Ondergronds bouwen bij deMaascentrale in BuggenumDe omschakeling van olie en gas naar kolenals brandstof voor de elektriciteitsproduktieis inmiddels een voor de betonwereld beken-de zaak. Vooral bekend vanwege de vliegas-problematiek die eraan verbonden is. Overde eigenschappen en toepassingsmogelijk-heden van vliegas in cement en beton is inCement vorig jaar uitgebreid gepubliceerd(1!:J83 nr's 5 en 6). In dit nummer aandachtvoor een heel ander facet van de omschake-ling naar kolen, namelijk een ingewikkeldeciviel-technische opgave voor de ombouwvan eenheid 6 van de Maascentrale te Bug-genum. In het kader van de ombouw moetondermeer een ont-assingsinstallatie onderde bestaande ketel worden gebouwd. Inplaats van het ketelhuis naar boven toe uitte breiden is, uit kostenoverwegingen, be-sloten de ketel op z'n fundament te latenstaan en voor de nieuwe installaties een kel-der tussen de bestaande fundaties aan teleggen. Ondergronds bouwen dus, gebon-den aan strenge randvoorwaarden qua plan-ning en techniek.De toegepaste bouwmethoden waaronderchemische bodeminjectie, zijn zeer gespe-cialiseerd te noemen. Gezien de steeds ver"dergaande verschuiving van de bouwactivi-teiten in het algemeen van nieuwbouw in eenkale omgeving naar 'vernieuwbouw' temid-den van bestaande infrastructuur en bebou-wing, menen wij dat uitgebreide aandachtvoor deze gespecialiseerde techniek op z'nplaats is. In dergelijke situaties zal de eis tothet voorkomen van schade aan omringendebebouwing, beperken van hinder vOOr om-wonenden en beperken van hinder of opont-houd voor het verkeer zwaar wegen en com-plicatiesin de wijze van uitvoeren met zichmeebrengen. De inBuggenum opgedane er-varingen kunnen in dat opzicht ook voor an-dere projecten waardevol zijn.De MaascentraleteBuggenum is in deperiode1951-'69 gebouwd voor de Provinciale lim-burgse Elektriciteitsmaatschappij (PLEM).Van de6 eenheden zijn de eerste twee in1980 uit bedrijf genomen. Eenheid 3 volgdein 1982 eenzelfde weg. De eenheden 4 en 5zijn van origine kolengestookt, maar laterge"schikt gemaakt voor het gebruik van gas enolie. Sinds 1981 draaien deze eenhedenweer op kolen; de noodzakelijke installatiesdaarvoor waren nog aanwezig. Eenheid 6was vanaf het begin alleen geschikt voor hetstoken van olie en gas. Najaar 1983 is begon-nen met de ombouw van deze laatste een-heid. Het project vergt een investering vanf 200 miljoen. Het aandeel van de civiel-technische werkzaamheden hierin is betrek-kelijk gering, namelijk f 5 miljoen. Ondanksde hoge investeringskosten en de noodzake-lijke personeelsuitbreiding, zal de netto be-sparing aan produktiekosten f 16 miljoenper jaar bedragen. De ombouw is duidelijkeen lonende zaak.Na de ombouw zal eenheid 6 jaarlijks400.000 ton kolen verstoken. Met de reedsin bedrijf zijnde kolen-eenheden 4 en 5 komthet jaarlijkse kolenverbruik dan op circa1 miljoen ton, ten opzichte van een elektrici-teitsproduktie van 533 MW.ing.J.H.K?hneing.H.Gr?ber .Haskoning BV, Koninklijk Ingenieurs- enArchitectenbureau, NijmegenCement XXXVI (1984) nr. 5De constructieve oplossingInleidingBegin 1983 gaf de Provinciale Limburgse Elektriciteits-Maatschappij (PLEM) opdracht eenhaalbaarheidsstudie te maken voor de aanleg van een diepe kelder onder eenheid 6 van deMaascentrale te Buggenum. In deze kelder zal de voor kolenstook noodzakelijke ontassings"installatie worden opgenomen. De opdracht werd verstrekt aan Aannemersbedrijf Boele &Van Eesteren en ingenieurs- en architectenbureau Haskoning. Door de opdrachtgever werdbenadrukt dat de kans op schade aan de bestaande installaties bij de uitvoering uitgeslotenmoest zijn (fig. 1-2).Het bijzondere van de kelder is wel de relatief grote diepte van 10 m onder het begane-grond-vloerniveau van de centrale en de situering van de kelder tussen en gedeeltelijk onder debestaande fundatieblokken in het ketelhuis.2781Doorsnede ketelhuis bestaande toestand2Dwarsdoorsnede nieuwe toestandAls extra complicaties golden verder:-dekelderbodem ligt circa 2 m onder de normale grondwaterstand. Bij hoge waterstandenin de Maas kan dit grondwaterpeil echter 5 mhoger staan;-het draagvlak van de betonnen heipalen (Frankipalen) onder de bestaande fundatieblokkenligt circa 2 m boven de onderzijde van de kelderbodell1;- gedurende het eerste halfjaar van de uitvoering van de kelder zou de bestaande ketel volledigstand-by moeten zijn voor de landelijke elektriciteitsvoorziening;-de werkruimte onder de ketel op begane-grondvloerniveau is slechts 3 m;-in verband met de dimensies van de kelder komen de aangrenzende palenrijen onder debestaande fundatieblokken te vervallen;-de grondslag vanaf 3 mboven keldervloerniveau bezit een zeer hoge conusweerstand totop grote diepte, bovendien bevinden zich soms grote zwerfstenen in de grond;-bij de uitvoering van de kelder mogen hoegenaamd geen trillingen worden veroorzaakt;-zettingen en horizontale verplaatsingen van de bestaande ketelstatief-blokken zijn feitelijkniet toegestaan (maximaal 5 mm);-de bouwtijd van de kelder moet kort zijn, omdat spoedig na stilstand van de ketel de sloop-werkzaamheden van de bestaande installaties zullen starten.KetelfundatieDe ketel, die is opgesteld in het ketelhuis, bestaat uit een doosvormige constructie opgehan-gen in een statief. Dit statief is opgebouwd uit stalen kolommen, liggers en verbanden. Intotaal staan er rondom de aan te leggen kelder 8 statiefkolommen, waarvan de maximalebelasting van de hoofdkolommen circa 14 000 kN bedraagt. De statiefkolommen zijn gefun-deerd op 1,80 m dikke betonblokken die gedragen worden door een groot aantal 100 tonsFrankipalen. De funderingen dateren uit 1964. De blokken zijn berekend als verend onder-steunde platen.KeteluitvoeringsstudieEen werkteam nam de studie terhand en werd daarbij terzijde gestaan door aannemersbedrijfVisser en Smit Bouwen het Laboratorium voor Grondmechnica te Delft. Een groot aantaluitvoeringsmethoden werden in eerste instantie met elkaar vergeleken. Van de bouwmetho-den waarbij een grondwaterstandsverlaging door bemaling noodzakelijk was, werd afgezienin verband met het risico van zettingen van nabijgelegen constructies en funderingen. Ookhet heien van palen of damwanden kon vanwege de optredende trillingen niet worden toe-gepast. Bovendien was bekend dat grote keien in de grindlagen problemen konden opleve-13522.000?135001,500 7f SOO, ICement XXXVI (1984) nr. 5 219ren. Mogelijkheden voor uitvoering waren onderrneer:a. boorpalenwanden met een onder water gestorte keldervloer;b. diepwandconstructies met een onder water gestorte keldervloer;c. caissonconstructie;d. compleet ge?njecteerde bouwput met Berliner-keerwanden;e. vervanging betonpalen van de omliggende fundaties door zgn. Gewi-palen, aanleg kelderdoor gebruik te maken van ??n van de sub a t/m d genoemde methoden.Bij de uitvoeringsmethoden a t/m d zal het grind-zandpakket, dat het draagvlak vormt vande bestaande palen, door chemische injectie gestabiliseerd moeten worden. Ter vervangingvan betonpalen die verloren gaan, moeten extra palen (Gewi-palen) aangebracht worden.Het stabiliseren van de grondslag over een bepaalde hoogte is uitgevoerd gedacht doormiddel van chemisch injecteren. De chemische injectie bestaat uit een onder druk in degrond gebracht mengsel van waterglas, harder en water. Het grind en zand wordt doorsilicaatvorming van het injectiemengsel aan elkaar gekit, er ontstaat een soort zandsteen.De ge?njecteerde grondslag heeft naast de gewenste druksterkte ook een gunstige schuif"weerstand. Vooral de schuifweerstand is noodzakelijk om bij de diepe ontgraving de draag-kracht van de aanwezige paalgroepen te waarborgen.Teneinde bernaling te kunnen vermijden, is het ge?njecteerde grondmassief zodanig gedi"mensioneerd dat een gesloten kuip ontstaat. In combinatie met een aantal tevoren aange-brachtebodemankers wordt opdrijven e.d. voorkomen.Op basis van een uitvoerige vergelijking van voor- en nadelen van de diverse uitvoeringsme-thoden, waarbij uiteraard de bouwkosten een belangrijke rol speelden, ging de voorkeuruiteindelijk uit naar de compleet ge?njecteerde bouwputconstructie met Berliner keerwan-den. Deze wijze van uitvoeren is uitvoerig toegelicht in de bijdrage van ing.J. van Liempt.Het injecteren met een omvang als bij deze bouwput is in Nederland een betrekkelijk zeldenvoorkomend fenomeen. Ook is er weinig ervaring met het injecteren van de grondslag zoalsvoorkomt bij de Maascentrale. Nader advies is ingewonnenbij Dr.-lng.M.Donel van het B?rof?r angewandte Grundbautechnik te Essen, een expert op het gebied van grondinjectie.Besloten is een omvangrijke proefinjectie uit te voeren in het bouwterrein, niet ver van deaan te leggen kelder even buiten het ketelhuis.De proefinjectie leverde een aantal interessante resultaten op speciaal ten aanzien van detoe te passenboormethoden, het injectiemengsel, de werkvolgorde en de sterkte en dicht-heid van de ge?njecteerde grondslag. Bovendien zijn metingen gedaan voor het onderzoeknaar mogelijke verontreiniging van het grondwater tijdens en nahet injecteren. In de bijdragevan ir.J.Kruizinga is uitgebreider gerapporteerd over de resultaten van de proefinjectie.3a-bStatisch systeem in verschillende fasenvan de bouwa. tijdens ontgravingb. na voltooiing van de kelderDefinitief kelderontwerpHet kelderontwerp en de uitvoeringsmethode zijn na de proefinjectie definitief afgerond. Defunderingsconstructie van de ketel is bij de verschillende uitvoeringsfasen berekend,waarbijondermeer de vervanging van de vervallen Frankipalen door Gewi-palen zijn beschouwd(fig. 3a-b). De Gewi-paal bestaat uit een stalen staaf 0 50 mm, geplaatst in een tevorengeboord gat en daarna omhuld met cement-grout, vergelijkbaar met een groutanker. Detoelaatbarepaalbelasting bedraagt 500 kNo Totaal zijn 26 Gewi-palen geplaatst. Berekenin-gen van de als elastisch ondersteund gedachte fundatieblokken zijn uitgevoerd met eenrekenprogramma gebaseerd op de eindige-elementenmethode.De bouwput voor de kelder wordt gevormd door de ge?njecteerde grondslag rondom enonder de ontworpen betonkelder. Als extra grondkering functioneert de Berliner-wandcon-belastinketetconstructie22.000+I I~ J,I II II Ii groutankers ii l~u""k""do""z.,,-n_~~ ..________+- y,zz"".OO