WEGENBOUW UITVOERINGSTECHNIEKRIOLERINGEN (XII)DE PRAKTIJK VAN HET LEGGEN VAN RIOOLBUIZENir.W. de Groot, Gemeentewerken RotterdamVoorgaande artikelen in deze serie hebben diversekanten belicht van het rioolstelsel. Daarbij is uitgegaanvan cementgebonden buizen. Aangegeven is datrioolstelsels worden blootgesteld aan verschillendedestructieve krachten, zoals aantasting van enbelastingen op de buizen. In het algemeen hebbenrioolstelsels een redelijk lange levensduur. Naastonderzoek, onderhoud en eventueel renovatie, heeftook de wijze van aanleg daarop invloed.Dit artikel gaat nader in op enkele specifieke aspectendie van belang zijn voor het aanleggen van rioolstelselsmet betonnen buizen. Aan rioolbuizen van anderematerialen moeten soms afwijkende eisen wordengesteld. Een relatie met rioolbuizen van anderematerialen wordt niet gelegd.geeft blijk van vetrouwen in een beton-buis. Dat is niet geheel ten onrechte. Ermoet echter wel aandacht worden gege-ven aan het aanleggen. De buizen staannamelijk in de grond - op staal gefun-deerd of onderheid - aan grote belastin-gen bloot.Daarnaast moet rekening worden ge-houden met zettingen van de onder-grond. Zettingsverschillen hebben eennegatieve invloed en moeten zoveelmogelijk worden vermeden. Door zet-tingen van het rioolstelsel kunnen delenervan voortdurend gevuld blijven,te rekenen of er voorzieningen nodigzijn om het vloerveld als schijf te latenwerken: is er koppelwapening nodig bijde opleggingen van de kanaalplaten;hoeveel wapening is benodigd in detrekband; zijn er deuvelsparingen nodigin de buitenste plaatvoegen?Veelal kunnen de vloervelden als schijfwerken zonder gebruik te maken vaneen constructieve druklaag. Als basisheeft gediend CUR-rapport 136. Eenverfijnde berekening is toegevoegd ombij grote aantallen deuvelsparingen eenoptimale verdeling te kunnen bepalen,analoog aan de beugelverdeling bij ge-wapend-betonbalken.8. BesteksomschrijvingenVoor de VBI-vloersystemen zijn de be-stekteksten opgenomen. Deze kunnenonverkort worden overgenomen in deproj ectbestekken.EvaluatieNa de succesvolle introductie op de Be-tondag hebben al veel vloerendisketteshun weg gevonden naar gebruikers.Vooral de constructeurs waren enthou-siast over deze vorm van informatiever-strekking. Ook op de bouwbeurzen inZuidlaren en Utrecht was er ruime be-langstelling voor de diskette. Na invul-ling van een registratiekaart werd dediskette verstrekt. Bestaande relatieshebben een diskette toegezonden ge-kregen. De reacties zijn positief.Deze vloerendiskette is een eerste in zijnsoort. VBI heeft hiermee een stap gezetin de wereld van elektronische gege-vensuitwisseling. De diskette blijkt eengoed hulpmiddel in de ontwerpfase en isdaarmee een ondersteuning voor ge-bruikers.N.B.: De VBI-vloerendiskette kunt u schrifte-lijk aanvragen bij VBI Ontwikkeling BV,postbus 31,6850 AA Huissen.Cement 1991 nr. 4 29Het aanleggen van een rioolnetkost, zowel door aankoop vande materialen als door de uit-voering, veel geld. Er is een duidelijkdoel: bet afvoeren van afvalwater, pro-ceswater en overtollige neerslag, via eenrioleringssysteem tegen de laagstemaatschappelijke kosten. E?n van deaspecten die de levensduur en daardoordeze kosten be?nvloeden, betreft de aan-leg van het stelsel.In een eerder artikel is gesuggereerd datde betonbuis als een 'in-smijt'-artikelwerd gezien. Deze visie, ware ze juist,WEGENBOUW UITVOERINGSTECHNIEKwaardoor het proces van H2S-vormingen de kans op aantasting zullen toene-men. Bovendien verminderen de ber-gings- en hydraulische-capaciteiten vanhet stelsel. De kwaliteit van de opleg-ging wordt in belangrijke mate tijdensde aanleg bepaald.Belastingen op een buisRioolbuizen worden onderscheiden in'starre' en 'flexibele' buizen. De verhou-ding tussen de stijfheid van de buis en destijfheid van de grond is de bepalendegrootheid.In [1] wordt deze grootheid uitgedruktmet de formule:Vlb = EJ/(R*Ch)Hierin is:Vth = systeem stijfheidsverhouding;EJ = buigstijfheid van de buiswand;R = gemiddelde straal van de buis;Qj = horizontale beddingsconstantevan de grond naast de buis.In het algemeen kan worden gesteld datbetonnen buizen tot het starre buistypeworden gerekend. Een dergelijke buismoet de bovenbelasting (nagenoeg)zelfstandig dragen.De in de grond gelegde buis moet als be-lasting dragen het grondgewicht, deverkeersbelasting, het eigen gewicht vande buis, het gewicht van de buisvullingen in- en uitwendige waterdruk.Aan de onderzijde brengt de buis de be-lastingen over op de ondergrond. Hetschema van figuur 1 geeft aan op welkewijze de belastingen op de buis en opwelke wijze de overdracht door de buisaan de ondergrond, in berekeningenworden aangenomen.De belasting op de buis (qv) is de somma-tie van grondbelasting en verkeersbe-lasting. Beide zijn afhankelijk van degrootte van de gronddekking op de buis.Met een toename van deze gronddek-king neemt de grondbelasting toe ter-wij1 de belasting door het verkeer - bere-kend volgens de principes van Boussi-nesq - afneemt. De verkeersbelastingmoet worden vermenigvuldigd met eenstootco?ffici?nt die afhankelijk is van deverkeersklasse:- plattelandswegen en stadsstraten:klasse 30 stootco?ffici?nt 1,4;- hoofdverkeerswegen: klasse 45, stoot-co?ffici?nt 1,3;- hoofdverkeerswegen met extreemzwaar verkeer: klasse 60, stootco?ffi-ci?nt 1,2.De vormvastheid van betonnen buizenis goed. De horizontale krachten zijndaardoor in het algemeen gering vangrootte en gering van invloed op de mo-menten in de buiswand.Het effect van een goede uitvoering vanhet aanleggen van de buis in de sleuf ende verdichting van - in het bijzonder -de sleufbodem blijkt uit de vereenvou-digde formule:M = ? . q, . D2waarin:M? = moment in buiswand in de pun-ten 1 t.m. 3 volgens figuur 2;q = co?ffici?nt volgens tabel 1 ;qv = belasting op de buis (fig. l},D = gemiddelde diameter van de buis.In tabel 1 valt op dat, met het toenemenvan de opleghoek, de grootte van hetmoment afneemt, met name in hetmaatgevende punt van de buiswand(onderin).Het zorgdragen voor een goede opleg-ging is dus vooral van belang voor debuis.BuisverbindingenBetonnen rioolbuizen hebben een leng-te die meestal ligt tussen 2 en 3 meter.Speciale buizen en voorgespannen bui-zen hebben een grotere werkende leng-te, tot 6 meter.Een rioolstreng bestaat uit vele buizenmet vele verbindingen. Juist de verbin-dingen zijn kwetsbaar, zowel tijdens deaanleg als in de gebruiksfase.De huidige buizen hebben verbindin-gen met rubberringen en/of manchet-ten. Het merendeel van de verbindingenwordt gevormd met behulp van een rol-ring of een glijring.Bij een rolring ligt de plaats van de ringin de gebruiksfase niet vast, doch is af-hankelijk van de manier en de matewaarin de mof en het spie-eind van debuizen zijn ingetrokken. Bij een goedeuitvoering is de plaats van de ring rede-lijk goed bekend. Na het aanbrengenmoet deze ligging wordt gecontroleerd.Een goede uitvoering, van de verbindingbegint met het op de juiste plaats aan-brengen van de ring, overeenkomstig deinstructies van de leveranciers. Boven-dien moeten bij een rolring zowel debuizen als de ring volkomen droog zijnom glijden c.q. schuiven te voorkomen.Bij een glijring is de spie van de buisvoorzien van een fixeerrand waarin dering wordt aangebracht. In tegenstellingtot de rolring moeten de ring en de bin-nenzijde van de mof geheel worden in-gesmeerd met een glijmiddel. Ook hiermoet achteraf worden gecontroleerd ofde ring op de goede plaats ligt.Bij een juiste ligging van de rubberringwordt voorkomen dat grondwater viade rioolbuizen wordt afgevoerd" of datafvalwater de grond indringt en ver-30 Cement 1991 nr. 4 C1 C2 C30o0,147 - 0,077 0,07530 0,117 - 0,074 0,07445? 0,106 - 0,073 0,07360? 0,094 - 0,072 0,07290? 0,078 - 0,070 0,068120? 0,069 - 0,067 0,066180? 0,063 - 0,063 0,063Tabel 1Momentco?ffici?nten ci als functie van vuilt. Bovendien laat een goed uitge-voerde verbinding zettingsverschillentussen de buizen onderling, dus rotatie,toe zonder dat lekkage het gevolg is.Het is de rubberring die gekoppeldebuizen waterdicht maakt en flexibelverbindt. Op overeenkomstige wijzeworden de buizen aan de putten ver-bonden.Er doen zich echter situaties voor dat erbuizen worden gelegd naar een reedsgeplaatste put. In dergelijke gevallenmoet worden gewerkt met een pas- ofspiestuk. Bij buizen met (enige) verjon-ging zal bijna altijd een spiestuk in deput moeten worden aangebracht dooraanstorten met beton of (eventueel) in-metselen.Het zettingsgedrag tussen (nieuw geleg-de) buizen en een (reeds geplaatste) putis niet gelijk. De buizen zullen daardoordwarskrachten uitoefenen op het spie-stuk (zie ook 'Op staal gefundeerde bui-zen').Om de hieruit volgende inklemmings-momenten op het spiestuk en op de aan-storting niet te groot te doen worden,mag dit laatste spiestuk niet te lang zijn.In Rotterdam wordt aangehouden datde lengte buiten de putwand maximaal0,5 m mag bedragen. Om 'goed' uit tekomen zullen enkele standaard pasbui-zen moeten worden gebruikt.Funderen 'op staal' of nietIn gebieden met een redelijk draag-krachtige, nagenoeg zettingsvrije on-dergrond, is funderen op staal een van-zelfsprekende zaak. In de omgeving vanRotterdam, en in vele veenachtige ge-bieden, geeft een sondeerwaarde regel-matig een beeld zoals in figuur 3 aange-geven.Voor het bouw- en woonrijpmakenwordt in deze veengebieden (meestal)een zandlaag van circa 2 ? 3 meter aan-gebracht. Ondanks het toepassen van al-lerlei consolidatie-versnellende midde-len blijven de eindzettingen groot. Zo-wel vanwege de zettingen als door de ge-ringe draagkracht op het aanlegniveauvan de buizen, moet een keus wordengemaakt tussen funderen op staal en on-derheien.Bij funderen op staal ondergaat de riool-buis nagenoeg dezelfde verplaatsingenals het straatpeil en alle andere in degrond aanwezige kabels en buizen. Deleidingen zullen daardoor geen plaatse-lij ke ondersteuningen krijgen.Wordt het rioolnet echter onderheid,dan zullen door de zettingen zich als hetware steunpunten in de grond vormendie door de leidingen - gezien de gemid-deld veel diepere ligging van het riool-net - gekruist worden. Al deze kruisin-gen zijn potenti?le schadebronnen voorde leidingen. Daarnaast kunnen onder-heide rioolleidingen zich als 'ruggen' inde wegen aftekenen. Dat veroorzaaktextra onderhoud aan de wegen. Ookworden daardoor het rijcomfort en hetverkeersgeluid (zeer) negatief be?n-vloed. Ten slotte zijn de buizen onder-hevig aan extra belastingen.Het overgrote deel van het rioolnet inRotterdam wordt dientengevolge 'opstaal' gefundeerd. Een gering deel, voor-al de hoofdaanvoerleidingen naar dedistrictsgemalen, wordt onderheid.Op staal gefundeerde buizenOp staal gefundeerde buizen wordendirect op het zand gelegd. Bij de huidigeronde buistypen wordt de verbindingmeestal gevormd door een mofen spie,waarbij de dichting door een rubberringwordt gevormd. Om de buis over de vol-le lengte te laten dragen moet de bed-ding, dat is de grond die de buis draagten ondersteunt, ter plaatse van de mofdieper worden uitgegraven.Bij het leggen wordt de spie van de nieu-we buis - meestal voorzien van rubber-ring - gecentreerd in de mof van dereeds gelegde buis (fig. 4). Daarna wordtde buis op zijn bedding gelegd en inge-trokken, waardoor de verbinding totstand komt. Dan wordt gecontroleerd ofde buis op diepte ligt en of de ring op degoede plaats zit.Bij het aanvullen van de sleuf moetvooral aan de onderste helft van de buisaandacht worden gegeven, opdat de buiszo goed als mogelijk over zijn volle leng-te wordt ondersteund. Dit aanvullen enverdichten moet met zorg gebeuren.Een goede bedding verkleint de mo-menten en spanningen in de buis onderinvloed van de belastingen.(N3. Voor het aanleggen van bestratin-gen zal ook de sleuf naast en boven debuis met zorg moeten worden aange-vuld en verdicht.)Op deze uitgangspunten zijn de aanna-men gebaseerd in [1].De hiervoor beschreven uitvoering eist,dat de bedding voor de aan te brengenbuis precies in het verlengde van dereeds aangelegde buis ligt. Zodra debedding niet in dat verlengde ligt, zijnde ondersteuning en het krachtenspelanders dan aangenomen. De ene of deandere buis wordt dan met name onder-steund ter plaatse van zijn uiteinden (fig.In de meeste gevallen zal dit geen aanlei-ding zijn tot schade aan de buizen. Debedding is relatief zacht, waardoor dezwaarder belaste buis iets meer wordtweggedrukt Er vindt als het ware eenherverdeling van de belastingen enWEGENBOUW UITVOERINGSTECHNIEKkrachten plaats. Betonbuizen zijn ro-buust, waardoor werken met een 'in-smijt-buis' ook voordelen beeft. Boven-dien worden buizen waarop grotere be-lastingen verwacht worden, voorzienvan een wapenirigsnet om voldoendeweerstand tegen de grotere krachten tebieden.Bij de buisberekening wordt voorname-lijk gerekend met de 'ringspanningen',daar de lengte zo gering is - 2 ? 2,5 m -dat axiale spanningen nauwelijks kun-nen optreden. Een negatief effect op debuisspanning heeft het gebruik van eensteltegel of stelplankje (fig. 6). De bed-ding zal in dat geval niet overal tegen debuis aansluiten. Bovendien zal door hetoppervlak van het stelplankje de zettingvan de buis worden be?nvloed, waar-door een bedding niet of in minderemate tot stand komt. Een gevolg is dat debuis in de mof van de andere buis en ophet plankje wordt ondersteund.Naast de extra axiale- en dwarskracht-belasting op de buis is het resultaat bo-vendien dat de buis op de meest ongun-stige wijze wordt belast. De opleggingkan in dat geval worden vergeleken meteen puntoplegging omdat de opleg-lengte is verminderd tot de breedte vande stelplank. Of de buis hiertegen be-stand is, moet worden betwijfeld.Aanpassingen aan zettingen en uit-voeringszettingenIn een zettingsgevoelig gebied zullen derioolstrengen in de loop van de tijd gaanverzakken. Zodra dit op grote schaal enin gelijke mate plaatsheeft zal dit, bezienvanuit de functie van het stelsel, geenprobleem voor het funtioneren geven.Meestal echter zijn de zettingen onre-gelmatig. Bij geringe verhanglijnengeeft dit aanleiding tot her en der stil-staand water en/of een lagere stroom-snelheid door een grotere vulling (fig. 7).Dergelijke locaties zijn met name debron voor het ontstaan van H2S, waar-door het mechanisme voor de aantas-ting wordt ge?nitieerd. Een eerder arti-kel in deze serie gaat hierop nader in.Het op staal gefundeerde deel van het ri-ool in Rotterdam heeft tamelijk vlakkeverhanglijnen. Onregelmatige zettin-gen kunnen snel aanleiding zijn tot eenstagnerende afvoer. Het is daarom zaakzettingsverschillen die hun oorzaak vin-den in de aanleg, te voorkomen. Dathoudt in, dat het zand in de sleuf niet tediep mag worden geroerd om, overeen-komstig de voorwaarden in het CUR-rapport, een bedding voor de buizen tevormen. In dit spanningsveld tussen hetvormen van een bedding, ter reductievan de spanningen in de buiswand, en32Cement 1991 nr. 4het functioneren van het stelsel, zal opbasis van vakbekwaamheid en ervaringvan de eigen dagelijkse praktijk moetenworden gehandeld.In een vlak poldergebied kan het riool-water niet vrij wegstromen; er is een ge-maal nodig. Daar deze in alle gevallenworden onderheid, is er al tij d ??n drem-pel in het stelsel. De aanlegpeilen vanhet rioolstelsel worden, rekening hou-dend met de verwachte zettingsprog-noses, afgestemd op de aanlegpeilen vanhet rioolgemaal of een ander onderheidriool.Om de kosten en de risico's op overlast tebeperken, moet het aantal aansluitrio-len op het gemaal worden beperkt.Niet op staal gefundeerde riool-buizenNiet alle leidingen worden in een riool-district op staal gefundeerd. In de Rot-terdamse situatie worden de grotere lei-dingen onderheid. Op dit onderheideriool worden de 'zwevende' hoofdriolenaangesloten.De grote inwendige diameters - vari?-rend van circa 1,5 m tot 2,0 m - en degrote(re) diepteligging ervan, betekenendat de buizen altijd onder het niveau vanhet grondwater komen te liggen. Voorde aanleg is (daardoor) veel ruimte no-dig, zodat in de meeste situaties deze lei-dingen in een trac? worden gelegd on-der of direct naast de hoofdwegen. Bij deberekeningen van de buizen en de juk-ken, inclusief de heipalen, wordt reke-ning gehouden met deze grotere ver-keers- en grondbelastingen.Voor dergelijke riolen worden in Rot-terdam voorgespannen betonbuizengebruikt. Per buis van circa 6 m lengteworden tweejukken aangebracht (fig. 8).Bij deze wijze van funderen ontstaat eenstatisch onbepaalde constructie. Dooreen niet geheel gelijk zettingsgedragkunnen de buizen ook aan de uiteindengaan dragen. Voor de naast-liggendebuis geeft dit een extra belasting. Debuizen worden erop berekend dat eendergelijke situatie kan optreden.De dwars- en momentkrachten die dankunnen optreden zijn zeer groot. Deomvang van deze krachten wordt geni-velleerd door de vervorming van de rub-berafdichting in de verbindingen ?ndoor de vervorming en extra zetting vande palen. Met andere woorden, de aan-name is dat een zekere elasticiteit van deopleggingen het krachtenspel in vol-doende mate gunstig be?nvloedt. Deeerste op deze wijze uitgevoerde onder-heide riolen in Rotterdam zijn in detweede helft van dejaren '70 aangelegd.Tot op heden zijn geen schaden gecon-stateerd.Dat heeft mede te maken met de vormvan de jukken. Deze worden tot onge-veer de halve hoogte van de buizen 'op-gestort' nadat de buizen zijn geplaatst(fig.9)De opleghoek van de buizen wordtdaardoor zeer groot. Door de stijfheidvan de jukken en de opstortingen wordtde buis als het ware ingeklemd. Terplaatse van de jukken zullen de ring-spanningen zeer gering zijn.Om te voorkomen dat, hetzij doorkrimp van het opgestorte beton hetzijom welke andere reden dan ook, de bui-zen midden-onder zullen dragen,wordt een gedeelte onder de buis vrijge-houden. Ter plaatse wordt een tijdelijkeondersteuning aangebracht die voor hetaanvullen van de sleuf wordt verwij-derd.SlotbeschouwingBetonnen rioolbuizen hebben in het al-gemeen voldoende sterkte waardoorbelastingen - in totaal gezien - in een ge-ring percentage de inleiding tot breukc.q. vervanging zijn.In enkele gevallen van breuk zal een on-derschatting van de belastingen hiervande oorzaak zijn. In een aantal gevallenzal zeker ook de aanleg zijn invloed heb-ben.In dit artikel zijn aspecten toegelicht dieeen rol spelen bij de aanleg en invloedhebben op het functioneren en de duur-zaamheid van het stelsel. Tot het laatstekunnen de sterkte en de snelheid vanaantasting van het beton worden gere-kend. In de meeste gevallen zal de le-vensduur van het stelsel door anderefactoren worden bepaald, zoals de tem-peratuur en samenstelling van het afval-water, de optredende zettingen en re-constructies van de bovengrondse infra-structuur.Een zekere bijdrage tot de levensduurvan het stelsel wordt door de wijze vanaanleg geleverd. Dit artikel in de serie isbedoeld om hiervan bewust te zijn.Literatuur1. CUR rapport 122, 'Buizen ?n degrond', Berekening van ongewapendeen gewapende betonnen buizen. CUR,Gouda, 1985.Cement 1991 nr. 4 33