Factsheet Ontgraving

A ALGEMENE TECHNIEKBESCHRIJVING

Ontgraving is een bodemsaneringstechniek waarbij de verontreinigende stof en het verontreinigde bodemmateriaal door een kraan worden verwijderd. Door ontgraving kan verontreinigde grond volledig en binnen een relatief korte periode worden verwijderd. De ontgraving vindt plaats vanaf het maaiveld, waardoor een ontgravingsput ontstaat. Indien de omstandigheden het toelaten, wordt de ontgraving bij voorkeur onder vrij talud uitgevoerd. Een ontgraving kan worden uitgevoerd boven of onder de waterspiegel. Ontgraving boven de waterspiegel, eventueel met behulp van een ontgravingsbemaling, wordt een "ontgraving in den droge" genoemd. Indien de ontgraving plaatsvindt onder waterniveau wordt gesproken van "ontgraving in den natte".

De ontgraven grond kan ter plaatse of elders worden gereinigd. Indien de grond door Rijkswaterstaat Leefomgeving/Bodem+ als niet reinigbaar wordt beoordeeld, kan de grond worden gestort op een gecontroleerde stortplaats. Na afloop van de ontgraving vindt aanvulling plaats met daartoe geschikte, eventueel gereinigde grond. De aangevulde grond moet worden verdicht.

In deel C worden de grote range aan beschikbare graaf- en transporttechnieken, materieel en de verwerking van ontgraven grond uitgebreid omschreven.

Ontgraving in den droge
Het saneringsresultaat van een ontgraving in den droge kan goed worden gecontroleerd. Daartoe worden controlemonsters genomen van de bodem en de wanden van de ontgravingsput. Bij omvangrijke ontgravingen wordt de ontgraving soms onderverdeeld in kleinere ontgravingsvakken die na elkaar worden ontgraven.

Om de ontgraving te kunnen uitvoeren zijn soms de volgende aanvullende maatregelen of voorzieningen noodzakelijk:

• indien de ontgraving onder de oorspronkelijke waterspiegel moet plaatsvinden wordt de grondwaterstand verlaagd door bemaling. Door bemaling kunnen zettingen van de ondergrond optreden, die schade kunnen veroorzaken aan de omringende bebouwing. Daarnaast kan bemaling verdroging veroorzaken en kan het bij grote debieten de grondwatervoorraad aantasten;
• om het debiet van de bemaling en de invloed van de bemaling in de omgeving te beperken, kan rond de bemaling een tijdelijke waterkerende constructie worden aangebracht, bijvoorbeeld een damwand;
• indien een waterkerende constructie de invloed op de omgeving niet voldoende beperkt, kan infiltratie of retourbemaling worden toegepast;
• door omringende gebouwen of infrastructuur is er vaak niet voldoende ruimte om de ontgraving onder vrij talud uit te voeren. In dat geval zijn grondkerende constructies nodig, zoals bijvoorbeeld een damwand, die dan mogelijk ook nog een waterkerende functie kan hebben;
• bij ontgraving onder bebouwing of infrastructuur zijn soms ondersteunende constructies nodig;
• bestaande kabels en leidingen die binnen de ontgraving liggen moeten (tijdelijk) worden omgeleid of worden ondersteund.

Op foto 1 is een ontgraving in den droge met bemaling en waterkerende constructie te zien.

Ontgraving in den natte
Tot ongeveer 0,5 m boven de grondwaterspiegel kan zonder voorzieningen in de droge worden ontgraven. Daarna moet een keuze worden gemaakt voor een ontgravingsbemaling of ontgraving in den natte, waarbij geen verlaging van de grondwaterspiegel wordt gerealiseerd. Bij relatief kleine ontgravingen in de natte kan de ontgraving vanaf de kant plaatsvinden. Bij grotere afmetingen van de ontgraving kan allereerst worden gewerkt met een kraan met een verlengde giek. Nemen de afmetingen nog verder toe, dan moet drijvend materieel worden ingezet, bijvoorbeeld een ponton met graafmachine of klassiek baggermaterieel.

Doordat de grondwaterspiegel niet wordt verlaagd, is de invloed van de ontgraving naar de omgeving beperkt. Indien niet onder vrij talud kan worden ontgraven, moeten wel grondkerende constructies worden toegepast. Omdat aan beide kanten van de grondkerende constructie water staat, kan deze constructie lichter worden gedimensioneerd dan bij ontgraving in den droge.

De contouren van de verontreinigingssituatie kunnen, zo blijkt uit praktijkervaring, aanmerkelijk minder nauwkeurig worden gevolgd dan in den droge. Daardoor neemt de totale hoeveelheid verontreinigde grond doorgaans toe. Een ontwateringsdepot of een installatie voor ontwatering van ontgraven grond/slib moet op de locatie worden geplaatst, naast een waterzuivering.

Tijdens en kort na de ontgraving verdient de bezinking van verontreinigde zwevende deeltjes extra aandacht. Het water in de put wordt rondgepompt en gezuiverd en in sommige gevallen moet het zwevende slib worden neergeslagen en aanvullend worden verwijderd. De eindbemonstering kan plaatsvinden met waterbodemapparatuur.

De ontgraving in den natte op foto 2 is uitgevoerd door een kraan met een verlengde giek.

B TOEPASSINGSGEBIED EN INDICATIE SANERINGSRESULTAAT

In principe is ontgraving mogelijk bij elk bodemtype en type verontreinigende stof. De keuze voor ontgraving is vooral afhankelijk van de fysiek beschikbare ruimte en eventuele obstakels. Daarnaast is de beschikbare tijd voor sanering belangrijk. Bij verontreinigingsgevallen van beperkte omvang (bijvoorbeeld <100 m3) is een ontgraving vaak effectiever en efficiënter dan een in situ techniek. In geval van acute risico’s of dringende ruimtelijke ontwikkelingen dient het verontreinigde bodemmateriaal soms snel te worden verwijderd. Meer tijdrovende in situ technieken zijn dan niet altijd toepasbaar.

In geval van intensieve bebouwing en infrastructuur op en om de locatie is een deel van het verontreinigde gebied soms niet bereikbaar met behulp van praktisch inzetbare middelen. Bovendien kan moeilijk worden geanticipeerd op tegenvallers. De techniek is in dit geval weinig flexibel.

Afgezien van een sanering die volledig bestaat uit ontgraving in de droge, wordt ontgraving steeds vaker toegepast in combinatie met andere (in situ) technieken. Het goed bereikbare deel van het verontreinigde bodemmateriaal of de ‘hot spot’ kunnen worden aangepakt door middel van ontgraving, waarna het resterende verontreinigde bodemmateriaal wordt aangepakt met een in situ techniek.

Ook combinatie met een IBC-variant is mogelijk, waarbij bijvoorbeeld voor het aanbrengen van een leeflaag het bovenste deel van de verontreinigde grond wordt ontgraven.

Type verontreiniging
Er wordt vooral overgegaan tot ontgraving van verontreinigd bodemmateriaal onder de volgende omstandigheden:

• ‘hot spot’ verwijdering. Bij zeer hoge concentraties in de kern van een verontreinigd gebied is ontgraving meestal het meest effectief en bieden in-situ technieken vaak een onbevredigend eindresultaat;
• de betreffende verontreinigende stoffen zijn micro-biologisch slecht afbreekbaar en/of immobiel.

Bodemtype
Ontgraving verdient ook de voorkeur bij slecht doorlatende bodems en heterogene bodems met slecht en goed doorlatende delen. In deze gevallen bieden in situ technieken vaak een minder gunstig perspectief.

In de tabel is het toepassingsgebied aangegeven wanneer geen fysieke obstakels aanwezig zijn. Afhankelijk van de locatie specifieke situatie is de verontreinigde grond soms niet bereikbaar, bijvoorbeeld door bovenliggende bebouwing die in stand moet worden gehouden.

Tabel 1: Toepassingsgebied voor ontgraven verontreinigde grond

Toelichting op de tabel
Er is sprake van herstel als een acceptabele eindsituatie is bereikt, waarbij geen actieve nazorg nodig is. De maximale concentraties in grond én grondwater moeten zich in ieder geval beneden de interventiewaarden bevinden. In de tabel is aangegeven wanneer een techniek in principe tot de gewenste doelstelling (bijvoorbeeld Herstel) kan leiden. De tabel geeft geen inschatting of de feitelijke toepassing van de techniek in een concrete situatie succesvol zal zijn, daarvoor hebben te veel factoren invloed op het resultaat.

Indicatie saneringsresultaat
In het algemeen kan worden opgemerkt dat volledig ontgraven in principe altijd mogelijk is, afgezien van die locaties waar dichtheidsstroming is opgetreden en/of waar een zaklaag aanwezig is. Als gevolg van financiële en locatiespecifieke omstandigheden wordt meestal een meer pragmatische keuze gemaakt. Ontgravingen worden regelmatig onvoldoende ver doorgevoerd, waardoor een restverontreiniging in de grond achter blijft. Dit achterlaten van restverontreinigingen in de grond kan enerzijds het gevolg zijn van aanwezige infrastructuur en bebouwing en anderzijds van zettingsgevaar, waardoor verder graven niet mogelijk is. Een ontgraving tot Achtergrondwaarde wordt derhalve niet altijd gerealiseerd. Het achterlaten van restconcentraties in de grond blijkt vaak te leiden tot stagnatie van de grondwatersanering.

Ontgravingen in heterogene bodems blijken vaker tot een minder goed resultaat te leiden dan ontgravingen in meer homogene bodems of bodems met een slechte doorlatendheid. Zelfs in ogenschijnlijk homogene zandpakketten is in een aantal gevallen verspreiding van verontreinigende stof in dunne zandbanen volgens een "vingerpatroon" vastgesteld. In de praktijk worden dergelijke "vingers" makkelijk gemist.

Afhankelijk van de omvang van een ontgraving ligt voor het overgrote deel van de saneringen de saneringsduur tussen enkele weken en enkele maanden. Deze raming is exclusief eventuele vervolgmaatregelen zoals een grondwatersanering of een aanvullende in situ techniek.

De duur van de sanering wordt vooral bepaald door de ingezette ontgravingscapaciteit. Op kleine locaties kan meestal niet meer dan één kraan actief zijn. Op grotere locaties kan meer materieel worden ingezet.

C AANDACHTSPUNTEN VOOR HET ONTWERP

In eerste instantie wordt nagegaan in hoeverre er voldoende ruimte is voor ontgraving onder vrij talud. In kleiige grond is een talud van 1:1 mogelijk, in meer zandige grond wordt het talud al vlug 1:2.

Bij diepere ontgravingen (>4m) met een steil talud is een aanvullende stabiliteitsberekening nodig.

Tevens dient de bovenkant van het talud ongeveer 2 m verwijderd te zijn van de omringende bebouwing. Indien er te weinig ruimte is, moet een grondkerende constructie worden toegepast.

De mogelijke zettingen worden eerst beoordeeld op basis van een situatie zonder waterkerende constructies. Voor op staal gefundeerde bebouwing zijn zettingen van het maaiveld tot 3 a 4 mm meestal geen probleem. Voor bebouwing op palen zijn niet de zettingen maatgevend, maar de extra belasting op de palen (als gevolg van negatieve kleef). Indien schadelijke zettingen kunnen optreden, moet een waterkerende constructie worden toegepast of retourbemaling danwel infiltratie.

Bij ontgraving in den natte wordt er doorgaans gebruik gemaakt van een kuipconstructie met stalen damwanden. Deze wanden moeten ruim om de verontreinigingsvlek worden geplaatst om "verrassingen" te voorkomen. Voordat de stalen damwanden weer worden getrokken kan het nodig zijn om aanhangende grond door een duiker te laten verwijderen.

Het bezingen van verontreinigde zwevende deeltjes moet zo veel mogelijk worden voorkomen of door aanvullende maatregelen worden afgevangen. Enkele mogelijke maatregelen zijn:

• extra ontgraving;
• rondpompen en zuiveren van het water in de kuip;
• flocculatie en afvangen in de kuip.

Bij de ontgraving van grond met vluchtige stoffen moeten veiligheidsmaatregelen worden getroffen om overlast en risico’s van vrijkomende dampen tegen te gaan.

D KOSTEN

Naarmate de omgeving meer aanvullende maatregelen en voorzieningen aan de ontgraving oplegt, woren de kosten ook hoger. De totale kosten voor ontgraving en transport liggen in een bereik van € 5 tot € 25 per m3, exclusief verwerking van de grond (reinigen, hergebruik of storten).

E OMGEVINGSRANDVOORWAARDEN

Bij een ontgraving in den droge kan de invloed ven een bemaling op de omgeving bestaan uit zettingen, verdroging of het aantrekken van andere verontreinigende stoffen in de omgeving. Door de ontgraving zelf kunnen problemen ontstaan met de stabiliteit van taluds en infrastructuur en bebouwing op de rand van de ontgraving. Door het inheien van grondkerende constructies kan door trilling schade ontstaan aan omringende bebouwing en infrastructuur. Daarnaast kan door de werkzaamheden overlast optreden voor de omgeving (stof, dampen, lawaai etc.).

Bij een ontgraving in den natte zijn deze bezwaren in het algemeen minder door het ontbreken van een bemaling en de kleinere grond- en waterkerende constructies.

De mate van gevoeligheid van de omgeving voor bovenstaande invloeden bepaalt in hoeverre daar tegen maatregelen moeten worden genomen. De mogeljke maatregelen zijn eerder reeds genoemd bij de algemene techniekbeschrijving (water- en/of grondkerende constructies, retourbemaling, infiltratie van water, ondersteunende constructies).

F BEPERKINGEN VAN DE TOEPASBAARHEID VAN DE TECHNIEK

Ontgraving in den droge
De beperkingen worden met name door de omgeving opgelegd. Gesteld is al dat diepe ontgravingen in een dicht bebouwde omgeving wel mogelijk zijn, maar veel aanvullende maatregelen en voorzieningen vergen, waardoor de kosten hoog worden terwijl schade aan belendingen nooit kan worden uitgesloten.

Als de omgeving zulke strakke randvoorwaarden oplevert, is de techniek niet flexibel. Op tegenvallers kan vaak moeilijk worden geanticipeerd. Het bewust achterlaten van restverontreinigingen in de bodem leidt vaak tot tegenvallende saneringsresultaten bij de technieken waarmee de ontgreving wordt gecombineerd, bijvoorbeeld grondwatersanering door middel van onttrekken.

De beperkingen van de techniek ontgraving leiden er vaak toe dat andere technieken waarmee ontgraving wordt gecombineerd (grondwateronttrekking en andere in situ technieken), ook hinder ondervinden van een tegenvallend ontgravingsresultaat.

Ontgraving in den natte
De techniek ontgraving in den natte kent de volgende beperkingen:

• de ontgraving dient vanaf de waterspiegel of de kant van de ontgraving plaats te vinden, waardoor de ontgraving minder nauwkeurig is. Bovendien kan controle van het saneringsresultaat moeilijk plaatsvinden, omdat het nemen van controlemonsters ook niet nauwkeurig kan gebeuren. Door de grovere wijze van ontgraving en de moeilijkere bemonstering neemt doorgaans de totale hoeveelheid ontgraven verontreinigde grond toe;
• tijdens de ontgraving vindt onder water opwoeling van verontreinigd slib en grond plaats. Dit betekent, dat bij afronding van de graafwerkzaamheden het verontreinigde slib en de verontreinigde grond weer bezinken, waarbij een verontreinigd toplaafje op de bodem ontstaat (zie: C. Aandachtspunten voor het ontwerp);
• de aanvulling van de bodem is moeilijk te verdichten;
• omdat bij ontgraving in den natte vaak binnen damwanden wordt gewerkt, kan niet goed worden geanticipeerd op tegenvallers. Dit betreft met name gevallen waarbij de horizontale omvang van de verontreinigingssituatie groter blijkt te zijn dan uit de karakterisatie volgt;
• hoewel de techniek zelf reeds minder nauwkeurig is, zijn toepassingen bij heterogene bodems en een heterogene verontreinigingssituatie nog minder nauwkeurig.

G OPERATONALITEIT, TRENDS EN ONTWIKKELINGEN

De vereiste technieken voor zowel ontgraving in den droge als in den natte zijn beproefd en zodoende volledig operationeel. Met betrekking tot de techniek ontgraving zijn de volgende ontwikkelingen gaande:

• het tijdens de ontgraving achterlaten van restverontreiniging kan leiden tot een stagnerende grondwatersanering. Bij een beleid gericht op risicobeheersing zal het stagneren op (vanuit risico oogpunt) aanvaardbare concentraties als een minder groot probleem worden beschouwd dan thans. Vooral niet als wordt aangetoond dat door het natuurlijk zelfreinigend vermogen van de bodem (natural attenuation) de aanwezigheid van sommige verontreinigende stoffen in het grondwater eindig is;
• de verwachting is, dat in de toekomst, uitgaande van volledig herstel, ontgraving minder vaak zal worden toegepast. De toegenomen ruimte in het beleid, functiegericht saneren en de ontwikkeling op het gebied van in situ reiniging leiden ertoe dat ontgraving vooral zal worden toegepast in een aantal specifieke situaties:
  • in het kader van een functiegerichte sanering wordt het bodemmateriaal dat verontreinigd is met niet mobiele stoffen verwijderd tot een risicogrenswaarde en vervangen door een leeflaag;
  • voor hot-spot verwijdering van een bron met puur product;
  • die gevallen waar als gevolg van ruimtelijke ontwikkelingen of acute risico’s geen tijd is, of wordt genomen voor een langdurigere in situ aanpak;
  • verontreinigende stoffen die niet of nauwelijks afbreekbaar zijn en waarvoor geen geschikte in situ saneringstechniek beschikbaar is.