Meten is weten hoe overlast te beperken

De bouw van de Nieuwe Sluis Terneuzen was een megaklus en ging uiteraard niet geruisloos. Om te bouwen met zo min mogelijk overlast voor omwonenden en aangrenzende terreinen monitorde Fugro al sinds 2018 het geluid, de trillingen en het grondwaterpeil. Maar Fugro’s rol in het project ging nog veel verder. In dit artikel beschrijven we een aantal highlights in grondonderzoek, consulting en monitoren van de Geo-data specialist.

“Al in 2017 is Fugro gevraagd om mee te denken bij het uitvoeren van allerhande monitoringswerkzaamheden”, begint Frank van der Kroon, senior projectmanager monitoring bij Fugro. “Bij het maken van een grote bouwkuip is sprake van grote verschillen in waterstanden, zoals ook in Terneuzen het geval was voor beide sluishoofden. Het is van belang om deze verschillen te beheersen, dat is hier gebeurd door middel van pompen (bemalen). Doe je dat niet, dan stort de kuip in. Zelfs stalen damwanden zijn niet bestand tegen de enorme druk van het water. Anderzijds, als je te veel water wegpompt kunnen er verzakkingen optreden die kunnen leiden tot scheefstand en scheuren in huizen. Pompen is dus nodig, maar niet téveel, zodat het waterpeil binnen de gestelde grenzen blijft. En dat kun je alleen maar controleren door het te meten. Monitoren dus. Zodoende hebben we in het begin van het project al vele tientallen peilbuizen geplaatst.”

Fugro is in september 2018 op grote schaal gestart met het monitoren van onder meer het waterpeil. “In de loop van het project is onze scope steeds verder uitgebreid met trillings- en geluidsmetingen om schade aan belendingen oftewel aangrenzende terreinen te voorkomen en geluidshinder tot een minimum te beperken”, verduidelijkt Frank. “Zo werden we in het voortraject betrokken bij een proef met het inheien van buispalen en damwanden, en hebben we langs de Westsluis en op stabiele aangrenzende punten prisma’s geplaatst en bemeten om de beweging van de sluis goed in kaart te brengen. Daarnaast hebben we de waterstanden in de bestaande sluizen en in de Schelde gemeten en hebben we waterspanningsmetingen in de ondergrond gedaan. Dat laatste is heel belangrijk om te meten, omdat een te hoge waterspanning kan leiden tot verweking van de grond, waarbij instabiliteit -met grote schades tot gevolg- op kan treden. Het mooie van onze dienstverlening is bovendien dat we alle monitoringsdata presenteren in één digitaal portaal. Dat is echt uniek.”

Aan zo’n grootschalige monitoringsopgave liggen uitgebreide beheers- en monitoringsplannen ten grondslag, zegt Dave Wessling, adviseur geotechniek bij Fugro. “Het vormt de schakel tussen het ontwerp en de realisatie. 

In het beheersplan worden alle risico’s naar de omgeving inzichtelijk gemaakt, plus de verantwoording vanuit het ontwerp waarom bepaalde effecten spelen en hoe dat gemonitord en beheerst wordt. In het monitoringsplan wordt per object beschreven welke meettechnieken worden ingezet en hoe wordt geacteerd en gecommuniceerd bij een overschrijding van een grenswaarde.” 

Gedurende de realisatie van de bouwkuipen van de sluishoofden en sluiskolk vond regelmatig een monitoringsoverleg plaats met aannemerscombinatie Sassevaart – bestaande uit BAM Infra, Stadsbader Contractors, DEME Infra Marine Contractors B.V. en Dredging International N.V., Van Laere N.V. en Equans – en met de opdrachtgever de Vlaams-Nederlandse Scheldecommissie (VNSC). Hierin werden algemene bevindingen doorgesproken, en teruggeblikt op eventuele overschrijdingen en maatregelen die getroffen zijn. In de periode dat grondwatermonitoring werd uitgevoerd, was er ook een zogenaamde ‘alarmtelefoon’ ingesteld die 24/7 actief was. Dankzij dit systeem werden mogelijke afwijkingen in grondwaterstanden altijd opgemerkt en beheerst, ook op momenten dat er niet gewerkt werd op de bouwplaats. In november 2022 zijn de bouwkuipen onder water gezet. Vanaf dat moment zijn de periodieke monitoringsoverleggen beëindigd en was grondwatermonitoring niet meer nodig. Metingen van trillingen en geluid in Terneuzen worden doorgezet tot de oplevering van de Nieuwe Sluis.

Fugro was in 2018 nauw betrokken bij de trilproef bij Sluishoofd Buiten Westzijde (SBW), vanwege diens verregaande expertise omtrent het beheersen van zettingsvloeiingsrisico’s. “De dijklichamen bij de Nieuwe Sluis zijn onderdeel van een primaire waterkering. Als gevolg van trillingen door het aanbrengen van buispalen en damwandplanken kan een verhoogde waterspanning in een fijnkorrelige zandlaag ontstaan. Hierdoor neemt de effectieve korrelspanning af, met als gevolg dat de stabiliteit van een dijklichaam als geheel afneemt. Dit kan leiden tot zettingsvloeiing waardoor een instabiliteit kan optreden en de waterkering kan bezwijken”, legt Dave uit. “Gedurende de proef, waarbij twee buispalen zowel heiend als trillend zijn geïnstalleerd en nog eens drie damwandplanken, zijn de trillingen en waterspanningen gemeten tot zestig meter uit de proeflocatie. Met de meetdata kon het prognosemodel (trillingen/waterspanningen in relatie tot stabiliteit) worden geverifieerd en/of bijgesteld. Verderop bij Buitenhaven West Westzijde speelde vergelijkbare problematiek. Ook daar zijn we, voor de uit te voeren trilproeven in 2020, betrokken geweest bij de planopzet voor de proef, uitvoering van monitoring (trillings-, waterspanningsmetingen en visuele monitoring met perkoenpalen), verwerking/interpretatie van de meetdata en bijsturen waar nodig.”

In de proef werd geconcludeerd dat de gemeten waterspanningen in lijn lagen met de prognose, terwijl uit de stabiliteitsanalyses volgde dat de waterspanningen en trillingen de stabiliteitsfactor van een dijklichaam met 20% doen afnemen, verklaart Dave. “Om de stabiliteit tijdens de uitvoering te beheersen, is daarom een bemaling toegepast. Door de waterspanningen door middel van bemalen te verlagen, worden de toegenomen waterspanningen als gevolg van de installatie van de buispalen/damwanden gecompenseerd. Gedurende de uitvoering is een uitgebreide monitoring ingezet met waterspanningsmeters, combiconussen (conus die hoogfrequent zowel trillingen als waterspanningen meet, red.) en perkoenpalen (vervormingsmetingen) op de kruin. Tevens is tijdens de installatie bemand gemonitord, zodat continu gecontroleerd kon worden of de minimaal vereiste waterstandsverlaging werd behaald, en of de toename van waterspanningen als gevolg van trilwerk onder de gestelde grenswaarden bleef.”

Verder heeft Fugro onder meer ook een zettingsrisicoanalyse opgesteld voor de naastgelegen bestaande Westsluis. Dave: “Daarbij is ingezoomd op de geotechnische risico’s die invloed zouden kunnen hebben op de Westsluis, zoals een verandering in de grondwaterstand en de invloed van de bolderkrachten. De Westsluis bleef immers tijdens de bouw van de Nieuwe Sluis gewoon in gebruik. Al die effecten zijn inzichtelijk gemaakt. Ook werden er een groot aantal meetpunten en trillingsmeters geïnstalleerd. Die laatste zijn nuttig op het moment dat je gaat graven. Opvallend was echter dat er al een behoorlijke deformatie van de Westsluis werd gemeten nog voordat de bouw van de Nieuwe Sluis begonnen was. In de zomer is het water in de sluiskolk warmer en dat heeft invloed op het beton. Het zet uit. De sluis krijgt van nature dus al een behoorlijke vervorming te verwerken, een effect dat groter was dan oorspronkelijk verwacht werd. De mate van vervorming kwam zelfs al aardig in de buurt van de grenswaarde die oorspronkelijk gesteld was. Zodoende konden we deze bijstellen.”

De temperatuurinvloed op de sluis raakt volgens Frank aan een bijna fundamenteel probleem van monitoring. “Opdrachtgevers zijn vaak geïnteresseerd in het gedrag van een object als gevolg van werkzaamheden elders, maar daar trekt een object zich niets van aan. Het reageert zowel op temperatuur als op werkzaamheden elders. De kunst is om te bepalen wat door wat komt. Een lange nulmeting is dan cruciaal om goede conclusies te trekken. Met al onze disciplines voor grondonderzoek, consulting én monitoring hebben we een wezenlijke bijdrage kunnen leveren aan een succesvolle uitvoering. Juist die integraliteit onderscheidt ons in de markt.”