O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB ou wputtencement 2007 6 75In 1975 werd in Japan de eersteindrukmachine ontwikkeldwaarmee stalen damwandengeluidsarm en trillingsvrij kondenworden ge?nstalleerd. Dezemachine, beter bekend als deSilent Piler, gebruikt hydraulischevijzels om de stalen damplankenmet opeenvolgende op- en neer-gaande slagen met een statischekracht op diepte te drukken. Omte voorkomen dat de machinedaarbij zichzelf optilt, klemt dezezich aan de onderkant vast aanverschillende reeds ge?nstalleerdedamplanken (fig. 1).De Silent Piler is, behoudens bij-zondere situaties, prima in staatzichzelf over de bovenkant van dedamwand voort te bewegenzonder dat daarvoor kraanhulpnodig is. Voor het aanreiken vande damplanken wordt normaliterwel een extra kraan ingezet, maarbij gebrek aan werkruimte of opopen water kan het zogenoemdeGRB-systeem worden ingezet,waarbij de damplanken over dereeds ge?nstalleerde damwandworden aangevoerd en een eigenkraan eveneens op de damwandvoor de handeling zorgt (foto 2).Door de jaren heen zijn in Japande Silent Pilers verder ontwikkelden is het inmiddels mogelijk ver-schillende typen damwandprofie-len aan te brengen en zijn ernaast de meer bekende traditio-nele machines voor enkele U- enZ-planken verschillende specifieketypen Silent Piler, zoals voor hetwerken in zeer beperkte werk-hoogte (Clear Piler), het installe-ren van damplanken op enkelecentimeters langs een bestaandobject (Zero Clearance Piler), hetinstalleren van stalen buispalentot ?914 mm en zelfs ?1200 mm(Tubular Piler), het draaiendindrukken van stalen buispalendoor harde obstakels (Gyro Piler)alsmede een machine voor hetinbrengen van dubbele Z-planken(Double Z-Piler). Uiteraard gaanin Japan de ontwikkelingen verderen zullen er nieuwe indrukmachi-nes beschikbaar komen, zoalsSilent Pilers geschikt voor hetindrukken van (dubbele) AZ-700damplanken.H e t i n s t a l l e r e n v a n d ed a m p l a n k e nVoor het succesvol indrukken vandamplanken en buispalen is hetessentieel dat deze tijdens hetinstalleren zo verticaal mogelijkblijven. Om dit te realiseren zal erin elk geval naar moeten wordengestreefd de drukkracht zo laagmogelijk te houden. Hoewel demachines een capaciteit hebbenvan 100-150 ton drukkracht bij deU- en Z-Pilers, respectievelijk tot260-300 ton bij de Tubular Pilersen Gyro Piler, zal in de praktijkniet meer dan de helft daarvanwenselijk zijn, omdat bij groteredrukkrachten de kromming vande planken teveel toeneemt en deteen van de damplank steedsmeer de neiging heeft zijdelingsaf te wijken. Daarnaast is het ookvan groot belang de zwaarte vande profielen niet te licht te nemen,enerzijds afhankelijk van delengte (tabel 1) en anderzijds opbasis van de verwachte druk-kracht. Hoewel onlangs op eenwerk in het centrum van Bredamet succes 13 tot 15 m lange,gebruikte dubbele Z-planken zijningedrukt (foto 3) is het in prin-cipe een vereiste nieuwe en rechtedamplanken te gebruiken.Voor elk werk moet vooraf aan dehand van het beschikbare grond-onderzoek worden bepaald hoeTrillingsvrij en geluidsarmindrukken van stalendamwandenir. A.C. Vriend, Giken Europe / Ac?conir. K.A. Brink, ABT bvHet valt te verwachten dat bij toekomstige bouwwerken binnen of nabijbebouwde omgeving het op traditionele wijze intrillen of inheien van stalendamwanden, vanwege de daar veelal mee gepaard gaande geluids- en tril-lingsoverlast, in afnemende mate zal worden toegestaan. Een goed alterna-tief, dat steeds meer in de belangstelling komt, is het trillingsvrij en geluids-arm indrukken van stalen damwanden met een relatief compacte Silent Piler.Door recente ontwikkelingen is er een flinke stap voorwaarts gemaakt, waar-door ook in zwaardere grondslagen stalen damwanden en zelfs stalen buispa-len tot aanmerkelijke diepte te installeren zijn.1 |Krachtenspel bij hetindrukken van damplan-ken2 |Het GRB-systeem bijinstalleren van damwan-den boven open waterO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB ou wputten76 cement 2007 6groot de te verwachten drukkrach-ten zullen worden, op basiswaarvan uiteindelijk een keuzemoet worden gemaakt voor het typetoe te passen profiel. Dat geldttevens voor de noodzaak metbetrekking tot het eventueel moeteninzetten van hulpmiddelen die dedrukkracht kunnen reduceren,zoals het toepassen van het Water-Jetsysteem of het voorboren methet zogenoemde SuperCrushsy-steem. In geval van zandige grond-lagen zullen de vrije sloten van dedamplanken vooraf met een bitu-mineus middel moeten wordenafgevuld, teneinde indringing vanzanddeeltjes in de sloten zoveelmogelijk te verhinderen.Het indrukken van de plankenheeft niet plaats door deze in eencontinue beweging doorgaandnaar beneden in te drukken, wantdan loopt de statische drukkrachtveel te hoog op en zullen deplanken reeds bij een geringepenetratie vastlopen. Het procesvan installeren, waarbij de ele-menten in opeenvolgende op- enneergaande slagen op diepteworden gedrukt, cre?ert in enigemate wateroverspanningen langshet oppervlak van de damwand,waardoor de wrijving met onge-veer 60% of meer afneemt. Tege-lijkertijd voorkomt deze wijze vaninstalleren een te grote toenamevan puntweerstand en verhinderttevens dat gronddeeltjes diealsnog in de sloten indringenteveel een wig vormen. Niet onbe-langrijk is dat het risico op hetnaar beneden meetrekken vanaanliggende grond sterk wordtgereduceerd.Verder is het belangrijk te realise-ren dat uiteindelijk de man aan demachine het werk maakt en dusover het nodige vakmanschapmoet beschikken, terwijl de druk-machine in een goede conditiemoet zijn zonder spelingen.W a t e r J e t s y s t e e mEen bijzonder effectief hulpmid-del om bij zwaardere grondslag deweerstand tegen het indrukken teverlagen is het zogenoemdeWaterJetsysteem. Uit een daartoevlak boven de punt van de dam-plank te monteren stalen busjemet daarin een spuitmondje vancirca 6 mm, wordt verticaal naarbeneden water ge?njecteerd (inbijzondere situaties kan dat ookschuin omhoog). De injectiedrukkan stapsgewijs worden ingesteldtot 150 bar druk bij een waterde-biet van 300 l/min; normaliter kanmet ongeveer de helft hiervanworden volstaan. Voor lange enzware elementen kunnen desge-wenst zwaardere pompen wordeningezet. Door het waterjetten is hetmogelijk damplanken en buispalentot zeker 10 ? 15 m of meer in eenzandpakket te installeren (fig. 4).Ook in grindlagen kan het waterjet-ten zijn dienst bewijzen, mitsdaartoe minimaal ongeveer 30%aan fijne deeltjes aanwezig is.De wandwrijving en de puntweer-stand in de zandlagen nemen metminstens 70 ? 80% af ten opzichtevan de statische waarden. Zodrade waterjet wordt uitgeschakeldneemt de wateroverspanning zeersnel af en bouwt de wrijving weerop. De reikwijdte tot waar dewateroverspanningen merkbaarzijn blijft beperkt tot slechtsenkele meters.S u p e r C r u s hIndien de ondergrond zware over-geconsolideerde kleilagen, grind-lagen of zelfs harde rotsachtigematerialen bevat, kan de zoge-noemde Crush Piler wordeningezet. Toegespitst op de eigen-schappen van de aanwezige hardelagen zijn verschillende soortenboorkoppen beschikbaar, waarmeetot harde lagen met een UCS-waarde van 50 MPa en hoger kanworden ingeboord. De Silent Pilerwordt hiertoe uitgerust met eenverbuisde avegaar voorzien vaneen eigen boormotor (foto 5).O m g e v i n g s b e ? n v l o e d i n gHet indrukken van damwanden isechter g??n wondermiddel, het isg??n Haarlemmer olie waarmeealle ongunstige geotechnischeinvloeden kunnen worden verme-Tabel 1 | Maximale lengten (indicatief) van damwandprofielen in geval van enkele plankenweerstands- max. plank- damwandprofielenmoment (cm3/m) lengte (m)1200 - 1400 7,0 AZ13 / AZ14 / H1200 / L603 / PU121700 - 1900 12,0 AZ17 / AZ18 / AZ 19 / H1700 / PU16 / PU18 / L6041800 - 2000 16,0 L605 / PU182500 20,0 AZ25 / H2500 / L606 / PU25>20,0 >AZ25 / >H2500 / >L607 / >PU37Bij toepassing van dubbele Z-planken en buispalen zijn grote lengten mogelijk3 |Indrukken van 13 mlange dubbele AZ18 dam-planken op 1,30 mafstand langs op staalgefundeerde monumen-tale bebouwing4 |WaterJetsysteemO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB ou wputtencement 2007 6 77250020001500zachtst hoorbare geluidvoor menselijk oorgesprekSilent Pilertrillenhydraulischheiblokdiesel/luchtheiblok100050000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110??den. Het inbrengen van damwan-den gaat nu eenmaal altijdgepaard met vervormingen, trillin-gen en maaiveldzakkingen. Demate waarin deze optreden wordtechter wel beperkt, zeker in verge-lijking met een hoogfrequent tril-lingssysteem.GeluidsniveauHet geluidsniveau is met onge-veer 70 dB(A) erg laag en wordtvoornamelijk veroorzaakt door depower pack (fig. 6). Naast een inwerking zijnde Silent Piler kaneen gesprek worden gevoerd. Depower pack kan zonodig metgeluidswerend materiaal wordeningepakt of op grotere afstandgeplaatst.TrillingsniveauOok tijdens het indrukken vandamplanken kunnen in de onder-grond trillingen optreden, die inuitzonderlijke situaties kunnenoplopen tot ongeveer 3 mm/s.Deze trillingen ontstaan voorna-melijk tijdens het zich weer strek-ken van de damplank zodra dedrukkracht wisselt naar een trek-kracht bij overgang van een neer-gaande naar een opgaande slag.Dergelijke trillingen kunnenechter niet worden vergelekenmet een doorgaande trilling zoalsbij het intrillen van damplanken,en leiden normaliter niet tot pro-blemen.MaaiveldzakkingenIndien direct beneden maaiveldeen cohesief grondpakket aanwe-zig is, treden er in de praktijknauwelijks zettingen van hetmaaiveld op. Bij een zandpakketzullen echter wel maaiveldzettin-gen ontstaan die overigensbeperkt van grootte blijven. Bijeen recente proef in Zwitserland,waar 30 tot 31 m lange PU25damplanken in een zandigeondergrond werden ge?nstalleerdmet het WaterJetsysteem, zijn zet-tingen geconstateerd van ongeveer10 mm op 2 m uit de damwand.Op 6 m afstand was deze zettingnog maar 2-3 mm en op 10 mafstand nihil. Als het indrukkenzwaar verloopt dan zijn mogelijkwat grotere zettingen te verwach-ten. De praktijk wijst overigensook uit dat bij kortere damplan-ken naar verhouding juist mindermaaiveldzakking te verwachtenzal zijn. Verschillende praktijkme-tingen bevestigen dit beeld.Er zijn g??n meetresultatenbekend voor de situatie waarindamplanken met de Super Crushworden ge?nstalleerd, maar hetvalt te verwachten dat nabij delocatie van voorboren enkele centi-meters zetting kunnen optreden.Bij elk werk waarin dit systeemwordt ingezet is het dus belang-rijk te bepalen of de verbuisdeavegaar aan de ontgravingszijdewordt gepositioneerd of juist aande buitenzijde. Bij buispalen zalvanwege het inwendig boren de teverwachten maaiveldzakkinggeringer zijn.Afname dichtheid zandpakketBij inzet van het WaterJetsysteemzal de dichtheid van het zandpak-ket lokaal rondom het elementenigszins kunnen afnemen. Ken-nelijk is er niet alleen sprake vanwateroverspanningen, maar treedter toch een bepaalde mate vanherschikking van de zandkorrelsop. Op basis van een gering aantalmetingen, waarbij vooraf en nahet indrukken van damplankensonderingen zijn gemaakt, blijktdeze afname nabij de damplankenongeveer 20% te kunnen bedra-gen. Mogelijk is de afname ookwat groter afhankelijk van de matevan het waterjetten. De afstandvanaf de damwand tot waarinvloed merkbaar is wordtmomenteel ingeschat op minderdan circa 3 tot 5 m, eveneensafhankelijk van de mate waarin hetwaterjetten wordt toegepast. Het isoverigens wenselijk naar dezeinvloed nader onderzoek te verrich-ten en het proces van waterjettenverder te optimaliseren.Bij inzet van de Super Crush zal5 |Super Crush voorboorsy-steem6 |Geluidsniveau Silent PilerO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB ou wputten78 cement 2007 6er rondom de positie van de ver-buisde avegaar ook een invloedmerkbaar zijn, maar concreteinformatie hierover ontbreektmomenteel.P r a k t i j k p r o e v e n n a b i jb e l e n d i n gBodemsanering langs woningenVoor een bodemsanering was hetnoodzakelijk een damwand op0,5 m langs rijtjeswoningen metaangebouwde garages te plaatsen,waarbij de keuze of hoogfrequenttrillen of wegdrukken van dedamwand type Larssen 604.Vanwege hoge conusweerstandenin het doorgaande zandpakket(globaal 10 MPa, plaatselijk totmeer dan 20 MPa) bestond ertwijfel of wegdrukken mogelijkwas. Besloten werd een proef uitte voeren waarbij eerst vijfplanken hoogfrequent (50 Hz)werden ingetrild (trilblok ICE23 RF), daarna zes plankenwerden gedrukt (Silent Piler F3)en ten slotte weer twee plankenwerden ingetrild. Tijdens dezeproef werden trillingsmetingen envervormingsmetingen uitgevoerd.Het intrillen van de eerste vijfplanken verliep probleemloos.Plank 6 werd daarna gedrukt meteen waterdruk van 75 bar (flu?da-tie) en bij plank 7 werd de water-druk nog opgevoerd, maar alsgevolg van die hoge waterdrukontstond er een opwaartse zand-meevoerende waterstroom. Bijplank 8 werd pas vanaf een niveauvan ongeveer 7 m ?m.v. geflu?-deerd; ook daarbij ontstond eenopwaartse zandmeevoerendewaterstroom. Bij plank 9 werd dewateroverdruk over de geheleplankhoogte geminimaliseerd tot5 bar en bij plank 10 werd zelfsgeen waterdruk meer toegepast,de plank werd alleen met eentuinslang nat gehouden; beideplanken kwamen probleemloos opdiepte.Voorgaande planken (1 t.m. 10)hadden alle een lengte van 10 m;de planken 11 t.m. 13 waren 14 mlang. Plank 11 werd vanaf maai-veld tot een diepte van circa 10,5m weggedrukt met een minimalewaterdruk van 5 bar; daarna stag-neerde het wegdrukken waarna dewaterdruk werd opgevoerd tot25 bar om de plank op diepte tekunnen drukken. Vervolgenswerden de planken 12 en 13zonder problemen ingetrild tot13,5 m ?m.v.Alle planken waren in eersteinstantie 0,5 m boven maaiveldaangebracht en het lag in debedoeling (dubbele) planken doorhoogfrequent trillen op diepte tebrengen. Tijdens het `natrillen'van plank 3 begon de grond plaat-selijk te scheuren en gelijktijdigontstond er scheurvorming in deop 1,5 m afstand gelegen garage.De proef werd daarna be?indigd.Tijdens het inbrengen van dedamwandplanken zijn de vol-gende maaiveldzakkingengemeten. Na het intrillen van deeerste vijf planken was op 1 mafstand een zakking van 9 mmontstaan; op 3 m afstand was dezakking 1 mm. Na het wegdruk-ken van de resterende achtplanken was de totale maaiveld-zakking toegenomen tot respectie-velijk 12 mm (op 1 m afstand) en10 mm (op 3 m afstand); op 5 mafstand was de maximale zakking2 mm.De zakkingen van de garagewaren tijdens het inbrengen vande dertien planken beperkt geble-ven tot 5 mm. Als gevolg van het`natrillen' van de damwandnamen de vervormingen echtertoe tot bijna 25 mm (twee dagenlater zelfs tot 28 mm). De garagewas tijdens het `natrillen' als hetware door midden gescheurd.De trillingsmetingen gaven de vol-gende resultaten:Voor de woning werden op funde-ringsniveau (op een afstand vancirca 7 m) tijdens het intrillen vande planken 1 t.m 5. overwegendtrillingssnelheden gemeten tussen2 en 6 mm/s met een maximumvan 8,3 mm/s; tijdens het weg-drukken van de planken 6 t.m. 11bedroeg de trillingssnelheid 1 ?2 mm/s met een maximum van2,7 mm/s.De meetpunten op de garage regi-streerden tijdens het intrillen vande planken 1 t.m. 5 trillingssnel-heden van meer dan 15 mm/s;tijdens het wegdrukken van deplanken 6 t.m. 11 was er daarente-gen sprake van trillingssnelhedentussen 2 en 3 mm/s met een (??n-malig) maximum van 7,4 mm/s.Tijdens het natrillen werden opdeze meetpunten trillingssnelhe-den gemeten tussen 2,4 en14,6 mm/s.Uit de proefresultaten werd gecon-cludeerd dat het intrillen vandamwandplanken binnen 7 m vande bebouwing in elk geval niettoelaatbaar was. Het wegdrukkenvan de damwand tot een dieptevan circa 10 m ?m.v. zonder flu?-datie was goed mogelijk; voor hetwegdrukken tot een grotere dieptewas het noodzakelijk te flu?deren.Als gevolg van het indrukken vande damwand werden door ABTvervormingen van de woningentot 5 mm verwacht en door hetontgraven zouden de vervormin-BBC Broadcasting House in Londoneigenschappen uitvoering in 2006installeren van buispalen m.b.v. de SCP260 Crush Pilerstalen buizen 914x19 mmbuislengte L = 23 mvoorboren inwendig in de buisgrondprofiel MV tot -4,0 m zand met klei en grind-4,0 m tot -9,0 m vast tot zeer vast zand-9,0 m tot -22,0 m overgeconsolideerde London ClayBuispalenwand rondom het nog in gebruik zijnde kantoor, die na voltooiing van de wandwordt gesloopt, gevolgd door een ontgraving tot 16,0 m diepte7 |Recente praktijkvoor-beelden met stalen buis-palen en lange dubbeleZ-plankenO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB ou wputtencement 2007 6 79stalen damwand bij Lekkerkerkeigenschappen uitvoering in 2007installeren van stalen damwanden m.b.v. SCZ675WMdubbele damplanken AZ26planklengte 20,0 mdubbele Water Jet (max. 40 bar, 150 l/min per nozzle)grondprofiel MV tot -4,5 m veen-4,5 m tot -10,5 m klei-10,5 m tot -12,0 m veen en klei-12,0 m tot -19,5 m pleistoceen zand8 |Stalen damwand nabijLekkerkerkgen mogelijk toenemen tot10 mm. Omdat de dragende schei-dingsmuren min of meer als eenstijve schijf zouden fungeren, wasde verwachting dat er enigebeperkte schade aan de woningenzou ontstaan. Tijdens de uitvoe-ring werd wel een uitgebreidemonitoring en bewaking noodza-kelijk geacht.In de praktijk zijn tijdens hetindrukken van de damwand ver-vormingen van de woningengemeten tot 3 mm en in totaal (nahet ontgraven) tot 8 mm. Alsgevolg van deze zakkingen is aande woningen geen constructieve,maar wel enige architectonischeschade ontstaan. Bij dit projectheeft het wegdrukken van dedamwand (zeer) goed voldaan aande vooraf gestelde eisen.Bouwput nabij bestaand museumDamwanden voor een kelder nabijeen monumentaal museum zijnaltijd problematisch; vooral als eral sprake is van doorgaandescheurvorming die duidt op het`losscheuren van een hoek van hetpand'. Op voorhand werdendaarom tijdelijke constructievevoorzieningen aangebracht, om`het verband in de constructieterug te brengen'Tijdens het indrukken van de dam-wanden traden forse vervormingenop; ter plaatse van de `losge-scheurde hoek' circa 15 mm en alsgevolg van het ontgraven namende verticale vervormingen daarzelfs toe tot bijna 30 mm. Opval-lend was dat de schade slechts inbeperkte mate toenam (scheurenwerden wijder). Mogelijk zijn dezeextreme zakkingen mede hetgevolg van een voorafgaande sloopvan een aangrenzend deel van hetmuseum. Op een vergelijkbarelocatie waren de zakkingen alsgevolg van het indrukken van dedamwand slechts 6 mm en de zak-kingen na het ontgraven 10 ?13 mm. Ter plaatse van een stijvergedeelte van het gebouw bleven detotale zakkingen beperkt tot 4 mm(waarvan 2 mm tijdens het indruk-ken).Conclusie uit praktijkmetingenBij een goede constructieve staatvan een gebouw met relatief stijvezijwanden valt te verwachten datzakkingen over het algemeenbeperkt zullen blijven tot circa5 mm of minder. In geval vanoudere panden met reeds `losge-scheurde' delen zijn daarentegengrotere zakkingen mogelijk. Uiter-aard afhankelijk van de afstand totde belending, grondgesteldheid,lengte van de damplank en even-tuele inzet van WaterJetsysteem ofvoorboorsysteem. nL i t e r a t u u r1. Goh, T.L., Nishimura, H.,Nozaki, T., Ikeda, T. & Motoy-ama, M., The Use of Environ-mental Friendly Press-inPiling Technology in the Con-struction of TransportationInfrastructures. Proc. of 3rdAsia Pacific Conference onTransportation and the Envi-ronment, 2004.2. Goh, T.L. & Li, K.S., Installa-tion of Embedded RetainingWall by Press-in Piling. Proc.of Symposium on Deep Exca-vation, Hong Kong, 2004.3. Ministry of Environment,Japan, Environmental WhitePaper, 1996.4. White, D.J., Finlay, T., Bolton,M.D. & Bears, G., Press-inPiling: Ground vibration andnoise during piling installa-tion. ASCE Special Publication116, 2002.5. White, D.J., Bolton, M.D. &Wako, C., A novel urban foun-dation system using pressed-in H-piles. Proc. 13th Euro-pean Conference on SoilMechanics & GeotechnicalEngineering, 2003.6. White, D.J., Sidhu, H.K.,Finlay, T.C.R., Bolton, M.D. &Nagayama, T., Press-in Piling:The influence of plugging ondriveability. Proc. 8th Int.Conf. of the Deep FoundationInstitute, New York, 2000.7. Joustra Geomet, Rapportbetreffende uitvoeringsproefstalen damwand herontwikke-ling De Appelaar te Haarlem,1995.
Reacties