Wat is soil-mix

Soil-mix-wand” is een alternatieve grondkering voor berlinerwanden, damwanden, secanspalen, op basis van bodeminjectie.

Bodeminjecties hebben het doel de eigenschappen van de grond te wijzigen en de bodem in een dusdanige toestand te brengen dat deze een constructieve functie krijgt. De injectievloeistof en de aanwezige grond gaan zich mengen en stabiliseren zodat er een vast geheel verkregen wordt.

Het Soil-mix-procédé bestaat uit ’t volgende : de aanwezige grond wordt doormiddel van een holle stang en een mix-boorkop gemengd met een rijke cementspecie.

Het voordeel van dit systeem is dat de grondkering trillingsvrij, zonder grondverdringing en zonder grondontspanning aangebracht wordt.

Doordat er geboord wordt kan de uitvoering eveneens gebeuren in grond welke stoorlagen uit vastgepakt zand, mergel of grind bevatten. Op deze manier kan er vlak naast belendingen gewerkt worden zonder dat er grote risico’s op zettings- of trillingschade aanwezig zijn.

Doordat de grond gebruikt wordt als grondstof aangevuld cement kan men toeslagstoffen als zand en grind uitsparen. Er is een geringe afvoer van overtollige grond. Verontreinigde gronden worden door het cement ingekapseld.

Microcement is geschikt om in fijnere poriën en capillairen van vaste grondsoorten en rots te penetreren die niet met normale cementen te injecteren zijn.

Dämmer is een produkt op cementbasis dat in eerste instantie speciaal voor de mijnbouw is ontwikkeld. Het is een product met hydraulische eigenschappen dat is samengesteld uit portlandcement, mergel, klei en gips. De samenstelling van Dämmer is zodanig dat er geen ontmenging ontstaat bij de verwerking. Omdat het aanmaak water volledig gebonden is,is het materiaal krimparm. De druksterkte wordt evenals bij cementgrout bepaald door de watercementfactor.

De mate van het mixen en de injecteerbaarheid worden bij cementgrout in hoofdzaak bepaald door doorlatendheid en de de vastheid van de grond. Bij dämmer is de vastheid van de grondmaatgevend.

De soilmixwand kan gebruikt worden als fundering, grondkering en evenals een waterkerend scherm. De techniek is bekroond met de 8e plaats op 39 aanvragen door de commissie transportbesparing Nederland.

Mengsel

Gezien de grondslag in Nederland en Belgie, is in de zanderige gronden waar CSM wordt toegepast, een mengsel met speciaal gemodificeerde HS-Blitzdämmer 738 S. het beste product. De modificatie betreft het toevoegen van een weinig bentoniet, circa 3,0 % Blitzdämmer 738 S is ten opzichte van “gewoon” dämmer een product dat sneller verhard en een hogere drukvastheid krijgt. Het bestaat uit natuurlijke stoffen en is speciaal ontwikkeld voor de dieptebouw om te mengen met grond. Door toepassing van deze speciaal gemodificeerde dämmer krijgt men betere meng- en freeseigenschappen. (bentoniet smeert en de zandpartikels slaan niet zo vlug neer) zodat het eindprodukt gemakkelijker te realiseren is. Doordat bentoniet is toegevoegd is ook het cementaandeel in het mengsel verhoogd om toch de gewenste sterkte te krijgen. Deze wordt met water gemengd in een gewichtsverhouding water : cement = 110 : 90. Door het toepassen van deze dämmer zal er geen ontmenging ontstaan bij verwerking. Daarnaast is door het toepassen van dämmer in het mengsel geen noodzaak meer om een onderzoek te verrichten ten aanzien van waterstromingen immers het verhard op de plaats waar het is aangebracht.

De volgende eigenschappen van de soilmixwand bepalen de kwaliteit:

• buigtreksterkte, vanwege de sterkte van de wand
• doorlatendheidcoëfficient, vanwege waterdoorlatendheid
• E-modulus, vanwege de stijfheid van de wand
• druksterkte, vanwege de sterkte van de wand
• gewicht, vanwege kwaliteit
• Aan de hand van het geotechnisch grondonderzoek en met behulp van ervaringen uit reeds uitgevoerde projecten kan door Wedam een verwachtingswaarde voor de eigenschappen van de wand worden bepaald.

Vanuit de ervaring blijkt dat de ideale hoeveelheid toe te voegen product minimaal 40 -60 liter per 0,1 meter dieptewand bedraagt.

De behaalde sterkte van de wand variëerd tussen B7 en B20. Een en ander is afhankelijk van de aanwezige grondslag in combinatie met de hoeveelheid toegevoegd product. Indien in zware grondslag langzamer gefreesd kan worden zal een hogere kwaliteit verkregen worden doordat er voor de koeling van de freeswielen altijd mengsel nodig is. Het op een bepaalde plaats langer draaien van de freeswielen heeft tot gevolg meer mengsel dus ook meer specie op de locatie. Een hogere mengselverhouding geeft een hogere kwaliteit. De voorgenomen kwaliteit kan tijdens het proces door de machinist, desgewenst naar boven of beneden worden bijgesteld door de mengverhouding van de suspensie te veranderen. De te behalen sterkte kan dan ook enkel achteraf bepaald worden De grootte spreiding van de te behalen sterkte (B7 tot B20) en het feit dat deze enkel achteraf bepaald kan worden heeft Wedam B.V, doen besluiten om voor de berekening van de wand uit te gaan van een kwaliteit B5 tot B15 zodat de vervaardigde wand ten alle tijden van betere kwaliteit is dan het uitgangspunt. Met deze vooraf te nemen maatregel zijn corrigerende maatregelingen achteraf, betrekking hebbend op de sterkte, niet noodzakelijk.

Uitvoering

Een metalen voerbuis wordt samen met een spiraalboorkop trillingsvrij in de grond geschroefd of gefreesd, terwijl doorlopend dämmer-mengsel onder druk wordt geinjecteerd. De dämmer-mengsel wordt onder druk door de holle voerbuis naar de injecteeropeningen in de mixkop gepompt en door de draaiende beweging van de mixkop gemengd met de losgemaakte grond. De uitgeoefende werkdruk wordt vergeleken met de resultaten van de diepsonderingen en boringen. Bij afwijkingen zal dit gemeld worden.

In overleg met de opdrachtgever en de directievoerenden op de bouwlocatie wordt bepaald om de werkzaamheden, al of niet met aangepast mengsel, voort te zetten. Bij zeer grote afwijkingen worden de activiteiten met betrekking tot de CutterSoilMixwand tijdelijk beëindigd. Aansluitend daaraan worden nieuwe boringen en sonderingen gemaakt.

Vervolgens wordt het mengsel aan de nieuwe gegevens aangepast.

Op de boorkop zijn twee drukopnemers geplaatst om de steundruk van de groutspecie te meten. Deze druk onderaan de boorkop is ook de hydraulische druk welke zich in de soilmixkolom ontwikkeld, de druk dient altijd meer te zijn dan de gronddruk, op deze manier vermijdt men zettingen wanneer er naast belendingen wordt gewerkt.

Deze hydraulische druk onderaan kan worden bijgestuurd door de pompdrukken en het volume van de groutspecie te regelen, dit gebeurt vanuit machinecabine.
Aanpassing van de hydraulische druk is nodig indien de druk abrupt lager wordt om geen ontspanning buiten de freessleuf te veroorzaken. In dat geval zullen de pompdrukken verhoogd worden en daardoor zal het volume van de groutspecie toenemen. Indien de drukken te hoog oplopen zal het volumestroom worden verminderd om de freeswielen te ontlasten.

Doormiddel van inclini- meters welke zich onderaan in de freeskop bevinden kan de verticaliteit van de wand gegarandeerd worden. Er is een continue registratie van de verticaliteit in twee richtingen zodat bijsturen tijdens het vervaardigen van de wand mogelijk is. Alles wordt aangeduid op een beeldscherm in machine.

Na het bereiken van de gewenste diepte wordt de voerbuis met mixkop langzaam naar boven geschroefd. Het injecteren van de dämmer-mengsel gaat verder tot het maaiveld bereikt wordt. Nadat de voerbuis en mix-kop verwijderd zijn uit het boorgat, kan de soilmix-kolom eventueel gewapend worden met een staalprofiel.

Kwaliteitscontrole

Tijdens de uitvoering worden op een display de volgende gegevens getoond aan de machinist zodat het uitvoeringsproces continue wordt bewaakt en indien nodig bijgestuurd kan worden.

Displaygegevens :

• Diepte
• Volume per minuut van de ingepompte groutspecie
• Groutdruk in de toevoerslang
• Hydraulische druk in de groutkolom
• Totaal verpompte volume per boring
• Verpompt volume in functie van de diepte
• Inclinatie van het boorequipement
• Oliedruk van het boorequipement
• Toerental van het boorequipement
• Paalnummer
• Projectgegevens

De volgende corrigerende maatregelen kunnen tijdens het soil-mix procédé door de machinist worden genomen:

De boorresultaten worden simultaan op een RAM kaart opgeslagen en volgende data worden per paal genoteerd. Op deze manier kan er een statistiek opgemaakt worden en heeft men een goede documentatie als kwaliteitscontrole.

In te zetten materieel en personeel :

• Bauer RG16 met Frees CSM 5 met machinist en aanreiker
• Mixstation met Cementsilo inclusief operator
• Mobiele graafmachine voor voorsleuven en omzetten overtollige groutspecie met machinist

Voorbereiding werkterrein:

De machine wordt op rijschotten geplaatst. De mixunit en cementcontainer worden naast de rijweg geplaatst in de onmiddellijke nabijheid van de bouwkuip. Ter plaatse van de wand wordt over de volledige tracélengte een proefsleuf gemaakt tot een diepte van +/- 0,5 – 1,0 m en een breedte van 0,5 m om eventuele obstakels weg te ruimen. Dit wordt gerealiseerd door een mobiele graafmachine.

Het uitvoeren van de cuttersoilmixwanden :

De soilmixwanden worden uitgevoerd met de frees welke een breedte heeft van 2,40 m. De primaire palen worden gefreesd met een tussenafstand van 2,20 m. Nadien worden de secundaire palen tussen de primaire moten gefreesd telkens wordt langs beide zijden 10 cm weggefreesd zodat een waterdichte wand gecreëerd wordt . Per moot worden er in de wanden 2 stuks wapenings-balken geplaatst. Op deze wijze is het mogelijk wanden te realiseren welke grond- en waterdicht zijn.

De controle:

Indien gewenst kunnen na een verhardingstijd van 28 dagen kernen worden geboord (lengte circa 50% van de breedte van de CutterSoilMixwand op 1 meter uit de bovenzijde van de wand). Deze kunnen in het laboratorium van Heidelbergzement te Ennigerloh getest worden op onderstaande eigenschappen:

• Buigdruksterkte * Doorlatendheidcoëfficient * E-modulus * Druksterkte * Gewicht

De resultaten worden vergeleken met de verwachtingswaarden.

Op basis van deze gegevens kan de kwaliteit van de soilmixwand definitief vastgelegd worden.

10. Referentie projecten: