NL192744C - Civiele constructie, aangebracht in een verzonken put. - Google Patents

Description

1 192744

Civiele constructie, aangebracht in een verzonken put

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een civiele constructie omvattende een draagvloer, bijvoorbeeld een wegdek, welke in een verzonken put is aangebracht onder het heersende niveau van het 5 grondwater en twee met de draagvloer verbonden, opstaande zijwanden, waarbij een bodem en opstaande zijwanden van de put waterdicht zijn uitgevoerd. Een dergelijke constructie is bekend uit het Duitse ’’Offenlegungsschrift” DE-A-2.507.667. Hierbij is een waterdichte vloer van een fundering onder de grondwaterspiegel geplaatst. Om de na het leegpompen door het grondwater op de vloer uitgeoefende opwaartse krachten te compenseren, is de bekende vloer verankerd onder invloed van de zwaartekracht, 10 door een vertikale verankering of door de vloer als een gewelf tussen de opstaande zijwanden uit te voeren. Voor een dergelijke zwaartekrachtsverankering zijn relatief grote gewichten benodigd hetgeen hoge materiaalkosten met zich meebrengt. Voor een vertikale verankering zijn veelal complexe constructies benodigd en dient de bodem een geschikte struktuur te hebben. Het opnemen van de opwaartse krachten door middel van een overspannende gewelfconstructie stelt grote eisen aan de stijfheid van de zijwanden 15 die de draagvloer inklemmen. Verder kan bij de laatstgenoemde constructie bij het wijken van de zijwanden de draagvloer los komen te liggen en alsnog door de stuwende kracht van het grondwater naar boven worden geduwd.

Het gebruik van constructies onder toepassing van het zogenaamde poiderprincipe voor bijvoorbeeld geheel of gedeeltelijk in de grond verzonken parkeergarages, kelderruimtes, tunnelbakken of tunnels voor 20 (spoor-)wegen enzovoorts is eveneens algemeen bekend. Daartoe wordt gebruik gemaakt van een geheel of vrijwel geheel waterondoordringbare put, waarvan de bodem eveneens is gelegen onder het grondwater-niveau. Bijvoorbeeld wordt een put met voldoende hellende zijwanden uitgegraven, waarna de bodem en de wanden worden bekleed met een waterdichte folie. Om weerstand te bieden tegen de op die folie uitgeoefende grondwaterdruk, wordt op die folie een relatief dikke grondlaag aangebracht, veelal enkele meters dik. 25 Deze dikte stemt gewoonlijk overeen met de helft van de afstand waarover de putbodem zich onder het heersende omringende grondwaterpeil bevindt, en kan eveneens taludvormig zijn uitgevoerd, om de folie langs de zijwanden voldoende te stabiliseren. Daarmee is een gebied verkregen, waarbinnen het grondwaterpeil onafhankelijk van dat in de omringende gebieden is te regelen.

Bovenop het stabilisatiepakket wordt de vloer van de kelder, het wegdek o.i.d. aangebracht. Een 30 dergelijke vloer wordt over het algemeen zonder verdere (paal) fundering uitgevoerd.

Wegens de noodzaak van drukstabilisatie van de putbodem is dientengevolge een relatief diepe put vereist, welke relatief omvangrijk is en daardoor kostbaar is te vervaardigen. De relatief grote putdiepte vereist omvangrijke graafwerkzaamheden, welke niet alleen kostbaar zijn, maar er bestaat ook gevaar voor inklinken en/of uitzetten van de ondergrond door de grote grondspanningsvariaties die tijdens de werkzaam-35 heden worden opgeroepen. Voorts is het bijzonder lastig, de relatief diepe put tijdens de werkzaamheden droog te houden. Lukt dit wei, dan is wegpompen van relatief veel omringend grondwater vereist, hetgeen tevens nadelig is voor het milieu. Werkzaamheden in de put worden daarom gewoonlijk in de natte uitgevoerd. Nadat de wanden en de bodem voldoende waterdicht zijn gemaakt, en zijn gestabiliseerd, wordt de put drooggepompt om de kelder, wegdek, e.d. vervolgens af te werken.

40 De onderhavige uitvinding beoogt het gebruik van een relatief diepe put voor toepassing van het poiderprincipe te vermijden. De onderhavige uitvinding beoogt eveneens op relatief eenvoudige en goedkope wijze een bedrijfszekere constructie te leveren met een onder het grondwaterniveau gelegen draagvloer. Hiertoe is de uitvinding gekenmerkt, doordat de draagvloer is voorzien van steunorganen die zich zijwaarts voorbij de opstaande zijwanden uitstrekken en waarop tegengewichten zijn geplaatst voor het 45 uitoefenen van een kracht op de draagvloer die tegengesteld is gericht aan de kracht die door het grondwater op de draagvloer wordt uitgeoefend. Aldus verschaft de vloer in samenhang met de daarop geplaatste tegengewichten de vereiste tegendruk aan de grondwaterdruk, welke onmiddellijk of vrijwel onmiddellijk onder die vloer werkzaam is. Door de tegengewichten naar beide zijden van de vloer te verplaatsen en de vloer zelf belastingspreidend te dimensioneren, wordt de vloer daarbij op buiging belast. 50 Het is nu mogelijk, de vloer rechtstreeks op de putbodem aan te brengen, hetgeen een aanzienlijk geringere diepte van de put vereist. De noodzakelijke graafwerkzaamheden worden hierdoor tot een minimum beperkt, en het totale ingrijpen in het landschap is navenant kleiner. Door de geringere putdiepte is droogmalen van de put gedurende de uit te voeren werkzaamheden eventueel mogelijk. Voorts zijn de grondbelasting-variaties tijdens het uitvoeren van de werkzaamheden minder groot, met navenant een geringer risico voor 55 inklinken dan wel gronduitzetting. Ten gevolge van de geringere putdiepte is de put op maaiveldniveau aanzienlijk minder omvangrijk. Een verder voordeel is, dat de putbodem eventueel waterdicht is te maken met behulp van de vloer zelf. Tevens is de exacte plaatsing van de zijwanden niet kritisch voor de 192744 2 positionering van de draagvloer in tegenstelling tot de bekende constructie zoals beschreven in het Duitse ’’Offenlegungsschrift" 2.507.667.

De onderhavige aanvrage berust op het inzicht, dat een zelfdragende vloer een onverspanning kan vormen, en met op die vloer geplaatste, locale tegengewichten een gelijkmatige tegendruk kan verschaffen 5 aan een gelijkmatig op de onderzijde van die vloer werkzame hydrostatische druk. Met voordeel kan die vloer op staal gefundeerd zijn. Echter is het evenzogoed mogelijk, de op buiging belaste vloer gedeeltelijk te ontlasten onder toepassing van een aantal trekankers. Echter blijft ook dan de fundering in hoofdzaak gevormd door de vloer zelf, met de daarmee verbonden tegengewichten.

Vooral voor de wegenbouw is met de onderhavige uitvinding een aantrekkelijke techniek verschaft.

10 Immers behoeft nu slechts een relatief ondiepe geul te worden gegraven, op de bodem waarvan rechtstreeks de rijvloer voor auto’s, treinen, pijpleidingen en dergelijke is te plaatsen. Na het realiseren van een waterdichte aansluiting tussen de waterdicht gemaakte putzijwanden en de waterdichte vloer, en na plaatsing van de tegengewichten op die vloer en stabiliseren van de putzijwanden, welke wegens de geringe putdiepte relatief minder stabilisatie vereisen, kan de put worden drooggepompt. Aldus is de vloer 15 aanmerkelijk breder dan de tunnel of de tunnelbak, en rusten daarop tegengewichten, maatregelen welke hier nog niet eerder zijn toegepast of gesuggereerd.

Het zij opgemerkt dat uit de Europese octrooiaanvrage 381.547 bekend is om geprefabriceerde tunnelsegmenten modulair in een voorgevormde sleuf te plaatsen. Deze sleuf wordt na plaatsing van de tunnelsegmenten opgevuld met aarde. Het probleem van door grondwater op de tunnelsegmenten 20 uitgeoefende opwaartse krachten wordt in deze aanvrage niet behandeld en er worden geen zijdelingse steunorganen voorgesteld waarop tegengewichten zijn geplaatst.

In de Britse octrooiaanvrage 2.138.057 wordt een werkwijze beschreven voor het aanbrengen van een weg die bestaande wegen en/of kanalen kruist. Door het laagsgewijs aanbrengen van een aarden wal met daarin verstevigingsnetten en een tunnelstruktuur uit steenslag met een boogvorm, welke struktuur 25 naderhand wordt uitgegraven tot een tunnel, kan worden voorkomen dat tijdelijke toevoerwegen voor het vormen van een weg dienen te worden aangelegd. Het plaatsen van een civiele constructie onder grondwaterniveau waarbij het probleem van opwaartse krachten die op de draagvloer worden uitgeoefend wordt opgelost door middel van de zijwaartse steunorganen volgens de onderhavige uitvinding wordt in de Britse octrooiaanvrage niet getoond.

30 Met voordeel kunnen de tegengewichten in een constructie volgens de onderhavige uitvinding in hoofdzaak bestaan uit gewapende grond. De hiervoor benodigde grond kan de uitgegraven grond zijn. Doordat de tegengewichten van gewapende grond een zekere afschuifsterkte bezitten, hoeven de daartegen te plaatsen, veelal betonnen, opstaande zijwanden van de tunnel nauwelijks enige belasting te dragen. Die opstaande tunnelwanden hoeven daarom niet dragend te worden verbonden met de vloer dan 35 wel het dak van de tunnel. Het dak van de tunnel kan voorts met voordeel worden gefundeerd op de tegengewichten van bijvoorbeeld gewapende grond. Door het dak wordt de werking van de tegengewichten nog eens extra versterkt.

in het hiernavolgende zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van een niet-beperkend uitvoeringsvoorbeeld zoals getoond in de tekening. Deze is een weergave in dwarsdoorsnede van een 40 verdiepte spoorweg onder toepassing van het polderprincipe. Aangeduid is het maaiveld 1, en het grondwaterpeil 2. Een geul 3 is in de grond 1 uitgegraven en de bodem 4 daarvan bevindt zich ruim onder het grondwaterpeil 2. De zijwanden 5 en de bodem 4 van de geul 3 zijn bekleed met een waterdichte folie 6. Op die folie 6 is een dunne zandlaag 7 aangebracht, waarin bemalingspijpen 8 zijn ondergebracht. Op de taluds 5 kan deze zandlaag 7 worden vervangen door een drainagefolie, evt. geïntegreerd in de waterdichte 45 folie 6. Het op de bodem 4 van de geul 3 rustende deel van de zandlaag 7 is slechts ongeveer 10 centimeter dik. Daar bovenop rust een buigstijve vloerplaat 9, in dit geval van gewapend beton, met een dikte tussen de vijftig centimeter en anderhalve meter. Op deze vloer 9 zijn spoorstaven 10 geplaatst, waar overheen in twee richtingen een trein 11 kan rijden.

Bovenop de langsranden van de vloer 9 is een pakket gewapende grond 12 geplaatst, waarvan de 50 wederzijds naar elkaar gerichte wanden zijn bekleed met een relatief dunne betonwand 13. Aldus is in de geul 3 met de vloer 9 en de wanden 13 een verdiepte tunnelbak 14 gevormd. Bij een tunnelbreedte van ongeveer tien tot twaalf meter loopt de vloerplaat 9 onder de tegengewichten 12 ter weerszijden enkele meters, bijvoorbeeld vier meter, door. Deze tunnelbak 14 is aan de bovenzijde afgedekt middels een dak 15, dat met de langsranden steunt op fundaties 16 die zijn geïntegreerd in de tegengewichten van 55 gewapende grond 12. De geul 3 is verder weer aangevuld met grond 17, waarmee tevens de tunnelbak 14 is afgedekt.

Aldus is voor het realiseren van een verdiepte tunnelbak in vergelijking met de bekende technieken een

Claims (3)

3 192744 relatief ondiepe geul 3 vereist. Doordat volgens de onderhavige uitvinding het tegengewicht aan de grondwaterdruk wordt gerealiseerd door het gewicht van de buigstijve vloer 9, in samenwerking met de op de langsranden rustende tegengewichten 12, welke zich in dit uitvoeringsvoorbeeld over de totale hoogte van de tunnelbak boven de vloer 9 uitstrekken, kan de waterdichte bodem 4 van de uitgegraven geul 3 zich 5 dicht onder de vloer 9 bevinden. Dientengevolge is de grondwaterdruk in absolute zin beduidend geringer vergeleken met bekende polderprincipes met onder de vloer aangebrachte drukstabilisatie. Natuurlijk behoren ook andere uitvoeringsvarianten tot de onderhavige uitvinding. Zo kan de waterdichte laag 6 zijn geïntegreerd met de vloer 9. Bijvoorbeeld vormt de vloer 9 zelf de waterondoorlaatbare laag, waarbij aan de langsranden daarvan een waterondoorlaatbare folie is bevestigd, waarmee de zijwanden 5 10 van de geul 3 worden bekleed. De zandlaag 7, die slechts een beschermlaag vormt tussen de folie 6 en de vloer 9, kan dan worden weggelaten. Datzelfde is van toepassing wanneer zekerheid bestaat dat de folie 6 niet door de vloer 9 kan worden beschadigd, bijvoorbeeld bij in situ storten van de vloer, of bij toepassing van een bijzonder goede kwaliteit folie. Voorts kan de gewapende grond 12 worden vervangen door elk ander soort tegengewicht, zoals losgestort zand, klei, grind en dergelijke, of basaltblokken, betonblokken 15 enzovoorts. Wordt echter losgestort zand en dergelijke gebruikt als tegengewicht, dan dienen de wanden 13 vormvaster te worden uitgevoerd, bijvoorbeeld aanmerkelijk dikker of voorzien van dwarsverankeringen. Een constructieve koppeling daarvan met de vloer, en met het dak 15, is dan ook noodzakelijk. Afhankelijk van de grondwaterdruk is voorts de afmeting van de tegengewichten 12 te kiezen. Bijvoorbeeld kunnen zij uitsteken boven het dak 15 van de tunnelbak 14. Wanneer het dak 15 bijvoorbeeld wordt gebruikt als 20 rijbaan, kunnen de tegengewichten 12 zover voorbij het dak 15 omhoog lopen, dat zij tegelijkertijd een geluidscherm vormen. Afhankelijk van de constructieve eisen kan het dak 15 bijvoorbeeld halverwege de breedte van de tunnelbak 14 extra zijn afgesteund op de vloer 9. De zich onder de vloer 9 bevindende folie 6 zal in de tussenruimte tussen buigbalken kunnen fungeren als een membraan, welke de aldaar heersende grondwaterdruk op de buigbalken overdraagt. De folie 6 kan daartoe zijn versterkt met behulp van 25 bijvoorbeeld een weefsel van glasvezels. Aldus zou de vloer 9 ook kunnen worden opgebouwd uit een raster van in langsrichting en dwarsrichting van de geul lopende buigbalken, met de in dwarsrichting van de geul 3 lopende buigbalken doorlopend tot onder de tegengewichten 12, en de vrijgelaten openingen tussen de buigbalken opgevuld met zand of grind of iets dergelijks, waarbij de folie 6 ook dan weer als kracht overdragend membraan fungeert. Het gebied van de vloer 9 onder de tegengewichten 12 kan voorts zijn 30 opgeruwd voor een betere hechting met de gewapende grond. Eventueel kan een additionele verankering met onder de vloer uitstrekkende grondankers worden toegepast. Van belang is, dat een vormvaste vloer 9 is gebruikt, welke de breedte van de tunnelbak 14 overspant en waarop ter weerszijden van de tunnelbak 14 tegengewichten 12 zijn geplaatst, waardoor de water-ondoordringbare laag, welke zich onder het grondwaterniveau bevindt, op slechts geringe afstand van de 35 onderzijde van de vloer 9 behoeft te worden aangebracht, dan wel kan zijn geïntegreerd in diezelfde vloer 9.

1. Civiele constructie omvattende een draagvloer (9), bijvoorbeeld een wegdek, welke in een verzonken put (3) is aangebracht onder het heersende niveau (2) van het grondwater en twee met de draagvloer verbonden, opstaande zijwanden (13), waarbij een bodem (4) en opstaande zijwanden (5) van de put (13) waterdicht zijn uitgevoerd, met het kenmerk, dat de draagvloer (9) is voorzien van steunorganen die zich zijwaarts voorbij de opstaande zijwanden (13) uitstrekken en waarop tegengewichten (12) zijn geplaatst voor 45 het uitoefenen van een kracht op de draagvloer (9) die tegengesteld is gericht aan de kracht die door het grondwater op de draagvloer (9) wordt uitgeoefend.

2. Constructie volgens conclusie 1, waarbij de tegengewichten (12) zijn gevormd door lichamen van gewapende grond.

3. Constructie volgens een der voorgaande conclusies, met een op afstand boven de draagvloer (9) 50 aangebracht dak (15), dat op de tegengewichten (12) rust. Hierbij 1 blad tekening