenten Den Haag,Rijswijk en Delft) gezuiverd opde AWZI Houtrust nabijScheveningen. Vanwege de aan-gescherpte Europese zuiverings-eisen voor de lozing van afvalwa-ter en de uitbreiding van het aan-tal woningen en bedrijventerrei-nen in de Haagse regio, is capaci-teitsuitbreiding noodzakelijk.Hiertoe wordt in de gemeenteMidden-Delfland, nabij Delft, denieuwe AWZI Harnaschpoldergerealiseerd. Daarnaast dient debestaande AWZI Houtrust teworden aangepast. Het gezuiver-de water van de AWZIHarnaschpolder zal via Houtrusten een bestaande effluentleidingworden geloosd in de Noordzee.Op deze wijze ontstaat de groot-ste waterzuiveringsinstallatie vanNederland, met een gezamenlijkecapaciteit van 49 700 m3/h(35 800 m3/h in Harnaschpolderen 13 900 m3/h in Houtrust).O n t w e r p e n b o u w b i n n e nP P SDe realisering van de AWZI Har-naschpolder, alsmede de aanpas-singen van de AWZI Houtrust,worden gerealiseerd als onderdeelvan een publiek-private samen-werking. Daartoe heeft hetHoogheemraadschap van Delflandeen ontwerp-, bouw-, financie-rings- en exploitatiecontract afge-sloten met het consortiumDelfluent. Dit betekent dat naasthet ontwerp en de uitvoering,zowel civieltechnisch als installa-tietechnisch, Delfluent verant-woordelijk is voor de financieringen de exploitatie van de zuiveringvoor een periode van dertig jaar.Delfluent bestaat daartoe uit eenconsortium van gespecialiseerdebedrijven, die gezamenlijk de ver-eiste kennis kunnen leveren.Aanpassing en nieuwbouw van degemalen en het leidingstelsel naaren tussen Harnaschpolder enPPS resulteert met AWZI Harnaschpolder in grootste AWZI van NederlandInnovaties door schaalvergrotingir. G. Keusters, Heijmans Beton- en Waterbouwir. E. Holla, T&E Consult (onderdeel van Strukton Groep)In de Harnaschpolder bij Delft is de grootste afvalwaterzuivering (AWZI) vanNederland in aanbouw, als onderdeel van een publiek-private samenwerking.Het Hoogheemraadschap van Delfland heeft de zuiveringstaak voor het afval-water van de Haagse Regio gedeeltelijk uitbesteed aan Delfluent, een consor-tium van private ondernemingen. Ontwerp, bouw, financiering en exploitatiezijn daarbij in ??n hand. Op deze wijze realiseert het waterschap een aan-zienlijke kostenbesparing. Voor de bouwers betekent het project een grote uit-daging, waarbij zich nieuwe kansen voordoen voor innovatieve ontwerp- enuitvoeringsoplossingen.1 |Visualisatie van de gere-de AWZIC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2005 4 33Houtrust wordt separaat door hetHoogheemraadschap van Delflandgerealiseerd.LeerprocesVoor veel betrokkenen is het wer-ken binnen een PPS-contractnieuw. Ontwerpers en bouwerskrijgen te maken met verschillenten opzichte van de meer gebrui-kelijke Design & Construct con-tracten.Zo neemt de opdrachtgever(Hoogheemraadschap van Delf-land) meer afstand van de realise-ring van het project. Het contractkent enkele duidelijke functioneleeisen, die direct het zuiveren vanafvalwater betreffen. Binnen dezeeisen heeft het consortium veelvrijheid om ontwerp, uitvoering enbeheer te optimaliseren.Het project wordt gerealiseerdonder volledige kwaliteitsborging.De opdrachtgever voert daarbijvoornamelijk proces-audits uit.Daarnaast worden de voortgangvan het project en de projectrisi-co's regulier door de financiersbeoordeeld.De contacten tussen de bouwersen de gebruiker van de toekomsti-ge zuivering zijn daarentegenintensiever dan gebruikelijk. Zijmaken deel uit van hetzelfde con-sortium en weten elkaar daardoormakkelijk te vinden. Dit geeftmogelijkheden voor optimale life-cycle oplossingen. Zodoende konhet ontwerp nog aanmerkelijkworden verbeterd en is ruimteontstaan voor innovaties. In ditkader is ook veel aandacht besteedaan Duurzaam Bouwen.S i t u a t i eDe AWZI Harnaschpolder omvatvier voorbezinktanks, acht biologi-sche tanks en zestien nabezinkt-anks, gekoppeld door zes verdeel-werken (fig. 1). Voor de slibafhan-deling worden twee tanksgebouwd voor de primaire slibin-dikking, twee slibgistingstanks eneen slibbuffertank. Daarnaast wor-den circa vijftien gebouwen gere-aliseerd voor onder meer luchtbe-handeling, energieopwekking, sli-bafhandeling en de afvoer van hetgezuiverde water (pompenge-bouw), alsmede een kantoorge-bouw in twee verdiepingen en eenwerkplaats.Ondergronds wordt ruim 9000 mleidingkoker aangelegd voor trans-port van water en circa 20 000 mleidingwerk voor andere stoffen(slib, lucht enz.).Veel aandacht is besteed aan deinpassing van de zuivering in debestaande omgeving. Hiertoe isonder meer een 25 m bredegroenzone rondom het zuive-ringsterrein voorzien. Aan dezuidzijde is een gedeelte vanhet terrein gereserveerd vooreen mogelijke toekomstige uit-breiding. Vooralsnog is ditterrein ge?ntegreerd in de groen-zone.G e o t e c h n i s c h e a s p e c t e nHet aanbiedingsontwerp voorzagin een definitieve cement-bento-nietwand rondom het gehele ter-rein van de AWZI, die tijdens debouwfase tevens dienst zou moe-ten doen als verticale bouwkuipbe-grenzing. Deze wand bepaalde inde definitieve situatie de waterhuis-houding. Bij de nadere uitwerkingna gunning is de cement-bento-nietwand vervangen door een tijde-lijke damwand, die een kleinergebied omsluit. Door deze dam-wand en de afsluitende kleilagenwordt tijdens de bouw een geslotenbouwkuip gerealiseerd, waardoornagenoeg overal kan worden ont-graven zonder de diepe watervoe-rende lagen te bemalen.De diepste ontgravingen hebbenplaats bij de biologische tanks (totcirca NAP - 6,0 m), het pompenge-teflon viltvoorspanningdilatatie voegenbandvoorspanningprefab wandwaterdichte afsluitingTe c h n i s c h e e x c u r s i e o p 1 5 j u n i n a a rW a t e r z u i v e r i n g H a r n a s c h p o l d e rDe Betonvereniging verzorgt op 15 juni een technische excursie met op depraktijk gerichte lezingen over de bouw van Waterzuivering Harnaschpol-der. De ontvangst is in de kantine op de bouwlocatie aan de Wippolderweg7 in Den Hoorn (Schipluiden) en de excursie begint om 13.00 uur.Waterzuivering Harnaschpolder bestaat uit 33 betonnen tanks met eendiameter vari?rend van 18 tot 64 m, een hoogte van 20 m en met een vloer-dikte van 400 mm, en circa twintig platforms en/of gebouwen en verschil-lende leidingkokers. In kleinere gebouwen bevinden zich onder meer debiet-meters, materiaalopslag en weegbrug. Naast de bedieningsgebouwenbehorend bij een procesonderdeel wordt er ook een groot bedrijfsgebouwgemaakt.Meer informatie of aanmelding: www.betonvereniging.nla. b.c.2 |Alternatieven aansluitingwand-vloera. monoliete verbindingb. dilatatievoegenbandc. prefab wandenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2005 434bouw (tot circa NAP - 8,0 m) en denabezinktanks (tot circa NAP- 2,0 m). Na de bouwwerkzaamhe-den wordt de damwand getrokkenen wordt de variatie in polderpeilenteruggebracht in de oude situatie.Hiertoe wordt gebruikgemaakt vande watercompensatie die rondomhet zuiveringsterrein in de groen-zone zal worden aangelegd.Alle gebouwen en procesleidingenzijn onderheid. Hiervoor wordtvoornamelijk gebruikgemaakt vanvibropalen. Waar veel verschillenin paalkopniveaus voorkomen,onder meer bij de verdeelwerken,is om uitvoeringstechnische rede-nen gekozen voor prefab palen.Vanwege de relatief lage belastin-gen worden ook onder de leidin-gen prefab palen toegepast. Intotaal worden circa 12 000 palengeheid.V o o r - e n n a b e z i n k t a n k sNadat het binnenkomende water isontdaan van grove vuildelen, komthet in de voorbezinktanks. In dezecirkelvormige tanks bezinkt vastmateriaal, voornamelijk zand, naarde bodem en komt vet bovendrij-ven. Door een ronddraaiende rui-merbrug worden deze stoffen ver-wijderd. Het vaste materiaal glijdtover de onder een helling liggendevloer af naar een centrale slibkegel.Hier wordt het afgezogen om ver-der te worden verwerkt.In de nabezinktanks bezinkt slib,bestaande uit bacteri?n, naar debodem. Ook in deze tanks bevin-den zich slibkegels. Het slib wordtverder verwerkt tot een vaste afval-stof. Voor een deel wordt het slibweer geretourneerd in het zuive-ringssysteem.De constructies van voor- en nabe-zinktanks zijn gelijk; beide heb-ben een hellende vloer en eengeringe hoogte in verhouding totde diameter. De voorbezinktanks(? 47 m, wandhoogte 4 m) wor-den voorzien van een meedraaien-de lichte dakconstructie om stank-overlast te voorkomen. Gezien dezware eisen aan geuremissie in demilieuvergunning, bleek het ooknodig acht van de zestien nabe-zinktanks (? 56,5 m, wandhoogte4 m) van een dak te voorzien.De ruimerbrug bestaat uit eenaluminium vakwerk, draait om decentrale kolom en rijdt over dewand. Gezien de raakvlakken metdeze constructie worden hogeeisen gesteld aan de vlakheid vande vloer en de toleranties in destraal van de wanden. Constructiefis met name de waterdichtheidvan de wanden een belangrijk cri-terium. In de ontwerpfase zijndrie alternatieven bekeken voor deuitvoering van de verbinding vande wanden aan de vloer: monolie-te verbinding, dilatatievoegenbanden prefab wanden.Monoliete verbindingDe wand wordt in het werkgestort en met wapening aan devloer verbonden (fig. 2a). Om detrekkrachten ten gevolge van dewaterdruk op te nemen, wordt dewand aan de bovenzijde voorge-spannen. In de wand-vloerverbin-ding worden een trekkracht eneen moment op de vloer overge-bracht. Door deze trekkrachtenneemt de ponscapaciteit van devloer af. Aandachtspunt bij hetwapenen is de horizontale wape-ning in de wand ter voorkomingvan scheurvorming. Gezien dehoge waterdrukken in combinatiemet de krimpverschillen tussenwand en vloer is deze verbindinggevoelig voor scheurvorming.DilatatievoegenbandIn de vloer wordt een dilatatievoe-genband opgenomen, waarna dewand op een glij-oplegging wordtgestort (fig. 2b). Constructief is ditde zuiverste oplossing: de water-druk wordt door voorspanning alszuivere trek opgenomen en naarde vloer worden geen krachtenovergebracht. In de uitvoeringvergt deze constructie echter veelaandacht bij het plaatsen van devoegenband en de verdichtingeromheen.Prefab wandenDoor prefab wandelementen methorizontale voorspanning te kop-pelen, ontstaat een waterdichtewand (fig. 2c). Er zijn enkele leve-ranciers die prefab wanden leve-ren voor waterdichte tanks. Dezesystemen verschillen in de oplos-sing voor de waterdichte aanslui-ting van de wand aan de vloer.Het tijdstip van voorspannenheeft invloed op de uiteindelijkedrukkracht door de voorspanningin de vloer. Door de waterdruk inde gebruiksfase blijft een trek-kracht in de vloer over.KeuzeGezien de kans op onvolkomenhe-den in de uitvoering is de oplos-sing met dilatatievoegenbandreeds vroeg in het ontwerpprocesafgevallen. Om een goede vergelij-king te kunnen maken zijn demonoliete verbinding en de pre-fab wanden uitgewerkt. Gezienhet grote aantal ronde tanks (metde biologische tanks en de tanksvoor de slibafhandeling totaal 33stuks) speelde bij de keuze hetbeperken van logistieke en plan-ningstechnische risico's een groterol. Uiteindelijk is gekozen voorde prefab wanden (fig. 3), waaropelders in dit nummer van Cementuitgebreid wordt ingegaan.BelastingenBehalve de variatie in buitentem-peratuur (-20 tot +40 ?C) varieertook het binnenkomende water intemperatuur (5 tot 15 ?C). Vooronderhoud kunnen de tanks leegzijn. De belastingen uit de rui-merbrug zijn relatief gering.VloerDe vibropalen worden geheid van-af maaiveld, dat tot het hoogste3 |Uitgewerkt detail aan-sluiting wand-vloer 19020040060015050335 240 125700145prefab wandzwelbandwaterdichteafsluitingC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2005 4 35punt van de vloer is afgegraven.Tussen de palen wordt ontgravenonder een helling van 1:12.Aangezien de ruimerbrug het afge-zonken materiaal over de vloernaar de slibkegel schraapt, wordenaan het oppervlak hoge eisengesteld. Door de bouwcombinatieis een afwerkmachine ontwikkeld,waarbij een afreirol onder een vak-werkbrug direct de betonvloerafwerkt. Deze brug draait om eencentrale as, over een op hoogtegestelde stalen balk aan de buiten-zijde van de vloer (foto's 4 en 5).Zonder afwerklaag wordt ruim-schoots aan de oppervlakte-eisenvoldaan.Door de wanden worden trek-krachten in de vloer overgebracht,die de ponscapaciteit van de vloerreduceren. Wanneer de VBCwordt toegepast, is de afname van1gelijk aan de trekspanning in devloer (8.3.3). In het concept vanEurocode 2 wordt een reductievan 10% van de trekspanningvoorgesteld.Gezien de grote hoeveelheid palenonder de tanks (bijv. 180 per nabe-zinktank) is het niet gewenst rond-om de palen ponswapening toe tepassen. Om onnodig dikke vloerente voorkomen, is daarom Eurocode2 aangehouden. Ter wille van deconsistentie moet dan wel reke-ning worden gehouden met dejuiste belastingsfactoren; deze wij-ken voor belastingen ten gevolgevan water iets af van NEN 6702.Het gebruiken van de Eurocodeleverde een verschil op van 50 mmper vloer.Toegepast is een vloerdikte van400 mm. De wapening is met rol-matten aangebracht, op maatgemaakt in de cirkelvorm. Aan deranden wordt een radiaal kopnettoegepast.SlibkegelEen andere innovatie is het toe-passen van prefab slibkegelsonder de nabezinktanks. De toe-voer van water en afvoer van slibheeft onder de tanks plaats metleidingen van respectievelijk?1200 en ?800 mm.Meestal worden voor de slibkegelsbouwkuipen gemaakt om dezediepe delen in den droge te kun-nen uitvoeren. Gezien het aantalte bouwen tanks is de mogelijk-heid onderzocht een prefab ele-ment te maken dat snel kan wor-den geplaatst bij een zeer tijdelij-ke verlaging van de grondwater-stand. Gelet op de afmetingen vande slibkegel zou het element tezwaar worden wanneer dit geheelin beton zou worden uitgevoerd.Na een onderzoek naar varianten,met onder meer lichtbeton, is dein foto's 6 en 7 aangegeven oplos-sing uitgevoerd.Om de massa van de prefab slibke-gel te beperken, wordt de vloerervan in het werk gestort. Eenbetonnen ring met een inwendigediameter van 6 m en een wanddik-te van 300 mm doet dienst alsbekisting. Deze wordt op de bouw-plaats vervaardigd en over de palenen leidingen gehesen (foto 6). Deverbinding van de ring met dekegelvloer heeft plaats met DEMU-ankers; aan de bovenzijde van dering steekt wapening uit voor ver-binding met de tankvloer (foto 7).De leidingen onder de tanks wor-den in glasvezelversterkte kunst-stof (GVK) uitgevoerd. De gebogendelen onder de slibkegel wordenreeds bij de leverancier ondergecontroleerde omstandighedengefabriceerd.B i o l o g i s c h e t a n k sNadat het water in de voorbezink-tanks is ontdaan van bezinkbareen drijvende stoffen, komt het inde biologische tanks (?63,8 m,wandhoogte 8,9 m). Het waterwordt onder de tank naar het mid-den van de tank geleid. Vanuit debinnenring komt het water in debuitenring. Daar wordt door hetinjecteren van zuurstof het zuive-4 - 5 | Afreimechanismevoor- en nabezink-tanksC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2005 436ringsproces versneld. Bacteri?nvormen met de zuurstof het reini-gend vermogen van het water.Door de hoge waterdrukken isveel voorspanning nodig; de voor-spankabels liggen onder in dewand h.o.h. 250 mm. De ringenworden in prefab-betondelen uit-gevoerd. Het middengedeelte vanhet dak wordt ter plaatse gestort,het overige gedeelte wordt uitge-voerd met prefab-betonplaten diemet doken aan de binnenring zijnbevestigd en met een glijdopleg-ging op de buitenring rusten. Deluiken ten behoeve van inspectie,onderhoud en het nemen vanmonsters worden in aluminiumuitgevoerd.B e s c h e r m i n g t e g e na g r e s s i e f m i l i e uHet water is bij aankomst in derioolwaterzuiveringsinstallatieagressief. Dit agressieve milieuzorgt vooral ter hoogte van hetwateroppervlak voor aantastingvan het beton in de voorbezink-tanks en biologische tanks. Het isnoodzakelijk vanaf bovenkantwand tot circa 500 mm onder hetwaterniveau op de prefab wandeneen lining aan te brengen vanHDPE-platen. Deze worden in defabriek in de bekisting aange-bracht; de naden worden op debouwplaats dichtgelast.In andere gebouwen die door hetagressieve, nog niet gezuiverdewater worden aangetast, is in eenaantal gevallen een coating toege-past. Aangezien coating en liningals gelijkwaardig zijn beschouwd,is de keuze tussen beide toepas-singen voor betonbeschermingbepaald door uitvoeringsaspecten.Voor de onbeschermde betonde-len zijn zowel de cementsoort alsde water-cementfactor belangrijk.Door de duurzaamheid van hetbeton kan de constructie in de tijdzijn functie vervullen. Een lagewater-cementfactor beperkt deindringing van schadelijke stoffenals gevolg van een lagere permea-biliteit. Om voldoende bescher-ming tegen sulfaten te verkrijgenmoet een CEM III wordengebruikt met minimaal 50%(m/m) hoogovenslak [1].L e i d i n g e nDe AWZI wordt gebouwd op de inNederland bekende zettingsgevoe-lige grondslag. Omdat het toekom-stig maaiveld hoger ligt dan hetvroeger aanwezige weiland, zijnzettingen te verwachten tussen de50 en 300 mm. Om de zettingsver-schillen en rotaties tussen leidin-gen, tanks en overige gebouwenbinnen de toelaatbare waarden tehouden, worden ook alle grotewaterleidingen onderheid. Er iszoveel mogelijk gebruikgemaaktvan 6 m lange voorgespannen bui-zen op twee kespen. Bij bochten en6 - 7 | Transport engeplaatste slibkegelC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2005 4 37bij hoge inwendige waterdrukken(effluentleidingen) is gebruikge-maakt van betonbuizen met eenplaatstalen kern.Voor de leidingen tussen voorbe-zinktanks en biologische tanks, dielanger zijn dan de overige leidin-gen: circa 250 en 500 m, is eengeheel andere oplossing gekozen.Prefab kokerelementen worden opeen in lengterichting gestorte balkgeplaatst. Door de kokerelementente koppelen met langsvoorspan-ning, wordt een doorgaandeverend ondersteunde ligger verkre-gen, waardoor kon worden be-spaard op het aantal palen: palen-rijen h.o.h. 3 m in plaats van 5 m.S l i b g i s t i n g s t a n kHet uit de tanks vrijkomend slibwordt verzameld in twee slibgis-tingstanks (foto 8), waarin hetwordt verwarmd tot circa 32 ?C,zonder aanwezigheid van zuurstof.Het slib vergist, waarbij methaan-gas wordt gevormd. Dit gas wordtaan de bovenzijde opgevangen enwordt binnen de AWZI gebruiktvoor de energievoorziening.Door de grote hoogte van 20 m ishet plaatsen van prefab wandenhier geen optie. De 400 mm dikkewanden zijn in zeven dagen meteen glijbekisting in het werkgestort. Over de cirkel zijn viervoorspannokken verdeeld. De voor-spankabels hebben een lengte vaneen halve cirkel en zijn telkens ver-sprongen aangebracht, opdat inelke doorsnede een nagenoeg gelij-ke voorspankracht wordt verkre-gen.O v e r i g e g e b o u w e nVerspreid over het terrein van deAWZI staat een aantal gebouwenwaarin installaties worden onder-gebracht. Deze worden, afhanke-lijk van de zware geluidseisenvanuit de milieuvergunning, metbetonnen wanden of met stalengevelbeplating op een staalcon-structie uitgevoerd. Bij toepassingvan betonnen wanden wordt eenholle-wandsysteem toegepast. Dedaken worden met kanaalplatenuitgevoerd.In een aantal gebouwen komenruimtes voor die vloeistofdichtmoeten zijn, zoals waterbassinsen slibopslag. Bij de wanden hier-van is vooral aandacht besteed aande scheurwijdtebeheersing. Deverhinderde krimp in de wandenkan scheurwijdtes veroorzakenwaarbij vloeistof uit de tanks lekt.Er zijn twee strategie?n overwo-gen: (veel) wapening toepassenvolgens de theorie [2], of wapenenmet een uit de praktijk gemiddeldwapeningspercentage met eengrotere kans op scheurvorming.Uit ervaringen met diverse projec-ten is gebleken dat met minderwapening dan de theoretischehoeveelheid, goede resultaten zijnte behalen. Gekozen is voor eenpraktische wapening van circa0,35% per zijde. Door extra aan-dacht te besteden aan de samen-stelling van het betonmengsel, uit-voering en nabehandeling, isscheurvorming als gevolg van ver-hinderde vervorming nagenoegniet opgetreden.T e n s l o t t eAl enkele weken v??r onderteke-ning van het contract op 5 decem-ber 2003 is begonnen met hetbouwrijp maken van het terrein.Tevens is op deze datum deexploitatie van de bestaande zuive-ring Houtrust overgenomen doorDelfluent. Vooraf waren door debouwcombinatie reeds alle vereis-te vergunningen verworven enwas een groot aantal saneringenuitgevoerd.De werkzaamheden lopen volgensplanning. Naar verwachting zal denieuwe AWZI Harnaschpoldermedio 2007 voldoende capaciteitkunnen leveren om de aanpassin-gen van de AWZI Houtrust tekunnen starten. Het gehele pro-ject zal in de loop van 2008 wor-den afgerond.Nu al kan worden geconcludeerddat de eerste publiek-privatesamenwerking in de Nederlandsewaterschapswereld in vele opzich-ten tot vernieuwingen heeftgeleid. L i t e r a t u u r1. Bestandheid van beton tegensulfaten. ENCI-informatieblad,ENCI Media, `s-Hertogen-bosch, 2003.2. Braam, C.R. (eindred.),Ontwerpen en dimensionerenvan vloeistofkerende construc-ties. Betonpraktijkreeks 4,ENCI Media, `s-Hertogen-bosch, 2001.Projectgegevensopdrachtgever:Hoogheemraadschap van DelflandPPS Consortium:Delfluent bv: Veolia Water, Rabobank,Evides (Waterbedrijf Europoort + DeltaWater), Heijmans, Struktonaannemer civiel:Heijmans Beton- en Waterbouw enStrukton Betonbouwaannemer installaties:OTV Rossmarkleverancier prefab tankwanden:BetonSonleverancier prefab kokerelemen-ten:Romein Beton8 |Slibgistingstank