Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Factsheet Verticale afdichting met stalen damwand

A. ALGEMENE TECHNIEKBESCHRIJVING

Een verticale afdichting met een stalen damwand wordt in het algemeen toegepast om de horizontale verspreiding van verontreinigingen naar de omgeving te voorkomen. Veelal is aanvullend een (beperkte) grondwateronttrekking noodzakelijk om een toestroming naar het te isoleren gebied te verkrijgen.

De waterdoorlatendheid van een stalen damwand wordt voornamelijk bepaald door de mate waarin de 'sloten' op elkaar aansluiten. Enerzijds wordt dit bepaald door de kwaliteit van de afdichting van de sloten en anderzijds door de kwaliteit van de uitvoering (voorkomen van het 'uit het slot lopen'). De kwaliteit van de slotconstructie kan worden verbeterd door het toepassen van slotafdichtingsmaterialen of het voorboren ter plaatse van de sloten en het aanbrengen van cement-bentonietpalen. Het 'uit het slot lopen' tijdens de uitvoering kan worden gesignaleerd door het aanbrengen van raaksensoren.

Een stalen damwand kan naast een grondwaterkerende functie tevens een grondkerende functie hebben. In die situatie dienen grondmechanische berekeningen te worden uitgevoerd ten behoeve van de keuze van het profiel.

Stalen damwanden kunnen worden ingebracht door middel van heien, trillen en drukken (met of zonder spuiten). De keuze van de installatietechniek is voornamelijk afhankelijk van het type bodem en van eisen ten aanzien van hinder voor de omgeving door trillingen en schokgolven.

B. TOEPASSINGSGEBIED

In de onderstaande tabel 1 is een ruwe contour gegeven van het toepassingsgebied voor verticale afscherming met stalen damwanden op basis van de technische realiseringsmogelijkheden .

Tabel 1: Ruwe contour toepassingsgebied

Locatiekenmerk

Toepassingseisen en mogelijke beperkingen

Dieptebereik

· tot 20 m geen specifieke eisen;
· tussen 20 en 30 m afhankelijk van bodemopbouw;
· > 30 m niet haalbaar.

Obstakels in ondergrond

· bij percentage grind >20 à 25% toepassing niet haalbaar;
· bij aanwezigheid funderingsresten dient te worden voorgegraven.

Conusweerstand

· bij conusweerstand < 15 MPa geen aanvullende eisen;
· bij conusweerstand > 15 MPa aanvullende eisen.

Zuurgraad (pH)

· bij pH>5 geen specifieke eisen;
· bij pH<5 (veengebieden) aanvullende maatregelen tegen corrosie noodzakelijk.

Geleidingsvermogen

· bij een specifieke weerstand van de bodem < 5.000 Ωm zijn aanvullende maatregelen tegen corrosie noodzakelijk;
· bij een specifieke weerstand tussen de 5.000 en 15.000 Ωm zijn mogelijk aanvullende maatregelen tegen corrosie noodzakelijk;
· bij een specifieke weerstand > 15.000 Ωm zijn geen specifieke voorzieningen noodzakelijk.

Afstand tot bebouwing

· bij een afstand > 25 m geen problemen te verwachten;
· bij afstand < 25 m mogelijk aanvullende maatregelen treffen (andere inbrengtechniek).

De toepasbaarheid van technieken is niet alleen afhankelijk van de prestaties van technieken (het technisch 'kunnen') maar kan worden ingeperkt door beleidsmatige en/of vergunningstechnische eisen, die door het bevoegd gezag aan de toepassing worden gesteld (beleidsmatig ‘mogen’). In de praktijk worden door het bevoegd gezag veelvuldig eisen gesteld aan de waterdoorlatendheid, levensduur, zettingen/zettingsverschillen en uitloging.

Het uitvoeren van nazorg is essentieel om ook op de lange termijn te kunnen voldoen aan de gestelde toepassingsvoorwaarden.

Waterdoorlatendheid
De waterdoorlatendheid van een stalen damwand wordt met name bepaald door de bodemopbouw en de slotconstructie. In klei-/veenpakketten en met toepassing van bentoniet-cementpalen ter plaatse van de sloten zijn hydraulische weerstanden van meer dan 1.000 dagen in de praktijk haalbaar gebleken. Bij plaatsing in grofzandige bodems zonder aanvullende slotvoorzieningen mag aan een stalen damwand een beperkte waterkerende functie worden toegekend.

Uit de projectevaluaties blijkt dat het noodzakelijk is om tijdens de uitvoering veel aandacht te besteden aan de kwaliteitscontrole, zoals:

  • visuele inspectie van de damwandplanken;
  • electrische controle van de sloten tijdens het inbrengen, met name op kritische plaatsen;
  • meten corrosiesnelheid.

In tabel 2 is het toepassingsgebied ten aanzien van het aspect waterdoorlatendheid aangegeven, met name gebaseerd op berekeningen, voor een range in de praktijk door het bevoegd gezag gehanteerde voorwaarden ten aanzien van de waterdoorlatendheid.

Tabel 2: Toepassingsgebied waterdoorlatendheid (voorlopig vastgesteld)

Bodemtype en voorzieningen

Validatierange [etm]

 

100

500

1000

Klei/veen

 
 
 

Fijn zand

• zonder slotafdichting

 
 
 

• 2 planken aan elkaar

 
 
 

• met slotafdichting

 
 
 

• met bentoniet-cementpalen ter plaatse van sloten met lengten:

  - hoogte < 5m

 
 
 

  - hoogte 5 -15 m

 
 
 

  - hoogte > 15 m

 
 
 

Grof zand

• zonder slotafdichting

 
 
 

• 2 planken aan elkaar

 
 
 

• met slotafdichting

 
 
 

• met bentoniet(-cement)palen ter plaatse van sloten in grof zand laag

 
 
 

Toelichting:

 

toepasbaar

 

toepassingsgebied niet onderkend/niet duidelijk

 

niet toepasbaar

Levensduur
De in de praktijk gehanteerde range van toepassingsvoorwaarden ligt tussen 30 en 100 jaar, met een duidelijke voorkeur voor minimaal 50 jaar. Onder normale omstandigheden of met corrosiebescherming is een levensduur van 100 jaar haalbaar. Onder agressieve omstandigheden (pH<5 of specifieke weerstand bodem < 5.000 Ωm) moeten corrosiebeschermende maatregelen (extra dikte of coating) worden toegepast om een levensduur van 50 jaar en mogelijk langer, haalbaar te maken.

Verstoring afdichtende bodemlagen
Met name vanuit het grondwaterbeleid kwetsbare gebieden zal door het bevoegd gezag worden geëist dat geen verstoring van afdichtende bodemlagen plaatsvindt door het inbrengen van de stalen damwand. Indien de stalen damwand wordt aangebracht door middel van heien, drukken of trillen zal geen verstoring van afdichtende bodemlagen plaatsvinden. Indien gebruik wordt gemaakt van een inbrengtechniek met spuiten is dit risico wel aanwezig, waardoor de damwand onderloops kan worden.

Trillingen
De ten aanzien van het aspect trillingen gestelde eisen worden bepaald door de in de nabije omgeving aanwezige trillingsgevoelige objecten. Bij alle inbrengtechnieken kan de omgeving trillingshinder ondervinden, met name bij inbrengen in vaste tot zeer vaste samenhangende grond maar ook in zandbodems kunnen problemen optreden.

Indien de omgeving trillingsgevoelig is, gaat de voorkeur uit naar het drukkend inbrengen. Met behulp van een silent piler kan nagenoeg trillingsvrij worden gewerkt. Ook kan worden overwogen om ter plaatse van de sloten voor te boren en cement-bentonietpalen toe te passen.

Uitloging
Mogelijke uitloging vanuit de damwandconstructie kan plaatsvinden in geval van toepassing van een teer-bitumenlaag, epoxy-teerlaag of in geval van kathodische bescherming, waardoor mogelijk niet kan worden voldaan aan de gestelde eisen van het Besluit bodemkwaliteit.

In [aandachtspunten voor uitvoering stalen damwanden] wordt aandacht besteed aan de wijze waarop aan de toepassingsvoorwaarden kan worden voldaan. Belangrijk is om hiermee in de verschillende stappen van het proces van planvorming, uitvoering en nazorg rekening te houden.

C. AANDACHTSPUNTEN VOOR HET ONTWERP

Voor de ontwerpfase kunnen de volgende aandachtspunten worden aangegeven:

  • de keuze van een voldoende zwaar profiel vanuit de volgende aspecten:
    • corrosie;
    • eventuele grondkerende functie;
    • installatiemogelijkheden;
  • de keuze van de staalkwaliteit en eventuele extra beschermingsmaatregelen in relatie tot de aanwezige verontreinigingen, pH en specifieke bodemweerstand;
  • de keuze van de slotafdichting in relatie tot de aanwezige bodemopbouw en de vereiste hydraulische weerstand.

Uit de uitgevoerde projectevaluaties blijkt dat de conusweerstand van de ondergrond kan toenemen tijdens het inbrengen van de stalen damwand (met name bij trillen) als gevolg van verdichting van het zand.

D. KOSTEN

Als kostenindicatie van een verticale afdichting met een stalen damwand kan van het volgende worden uitgegaan (tabel 3).

Tabel 3. Kosten aanbrengen stalen damwand (prijspeil 2004)

Specificatie materiaal
(profiel en inbrengingsmethode)

Kosten (excl. BTW)

Licht profiel, zonder aanvullende voorzieningen

€ 50,- à 75,-/m2

Zwaar profiel met coating

€ 100,- à 125,-/m2

Meerprijs drukken of intrillen t.o.v. heien

€ 20,-/m2

E. OMGEVINGSRANDVOORWAARDEN

De belangrijkste negatieve effecten ontstaan tijdens het inbrengen (en eventueel weer trekken) van de stalen damwand. Indien binnen een afstand van 25 m kwetsbare bebouwing aanwezig is dient nadrukkelijk aandacht te worden besteed aan de wijze van inbrengen. Om trillingshinder te voorkomen kan toepassing van een silent piler worden overwogen.

Bij diverse uitgevoerde projecten zijn problemen (schade aan omliggende bebouwing en infrastructuur) opgetreden bij het inbrengen en eventueel weer trekken van de stalen damwanden. Mogelijke oorzaken zijn:

  • een verdichting van de ondergrond, met name in losgepakte bodems;
  • een te hoge conusweerstand, waardoor te lang moet worden geheid of getrild;
  • zeer korte afstand tot bebouwing.

Het aanbrengen van een stalen damwand kan gevolgen hebben voor de grondwaterstanden ter plaatse van en in de nabije omgeving en de grondwaterstromingsrichting. Als gevolg van de optredende grondwaterstandsverlagingen kunnen zettingen optreden die kunnen leiden tot schade aan bebouwing en infrastructuur.

F. PRESTATIEBEREIK TECHNIEK

Zoals ook blijkt uit tabel 1 wordt de toepassing van een stalen damwand beperkt door:

  • het dieptebereik: maximaal 30 m;
  • aanwezigheid van grind en obstakels in de ondergrond;
  • aanwezigheid van kwetsbare objecten in de nabije omgeving.

G. OPERATIONALITEIT, TRENDS EN ONTWIKKELINGEN

In algemene zin is in Nederland veel ervaring aanwezig met de toepassing van stalen damwanden. In de (civieltechnische) praktijk is in het algemeen de grondkerende functie de belangrijkste. Het toepassen van stalen damwanden is derhalve een operationele, civieltechnische techniek. Ook binnen het bodemsaneringswerkveld is veel ervaring met de toepassing van stalen damwanden opgedaan, met name ook ten behoeve van het uitvoeren van grondontgravingen. Deze projectervaringen zijn in [Deel C Grondverzet] uitgebreid beschreven.

Ten behoeve van de toepassing van stalen damwanden in bodemsaneringsprojecten vinden ontwikkelingen plaats ten aanzien van het verbeteren van coatings en slotconstructies. Ook zijn systemen ontwikkeld waarmee het 'uit het slot lopen' tijdens het inbrengen kan worden gedetecteerd. In algemene zin kan worden gesteld dat de techniek stalen damwand relatief 'uitontwikkeld' is.