Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Isolatie, verticale afdichting, toepassingsgebied specifiek voor diepwanden, waterdoorlatendheid

Waterdoorlatendheid

Algemene informatie
De hydraulische weerstand van een diepwand wordt bepaald door de volgende factoren:

  1. samenstelling wandmateriaal;
  2. dikte;
  3. continuïteit (naden, zandinsluitingen en grindvensters);
  4. interactie met de omringende bodem (incl. eventuele veroudering);
  5. de uitvoeringswijze;
  6. kwaliteitszorg bij de uitvoering;
  7. aansluitingen met onderafdichting.

ad a) Uit experimenten is gebleken dat de doorlatendheidscoëfficiënt van cement-bentoniet in de orde ligt van 10 -8 tot 10 -9 m/s bij een verhang van i = 30. De hydraulische weerstand van de gehele constructie wordt echter niet alleen door de materiaaleigenschappen bepaald. Met name de kwaliteit van de uitvoering is van belang (zie literatuurverwijzing 11 en 30.

In het CUR-handboek wordt ingegaan op foutenbronnen. In een deterministische foutenanalyse is vastgesteld dat de weerstand van de wand zelf (het materiaal) en de mate van aansluiting op de onderafdichting de foutenbronnen zijn met de grootste consequenties voor de totale doorlatendheid van het systeem. Uit proeven op verhard wandmateriaal blijkt over het algemeen dat aan de eisen die aan de intrinsieke weerstand van de wand zelf worden gesteld kan worden voldaan. In de praktijk wordt veelal als vuistregel gehanteerd dat voor iedere 25 meter tracé een sondering moet worden gemaakt teneinde de diepte van de slechtdoorlatende laag met voldoende betrouwbaarheid vast te stellen. Een insteekdiepte van 1 à 1,5 meter in de slechtdoorlatende laag wordt aangeraden. Tijdens het graven kan het bereiken van de slechtdoorlatende laag worden gecontroleerd door een beoordeling van de uitgegraven grond.

ad c) Tijdens het graven wordt gecontroleerd of verticaal wordt gegraven. De stijfheid van de graafapparatuur alsmede het gewicht en de sturingsmogelijkheden bepalen onder andere de nauwkeurigheid waarmee kan worden gewerkt. In de praktijk is gebleken dat zowel met grijpers als met de hydrofrees een nauwkeurigheid van circa 0,5% in verticaliteit kan worden bereikt.
In de 1-fase uitvoering wordt met de graafbak de continuïteit tussen een nieuw paneel en het voorgaande paneel gecontroleerd, waardoor de kans op het optreden van naden zeer gering is. Wel bestaat het risico dat “rest”materiaal (beneden) in de sleuf terechtkomt en als gevolg van gelaagdheden in de bodem zandinsluitingen in de wand ontstaan. Hierdoor kan de waterdoorlatendheid van (het onderste deel van) de wand negatief worden beïnvloed. In het 2-fasen systeem is dit niet mogelijk en zullen hogere eisen aan de maatvoering worden gesteld. Het gevaar van zandinsluitingen is echter praktisch afwezig.

Bij een diepwand in combinatie met een grondwateronttrekkingssysteem is het wenselijk dat bij het ontwerpdebiet voor de pompen en zuivering overdimensionering plaatsvindt.

Resultaten projectevaluaties
Uit de evaluaties van de uitgevoerde projecten blijkt dat het niet eenvoudig is om de weerstand van een wand te bepalen. Een indruk kan worden verkregen door de uitvoering van pompproeven. Ook kan op basis van waterbalansen een uitspraak worden gedaan over de weerstand van het gehele systeem (inclusief onderafdichting). Het door middel van pompproeven bepalen van de weerstand van de verticale afscherming is echter complex. Met name in situaties waarin het lekdebiet door de schermwand klein is ten opzichte van de andere waterstromen (lekkage door de bovenafdichting/bovenafdekking en toestroming vanuit diepere bodemlagen) is de nauwkeurigheid waarmee de hydraulische weerstand van de verticale afscherming kan worden bepaald beperkt. Daarbij komt dat de weerstand van de onderafdichting vaak niet nauwkeurig te bepalen is, daar de continuïteit van deze slechtdoorlatende laag niet bekend is (in de slechtdoorlatende Formatie van Kedichem worden bijvoorbeeld ‘geulen’ aangetroffen die de doorlatendheid van het isolatiesysteem verhogen).

Uit proeven die (in het laboratorium en in situ) op verharde monsters zijn uitgevoerd, is gebleken dat de eisen die aan de wand zelf worden gesteld veelal goed haalbaar zijn. Uit uitgevoerde waterbalansstudies is echter gebleken dat het gehele systeem waarvan de wand deel uitmaakt, een tot vijf keer hogere doorlatendheid kan hebben dan werd verwacht op basis van proeven op het materiaal. In de praktijk wordt dit veelal geaccepteerd en wordt het grondwateronttrekkingssysteem overgedimensioneerd.

Uit de projectevaluaties blijkt dat het realiseren van hydraulische weerstanden groter dan 500 etm, zeker bij een wisselende bodemopbouw, met een 1-fase systeem niet haalbaar is. De oorzaken die hiervoor kunnen worden aangegeven zijn:

  • het deels instorten van de sleuf, waardoor zandiger materiaal zich aan de onderzijde van de schermwand verzamelt. Dit leidt tot aansluitproblemen met de onderafdichting;
  • het wegvloeien van het mengsel wanneer het mengsel in contact komt met een goed doorlatende zandlaag.

Op basis van theoretische inzichten en de praktijkervaringen is het in onderstaande tabel weergegeven toepassingsgebied opgesteld.

Tabel Toepassingsgebied m.b.t. hydraulische weerstand bij verticale afscherming met diepwanden (voorlopig vastgesteld)

Systeem en dikte

Validatierange (etm)

 

100

500

1000

1-fase systeem

•dikte: 0,60 m

 
 
 

•dikte: 0,80 à 1,00 m

 
 
 

2-fasen systeem

•dikte: 0,60 m

 
 
 

•dikte: 0,80 à 1,00 m

 
 
 

Toelichting:

 

toepasbaar

 

toepassingsgebied niet onderkend/niet duidelijk

 

niet toepasbaar

'Bloopers’

  • instorten van een paneel door wegvloeien van (cement-) bentonietspoeling in een voormalig riool. Les: goed het niveau van het paneel blijven controleren en frequent bijvullen!
  • onverwacht lage weerstand van het ‘systeem’. In de praktijk kan blijken dat slechtdoorlatende lagen (bijvoorbeeld de Formatie van Kedichem) veel meer ‘gaten’ vertoont dan op basis van een beperkt bodemonderzoek wordt verwacht. Indien de weerstand van het systeem bij een overigens goede wand een factor 3 lager blijkt, is dit een teleurstelling die echter veelal door een verhoging van het onttrekkingsdebiet kan worden opgevangen. Wel zal dit kostenconsequenties tot gevolg hebben (o.a. zuivering van opgepompt water).

Algemene conclusies
Uit de uitgevoerde projectevaluaties is gebleken dat:

  • er zeer veel waarde wordt gehecht aan de kwaliteit van de uitvoering. Of de wand het gewenste effect heeft, wordt met name hierdoor bepaald;
  • tijdens de uitvoering soms om ‘onverklaarbare’ redenen panelen niet willen verharden. Als mogelijke oorzaken zijn in die situaties geïdentificeerd: aanwezige verontreinigingen, lage pH van de bodem en sluitpaneel, waarbij hoge grondwaterstroomsnelheden kunnen optreden.