O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eFunder ingenOnder compensation groutingvallen twee groutinjectietechnie-ken: compaction en fracturegrouting. Bij compaction grou-ting wordt een stijve grout ge?n-jecteerd; de grout verdringt daar-bij de grond, waardoor een bol-vormig lichaam ontstaat. Hierbijtreden verplaatsingen en span-ningsverhogingen op. Bij dezemethode kan eenmalig door eeninjectiepunt ge?njecteerd wor-den.Bij fracture grouting wordt onderhoge druk een vloeibare groutge?njecteerd, waardoor eenscheur ontstaat en lokaal ver-plaatsingen en spanningverho-gingen optreden. Belangrijkvoordeel van deze techniek is datvele malen door hetzelfde injec-tiepunt kan worden ge?njecteerd.Door de hoge injectiedruk wordtde groutschil rond het injectie-punt opengebroken en kan eennieuwe scheur ontstaan. Ditmaakt een geleidelijke inbrengvan volume in de grond moge-lijk, waardoor verplaatsingsge-stuurd kan worden gewerkt.F r a c t u r e g r o u t i n gDe uitvoering bestaat uit vierfasen:1. Het installeren van de TAM's(tubes-?-manchette, injectie-lansen); deze worden vanuiteen schacht subhorizontaalonder de paalpunten aange-bracht. Een TAM heeft elkemeter een injectiepunt, datwordt afgedicht met een rub-beren kous (manchette).Door een injectieslang in deTAM te brengen en het teinjecteren punt met packerste isoleren, kan door iederafzonderlijk injectiepunt inde TAM het gewenste volu-me worden ge?njecteerd.2. Pre-conditioning. Voordat detunnelboormachine passeertworden groutinjecties uitge-voerd, totdat de funderinghierop reageert. Op dat mo-ment is duidelijk dat elke vol-gende injectie tot heffing ofcompenseren van zettingenleidt. Theoretisch gebeurtin deze fase het volgende.In normaal geconsolideerdegronden zal de horizontalespanning lager zijn dan deverticale. Initieel zullen descheuren dus verticaal geo-ri?nteerd zijn. Bij herhaalde-lijk scheuren neemt de hori-zontale spanning toe, waar-door scheuren ook in andererichtingen zullen ontstaan.Op het moment dat subhori-zontale scheuren ontstaan zalde fundering reageren en isde pre-conditioning fase vol-tooid.3. Passage van de tunnelboor-machine. Het doel van com-pensation grouting is doorgroutinjectie de zetting(sver-schill)en die tijdens deze pas-sage worden veroorzaakt teminimaliseren.4. Post-grouting. Nadat de tun-nelboormachine is gepas-seerd, worden additionele in-jecties uitgevoerd om eventu-ele zettingsverschillen op teheffen of om consolidatie-effecten tegen te gaan.Een project waar deze technieksuccesvol is toegepast, is deJubilee Line Extension in Lon-den. De door tunnelactiviteitenveroorzaakte zettingen zijn hier-mee beperkt bij een aantal gevoe-lige constructies, waaronder decement 2004 274Compensation Groutingir. J. Haasnoot, Adviesbureau Noord/Zuidlijn v.o.f., Witteveen+BosDe Noord/Zuidlijn is een uitdagend project dat ontwerp en uitvoering vanhoge kwaliteit vereist. Zettingrisicomanagement vervult een sleutelrol voorhet succes van het project. Studies op basis van verschillende scenario's heb-ben uitgewezen dat op een aantal locaties langs het tunneltrac? het risicovoor onacceptabele deformaties aanwezig is en dat hier mitigerende maatre-gelen nodig zijn [1]. Een mitigerende maatregel kan worden gedefinieerd alseen actie die de invloed van de bron van deformatie (de tunnelboormachine =TBM) op de omgeving doet verminderen. E?n benadering is grondverbeteringdoor bodeminjectie of jetgrouting, waarmee de bodem direct rond de TBMsterker en stijver wordt gemaakt. Om een dergelijk versterkt grondlichaam temaken moet een groot aantal injecties vanaf het straatniveau worden uitge-voerd, hetgeen tot aanzienlijke hinder leidt. Een andere benadering is com-pensation grouting of compenserend grouten [2].De Noord/Zuidlijn-organisatie spreekt dank uit naar Betuweroute en Tubecon I vof voor de medewerking aande Compensation Grouting Proef.1 | Opstelling CompensationGrouting TrialO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eFunder ingenBig Ben. Daarnaast zijn succes-volle toepassingen bekend inMadrid, Lissabon, Wenen,Toronto en Antwerpen [3, 4]. Allerecente voorbeelden betreffenconstructies met een funderingop staal. Voorbeelden van eentoepassing bij de voor Am-sterdam kenmerkende houtenpaalfunderingen in combinatiemet tunnelactiviteiten zijn even-wel niet beschikbaar. De Com-pensation Grouting Trail (CGT)is uitgevoerd om de haalbaarheidvan fracture grouting bij eencombinatie van houten paalfun-deringen en een boortunnel vastte stellen.P r o e f l o c a t i e e n o p s t e l -l i n gHet Adviesbureau Noord/Zuidlijn heeft de proefopstellingontworpen en de proef tijdens deuitvoering intensief begeleid. Deuitvoering was in handen vanKeller Ground Engineering, eengespecialiseerde aannemer uithet Verenigd Koninkrijk. Dezeproef op ware schaal is uitge-voerd langs het trac? van degeboorde Sophiatunnel, onder-deel van de Betuweroute. Degrondgesteldheid ter plaatse vande Sophiatunnel is typisch voorWest-Nederland, de bovenste 12m bestaat uit slappe klei- enveenlagen, gevolgd door eenzandlaag van gelijke dikte. Dezebodemopbouw is vergelijkbaarmet de Amsterdamse situatie,met dit verschil dat in Am-sterdam een leemlaag (aller?d)van variabele dikte tussen de eer-ste en tweede zandlaag voor-komt.De TBM van de Sophia-spoortunnel heeft een diametervan 9,5 m en een relatief hogevoortgang van ongeveer 25 m perdag. De bovenkant van de tunnelligt circa 2 m onder de top van dezandlaag. In de proefopstellingzijn twee typen houten paalfun-dering toegepast: de Amster-damse fundering en een houtenpaalgroep. Beide funderingsty-pen zijn tweemaal uitgevoerd(aan weerszijden van de tunnel).Aan ??n zijde wordt fracturegrouting toegepast, de anderezijde geldt als referentie (fig. 1).Voor installeren van de 22TAM's is gebruikgemaakt vaneen dwarsverbindingschacht vande Sophiatunnel. Voor meerinformatie met betrekking tot deproefopstelling en resultatenwordt verwezen naar [5].P r o e f r e s u l t a a tGroutkarakteristiekenDe algemene aanpak in de pre-conditioning fase is om kleineinjectievolumes gelijkmatig overde gehele groutzone te injecte-ren. Afhankelijk van de metin-gen zal de groutstrategie veran-deren van uniform verdeeldeinjecties naar injecties op speci-fieke locaties. In figuur 2 zijn dege?njecteerde hoeveelheid grouten het daggemiddelde van hetvolume per groutinjectie gepre-senteerd. Het blijkt dat de grout-hoeveelheden en het volume perinjectie langzaam zijn opge-voerd. In totaal is tijdens de proef123 m3grout ge?njecteerd.Pre-conditioningIn figuur 3 zijn de verticale ver-plaatsingen van de funderingengeplot. Deze zijn op twee manie-ren gemeten, namelijk met eenautomatisch waterbalanssysteemen handmatig met meetbouten.Voor de Amsterdamse funderinggeldt dat zowel de waterbalans-metingen als de meetbouten eenopwaartse trend te zien gevenvanaf 25 juni 2001, hetgeen re-sulteert in een gemiddelde hef-fing van 5 mm. Tussen de tweepre-conditioning fasen laat dewaterbalansmeting een relaxatievan 1 mm zien, waar de meet-bouten stabiel blijven. Gedu-rende de tweede pre-conditio-ning fase, voorafgaand aan detunneldoorkomst, heeft alsnogenige heffing plaats. Zoals ver-wacht blijft de referentiecon-structie gedurende de gehele pre-conditioning periode stabiel.Van de paalgroepmetingen zijnalleen de meetboutwaarnemin-gen in figuur 3 geplot. Tijdens deproef is gebleken dat de waterba-lansmetingen voor deze paal-groepen door luchtbellen in hetwatercircuit niet geheel betrouw-baar waren. Tijdens de conditio-ning fase wordt duidelijk dat derespons op de groutinjectiesafhankelijk is van de spannings-situatie in de ondergrond. Deextensometers op paalvoetniveaureageren als eerste op de injec-ties, gevolgd door de relatief laag-belaste Amsterdamse fundering.De paalgroep met een relatiefcement 2004 2 752 | Groutinjectie karakteris-tieken010203040506013-06-200117-06-200119-06-200121-06-200123-06-200125-06-200127-06-200129-06-200101-07-200103-07-200105-07-200107-07-200109-07-200111-07-200113-07-200115-07-200117-07-200119-07-200121-07-200123-07-200125-07-200127-07-200129-07-200131-07-200102-08-200104-08-200106-08-200108-08-200110-08-2001datumge?njecteerdvolumeperdag(m)/gemiddeldinjectievolumeperinjectie(l)ge?njecteerd volume per dag pre-conditioning 1 pre-conditioning 2TBM passage post grouting gemiddeld volume per injectie15-06-20013O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eFunder ingenhoge belasting laat voor het eersttijdens pre-conditioning 2 eenduidelijke reactie zien (fig. 3).TBM-passage en post-passagegroutenDe Sophia tunnelboormachine isgemaakt voor een hoge productie-snelheid. De gemiddelde snelheidtijdens de passage van het proef-veld lag in de orde van 1 m/h. Inde zandlaag betekent dit dat desnelheid waarmee het deforma-tieveld door de proeflocatie gaat,even hoog is. Gegeven de relatiefkleine afstand tussen tunnel engroutzone is, om het risico vangroutinjecties tot in de graafka-mer te verkleinen, een niet-grout-zone van 15 m voor het graaffrontaangehouden.De referentieconstructie van deAmsterdamse fundering infiguur 3 laat zien dat deze con-structie een gemiddelde zakkingvan 3 mm ondergaat. De waterba-lans-meetwaarden van de te com-penseren Amsterdamse construc-tie laten zien dat deze constructietijdens de TBM-passage stabielblijft. De meetboutwaarneminglaat enige zakking zien.Uit figuur 3 wordt tevens duide-lijk dat zowel de te compenserenals de referentiepaalgroep zakkin-gen ondergaan tijdens de TBM-passage. Hierbij wordt figuur 2 inherinnering geroepen, waaruitblijkt dat het volume per injectietijdens de TBM-passage tweemaalde hoeveelheid is als die welke tij-dens de pre-conditioning fasegehanteerd wordt. Dit volume isbepaald aan de hand van de te ver-wachten zettingen en de snelheidwaarmee het deformatieveld zichdoor de proeflocatie beweegt c.q.de snelheid van de tunnelboor-machine. Wanneer na tunnelpas-sage weer de hoeveelheid van 30 ?40 liter per injectie wordt toege-past, laat figuur 3 zien dat de paal-groep een duidelijke 5 mm aanheffing vertoont met te verwaarlo-zen consolidatie-effecten.Door de intensieve monitoringvan de CGT is een grote hoeveel-heid hoogwaardige informatiebeschikbaar. Binnen het GPB(Gemeenschappelijk Praktijkon-derzoek Boortunnels van hetCOB) en Delft Cluster is budgetgereserveerd om de CGT binneneen promotieonderzoek te ge-bruiken, zodat de data ook vanuithet wetenschappelijk perspectiefvolledig worden benut.C o n c l u s i e s p r o e fUit de proef is gebleken dat deverticale beweging van alle in deproef gehanteerde typen paalfun-deringen met fracture groutingkan worden beheerst.Tijdens de TBM-passage is enigezakking van de paalfunderingenopgetreden, zowel aan de te com-penseren als aan de referentiezij-de. Het compensation groutingheeft in deze fase van de proefdus niet geheel aan de verwach-tingen voldaan. Verder zijn rela-tief grote hoeveelheden grout perinjectie toegepast.Na de TBM-passage zijn doorgroutinjecties met een beperktvolume alle paalfunderingen totop het oude niveau terugge-bracht en heeft de methode dusgoed gewerkt. De meest voor dehand liggende oorzaak voor deonregelmatigheid tijdens deTBM-passage is dat, als gevolgvan een relatief groot groutvolu-me per injectie, scheuren tot inde holocene kleilagen doordrin-gen. Hiermee wordt een eenvou-dige ontsnappingsroute voor hetgrout gecre?erd, waardoor deinjecties minder effectief zijn.Op basis hiervan kan wordengesteld dat een onbalans heeftplaatsgehad tussen de hoge snel-cement 2004 276-8-6-4-20246812-jun-01 22-jun-01 02-jul-01 12-jul-01 22-jul-01 01-aug-01 11-aug-01datumverplaatsing(mm)waterbalansmeting Amsterdam fundering gecompenseerd waterbalansmeting Amsterdam fundering referentiemeetboutmeting Amsterdam fundering gecompenseerd meetboutmeting Amsterdam fundering referentiemeetboutmeting paalgroep gecompenseerd meetboutmeting paalgroep referentiepre-conditioning 1 pre-conditioning 2TBM passage post grouting3 | Verticale verplaatsingenfunderingen tijdens deproefO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eFunder ingenheid van de TBM (gemiddeld25 m/dag) c.q. het voortschrij-dende deformatieveld en de hoe-veelheid grout die per tijdseen-heid kan worden ge?njecteerdopdat de techniek effectief is.Een relatief eenvoudige oplos-sing is om de snelheid van deTBM aan te passen aan de capa-citeit van het compenserendgrouten.Ondanks de relatief kleine af-stand tussen de groutinjectiepun-ten en de tunnel is er geen enkelemelding geweest van enigeinvloed van het compenserendgrouten op het TBM-proces.C o m p e n s a t i o n g r o u t i n gi n A m s t e r d a mOp basis van de resultaten vande CGT is besloten dat compen-sation grouting bij de Noord/Zuidlijn in Amsterdam kan wor-den toegepast [6]. Deze mitige-rende maatregel zal op zevenlocaties, waaronder de Bijenkorf,worden ingezet (fig. 4). Een miti-gerende maatregel bij de Bij-enkorf is nodig omdat de boor-tunnel in een bocht relatief dichtlangs het pand gaat. Jetgroutingals mitigerende maatregel is opdeze locatie minder gewenstomdat hiervoor over een grootgedeelte van het Damrak het ver-keer wordt gehinderd. De com-pensation grouting maatregelzal grotendeels ondergrondsworden uitgevoerd en vereistdus slechts een beperkt bouwter-rein op het maaiveld. L i t e r a t u u r1. Haasnoot J.K., Van der StoelA.E.C., Kaalberg F.J. 2002,Fracture grouting to mitigatesettlements of wooden pilefoundations, Proceedings ofAites-ITA Downunder 2002,Sydney2. Daalen, P.J. van, B.J.Admiraal, Compenserendgrouten. Cement 2000 nr. 7.3. Watt, A., Antwerpen-Centraal wordt doorgaandstation. Cement 1999 nr. 6.4. Watt, A., Ruwbouw tunnelonder Antwerpen-Centraalsuccesvol afgerond. Cement2002 nr. 1.5. Haasnoot J.K., Van der StoelA.E.C., Kaalberg F.J. 2003,Noord/ZuidlijnCompensation GroutingProef, Fracture Groutingonder houten paalfunderin-gen, Geotechniek Vol. 7, No. 2.6. Netzel H., Kaalberg F.J.(2000) Numerical DamageRisk Assessment Studies onadjacent buildings due toTBM-tunnelling inAmsterdam. Proc. ofGEOENG 2000, MelbourneProjectgegevensopdrachtgever:Projectbureau Noord/Zuidlijn, dienstInfrastructuur Verkeer en Vervoer, Ge-meente Amsterdamontwerp en directie:Adviesbureau Noord/Zuidlijn v.o.f.uitvoering:Keller Ground Engineering (UK)cement 2004 2 774 |Compensation groutingonder de Bijenkorf