Baggeren en transporteren, factsheet

PRINCIPE VAN DE METHODE

Van oudsher beschikt Nederland over bijzondere baggertechnologische kennis en ervaring die wereldwijd wordt ingezet. In combinatie met een tijdige bewustwording van de omvangrijke waterbodemproblematiek in Nederland heeft dit gezorgd voor een stimulans in de ontwikkeling van ‘milieuvriendelijke’ baggerwerktuigen/apparatuur.
In Nederland beschikt men inmiddels over een reeks van werktuigen waarmee het baggeren op een milieuvriendelijke wijze kan worden uitgevoerd. Globaal kan daarbij, op basis van het werkingsprincipe, onderscheid worden gemaakt in mechanische baggertechnieken, hydraulische baggertechnieken en technieken voor het werken onder bijzondere omstandigheden. Uitgaande van een zo hoog mogelijke baggerproductie ligt het accent bij alle technieken op het halen van een hoge nauwkeurigheid en een minimum aan mors en vertroebeling. Daarnaast wordt ernaar gestreefd om een minimum aan omgevingswater op te nemen. Derhalve een hoge dichtheid van het materiaal bij hydraulisch baggeren en een hoge vulgraad van de graafbak bij mechanische ontgraving.

Mechanisch baggeren
Bij mechanisch baggeren wordt gebruik gemaakt van de mechanische actie van een baggeremmer of graafbak voor het ontgraven van de grond waarbij nagenoeg geen water wordt toegevoegd zodat de in-situ dichtheid zoveel mogelijk in stand blijft. Het ontgraven materiaal wordt in een beunbak, beunschip of gesloten vrachtwagen geladen, waarna het naar de plaats van verwerking of bestemming wordt getransporteerd. Indien het materiaal wordt gestort, dan komt het benodigde depotvolume, behoudens een geringe uitlevering en de berging van ingesloten water, min of meer overeen met het te ontgraven in-situ volume.

Hydraulisch baggeren
Bij hydraulisch baggeren wordt de grond met de baggerkop weliswaar mechanisch gesneden, maar ontstaat als gevolg van de werking van de baggerkop een grond-watermengsel dat met een pomp wordt opgezogen en via een persleiding wordt getransporteerd naar een depot of in een langszij liggende bak. Als gevolg van het baggerproces wordt de structuur van de grond vernietigd en treedt uitlevering op. De mate van uitlevering is afhankelijk van de grondsoort en de structuur van de grond. In geval van storten is het benodigde depotvolume afhankelijk van de mate van uitlevering en van het sedimentatiegedrag van de gronddeeltjes. Het op milieuvriendelijke wijze baggeren van verontreinigde grond is er op gericht om zo min mogelijk proceswater bij te mengen.
De verschillende technieken die in het Handboek aandacht krijgen staan in tabel 1 weergegeven.

Overzicht operationele baggertechnieken en uitvoeringsvormen

Iedere baggertechniek heeft zijn eigen prestatiegebied en prestatiebereik. Afhankelijk van met name het type oppervlaktewater kunnen ketens van activiteiten (baggerketens) worden opgesteld voor de verwijdering van de baggerspecie uit de (verontreinigde) waterbodem.
Bij het verwijderen van (verontreinigde) waterbodem wordt onderscheid gemaakt tussen ontgraven, transporteren, verwerken en deponeren. In de praktijk wordt soms gebruik gemaakt van een combinatie van meerdere werktuigen. Als voorbeeld wordt in figuur 1 een overzicht van een baggerketen voor mechanisch baggeren voor een bepaald type baggerlocatie weergegeven. De baggerlocaties die worden onderscheiden betreffen kleine- en grote binnenwateren. Binnenwateren zijn alle wateren binnen de kustlijn, zijnde de laagwaterlijn, inclusief de zeearmen en de Waddenzee.

UITGANGSPUNTEN VOOR DE ONTWERPSTRATEGIE

Van belang voor de keuze van de baggertechniek zijn de eigenschappen van de te baggeren grond, de optredende golfhoogten en stroomsterkten, de waterdiepte, de laagdikte en omvang van de verontreinigde bodem en de projectlocatie. Kenmerkend voor het verwijderen van verontreinigde waterbodem is dat het proces doorgaans niet visueel kan worden gevolgd. Men is daarbij afhankelijk van meettechnieken en zal voor het welslagen van het proces gebruik moeten maken van werkmethoden die aan een bepaalde kwaliteit moeten voldoen zoals een nauwkeurige positionering (verticaal en horizontaal) van het baggerapparaat en een hoogwaardige procestechniek. Het gaat daarbij om de keuze van het type werktuig en de eisen die aan de uitvoering met en het resultaat van dat werktuig kunnen worden gesteld.

Gelet op de kosten van handelingen na baggeren (opslag of verwerking) van verontreinigde baggerspecie zal de baggertechniek erop gericht zijn om het baggervolume niet meer te laten zijn, dan vanuit het (sanerings-)doel noodzakelijk. De baggernauwkeurigheid is in dit kader van groot belang. De te realiseren baggernauwkeurigheid moet daarbij echter in verhouding worden gezien met de te baggeren laagdikte en de te baggeren oppervlakte. Bij een geringe oppervlakte en een grote laagdikte zal de nauwkeurigheid een geringe invloed hebben op het totale baggervolume. Dit is wel het geval bij een geringe laagdikte en een grote baggeroppervlakte. Het realiseren van een hoge nauwkeurigheid is duur. Bij het formuleren van eisen moet telkens worden afgewogen of de extra kosten als gevolg van deze eisen opwegen tegen de besparing die wordt verkregen als gevolg van een geringer volume voor opslag in depot of voor verwerking.
Het te baggeren profiel zal zoveel mogelijk afgestemd moeten zijn op de aanwezigheid van de verontreiniging in de waterbodem. De gedetailleerdheid waarmee het baggerprofiel wordt beschreven, wordt bepaald door de gedetailleerdheid van het bodemonderzoek.

Voor het ontwerp van een baggerketen zijn de volgende punten van belang:

• Type oppervlaktewater en waterdiepte
  Het type oppervlaktewater is mede bepalend voor de inzetbaarheid van een werktuig op de baggerlocatie. Voor de keuze van het in te zetten werktuig is ook de bereikbaarheid van de locatie over de weg of over water van belang. De inzetbaarheid wordt in eerste instantie bepaald door de afmeting van het werktuig in relatie tot de beschikbare breedte en diepte van het oppervlaktewater en door de produktiecapaciteit. Zo zal bijvoorbeeld een baggermolen met bakken niet inzetbaar zijn in een sloot en zal een brede vaargeul niet vanaf de waterkant met een hydraulische kraan worden uitgebaggerd.
• Stroom en golven
  De optredende stroomsnelheid en (wind)golfhoogten zijn van belang voor de werkbaarheid en de nauwkeurigheid waarmee het werktuig in de gewenste positie kan worden gehouden.
  De werkbaarheid van een baggerwerktuig wordt bepaald door de golfhoogte, de stroomsnelheid, de weersomstandigheden zoals wind, mist en ijsgang.
  De gevolgen van wind vertalen zich in golfhoogten die bij overschrijding van een zeker maximum het baggeren stil zullen leggen. Naast windgolven spreekt men in kustlokaties en op zee ook van deining bij golven die door wind op grote afstand wordt veroorzaakt
• Grondeigenschappen
  Inzicht in de grondeigenschappen is noodzakelijk voor de keuze van het type baggerwerktuig en voor het te verwachten gedrag van het gebaggerde materiaal in het middel van vervoer, bij de verwerking en in het depot. Inzicht kan worden verkregen uit grondonderzoek bestaande uit locatiemetingen en laboratoriumproeven.
  De grondgesteldheid kenmerkt zich meestal door fijn, licht gepakt materiaal, dat in dunne lagen voorkomt en waarvan de fysische samenstelling over het te baggeren gebied slechts in beperkte mate zal variëren zodat met een, vanuit het oogpunt van baggeren, relatief beperkt grondonderzoek kan worden volstaan.
• Projectomvang
  Baggerwerktuigen met een gering produktievermogen zal men in het algemeen niet snel inzetten bij een grote omvang van het te baggeren volume. Omgekeerd zal een apparaat met een aanzienlijk produktievermogen niet snel worden ingezet voor het verwijderen van een geringe hoeveelheid grond. Mobilisatie en uitvoeringskosten en de praktische mogelijkheden voor het in te zetten werktuig zullen steeds aan de basis staan voor de economisch en technisch meest aantrekkelijke keuze.
• Type en mate van verontreiniging
  De verontreinigingssituatie van de waterbodem is vaak niet van doorslaggevend belang bij de keuze van het in te zetten baggerwerktuig. Vluchtige stoffen kunnen echter wel werktuigen, waarbij het baggerproces niet in een gesloten systeem plaatsvindt, uitsluiten.
• Grof vuil en obstakels
  Grof vuil is materiaal dat geen deel uitmaakt van de grondgesteldheid, maar wel een (sterk) vertragende invloed kan hebben op het baggerproces. Ook is het mogelijk, dat het zich in het geheel niet door het gekozen baggerwerktuig laat verwijderen. In dat geval dient met een speciaal voor dat doel ontwikkeld werktuig te worden gewerkt.
  Het verwijderen van grof vuil kan gepaard gaan met het optreden van een (aanzienlijke) vertroebeling en mors bijvoorbeeld als gevolg van het niet sluiten van de klep van een graafbak of grijper.
  Obstakels kunnen ook sterk beperkend werken op de inzet van bepaalde technieken.

HET TOEPASSINGSGEBIED

Het baggeren van een verontreinigde waterbodem kan betrekking hebben op onderhouds- of saneringsbaggerwerk. In geval van onderhoud gaat het in de eerste plaats om het verbeteren of herstellen van de functie van de waterloop. Dit kan een nautische of een waterhuishoudkundige functie zijn. In die gevallen kan het verwijderen van de verontreinigde baggerspecie zich beperken tot het herstellen van een minimale diepte en / of breedte van het water. Wanneer het verontreinigde specie betreft zullen aan de verwerking daarvan eisen worden gesteld. Of in dergelijke situaties de verontreinigde waterbodem ook gelijktijdig volledig wordt gesaneerd hangt af van diverse factoren.

In geval van een sanering zal in de praktijk bij het verwijderen van verontreinigde waterbodem worden gestreefd naar het bereiken van een afgesproken kwaliteit. Hiermee wordt beoogd enkele of meerdere van de volgende doelstellingen te realiseren:

• het wegnemen of beperken van de risico’s van de verontreinigingen voor het ecosysteem
• herstel van de gebruiksfuncties en / of het mogelijk maken van nieuwe functies van het desbetreffende water, bijvoorbeeld recreatief gebruik
• het tegengaan van verspreiding van de verontreinigingen naar de omgeving.

Bij de beoordeling van de toepasbaarheid van baggertechnieken voor verontreinigde waterbodems, spelen naast het prestatiebereik van de technieken (het ‘kunnen’ van de werktuigen onder praktijkomstandigheden) beleidsmatige aspecten een rol, afgeleid uit de bovengenoemde saneringsdoelen. Dit zijn de aspecten waarop de inzet van de techniek c.q. het baggerwerktuig door het (beschikkingverlenende) bevoegde gezag wordt beoordeeld (het ‘mogen’ van de technieken). Voor de inzet of het gebruik van het baggerwerktuig vormen zij de zogenaamde toepassingsvoorwaarden.

Toepassingsvoorwaarden
De toepassingsvoorwaarden zijn te verdelen in de beleidsmatige- en vergunningtechnische toepassingvoorwaarden. De belangrijke beleidsmatige toepassingsvoorwaarden zijn: de baggernauw- keurigheid, mors, vertroebeling en grof vuil verwijdering.

De baggernauwkeurigheid
De nauwkeurigheid van een werk is bij baggeren gedefinieerd in horizontale en verticale toleranties waarbinnen met het gekozen werktuig de baggerdiepte en baggerbreedte moet worden gerealiseerd (maaknauwkeurigheid). Een weloverwogen keuze van toleranties versus de inspanningen die nodig zijn om deze toleranties waar te maken kan tot een kostenbesparing van het baggerwerk leiden. De tolerantie is de marge waarbinnen het werk moet worden opgeleverd. De volgende eisen worden in de praktijk gehanteerd.

De mors
Mors is het deel van het aangesneden ontgravingsprofiel dat niet in het transportsysteem wordt meegenomen. Onderstaande in de praktijk voorkomende toepassingsvoorwaarden zijn als volgt te karakteriseren:

Bij het formuleren van de voorwaarden ten aanzien van de toelaatbare mors moet rekening worden gehouden met het beoogde effect van de sanering en de plaatselijke situatie. Het meten van mors met een nauwkeurigheid die is afgestemd op de te stellen voorwaarden zorgt in de praktijk vaak voor veel problemen.

Vertroebeling
Men spreekt van vertroebeling indien als resultaat van het baggerproces vaste deeltjes in de waterkolom voorkomen. Bij het baggeren van een verontreinigde waterbodem zal bij vertroebeling verspreiding of hersedimentatie mogelijk zijn van de verontreinigde deeltjes.
De mate van vertroebeling is afhankelijk van de bodemgesteldheid, van het graafwerktuig en van de wijze van baggeren. Het optreden van vertroebeling kan een risico vormen zijn voor het plaatselijke leefmilieu en moet in zijn algemeenheid zoveel mogelijk worden voorkomen. In de praktijk worden de volgende eisen gesteld:

Vergunningtechnische toepassingsvoorwaarden betreffen de eisen die in het kader van de Wet- en regelgeving aan het verwijderen van baggerspecie worden gesteld. Van belang zijn eisen uit de Wbb, geluidseisen vanuit de Wm, lozingseisen in het kader van de Wvo en eisen uit de Apv (Algemene plaatselijke verordening).
Technische toepassingsvoorwaarden betreffen de eerder genoemde locatiespecifieke factoren.

Het toepassingsgebied
Bij de beoordeling van de toepasbaarheid van baggertechnieken voor verontreinigde waterbodems spelen naast de (technische) prestatiekenmerken van de technieken, beleidsmatige aspecten een rol. Dit zijn de aspecten, waarop de toepasbaarheid van technieken door het bevoegde gezag wordt beoordeeld.
Het toepassingsgebied van baggertechnieken kan nu worden weergegeven door de eisen die vanuit het bevoegde gezag kunnen worden gesteld te confronteren met de technische prestaties van de technieken. Voor diverse baggertechnieken, en uitvoeringsvormen daarvan, staan de toepassingsgebieden in het Handboek in overzichtelijke tabellen weergegeven. Vanwege de redelijke mate van opgedane praktijkervaring met deze technieken wordt gesproken van een: voorlopig vastgesteld toepassingsgebied. In figuur 2 is als voorbeeld het toepassingsgebied gepresenteerd voor een hydraulische kraan met milieugrijper. Voor de “groene” gebieden in de tabel is de techniek goed toepasbaar gebleken, terwijl deze voor de “rodee” gebieden niet toepasbaar is. Voor de “oranje” gebieden is toepassing van de techniek onzeker.

KOSTEN

De kosten van het baggeren van verontreinigde waterbodem met een hydraulische grijper bedragen tussen de € 1,5 en € 5 per situ m3. Deze grote variatie wordt veroorzaakt door de verschillende omstandigheden waaronder met een hydraulische kraan wordt gewerkt. De volgende factoren kunnen daarbij worden genoemd:

• uiteraard de grondgesteldheid;
• de waterdiepte;
• de te baggeren laagdikte;
• plaatselijke omstandigheden zoals de aanwezigheid van steigers bij bijvoorbeeld het saneren van een jachthaven;
• de aanwezigheid van grof vuil;
• het eventueel moeten uitvoeren van een opschoonslag.

Voor alle technieken worden in de richtlijn kostenranges gepresenteerd.

TRENDS EN ONTWIKKELINGEN

Eén van de eerste ontwikkelingen om baggermaterieel in te zetten voor het milieuvriendelijk verwijderen van verontreinigde waterbodem is de toepassing van een vizierbak op een hydraulische kraan geweest. Deze is ontwikkeld uit de traditionele open hydraulische dieplepelbak door deze te voorzien van een vizier die na vulling van de bak kan worden gesloten.
De ‘gesloten grijper’ is ontwikkeld uit de traditionele open hydraulische grijper door deze van boven dicht te maken met afsluitbare openingen. Het met de bak aangesneden volume komt nagenoeg geheel in de bak terecht zodat de mors gering is. Door de afgesloten bak is de vertroebeling in de waterkolom minimaal.
De sluitbeweging van de ‘gesloten grijper’ resulteert in een niet vlakke bodem zodat de verontreinigde laag minder nauwkeurig kan worden ontgraven, terwijl de vizierbak toch nog een zekere mors produceert.
Om deze tekortkomingen te ondervangen is de horizontaal sluitende milieugrijper ontwikkeld waarmee een maximale bakvulling wordt verkregen en een vlakke bodem wordt gerealiseerd met een minimum aan mors.

Voor alle in de richtlijn beschreven technieken wordt op bovenstaande wijze aandacht besteed aan trends en ontwikkelingen.