Uitdagende sonderingen in parkeergarage

Het Rotterdamse Schouwburgplein wordt de komende jaren heringericht tot een aantrekkelijke buitenruimte. Op de grote ondergrondse parkeergarage komt onder andere meer groen en een waterberging. Om te bepalen of de garage uit 1965 deze extra belasting kan dragen, heeft het Ingenieursbureau Rotterdam door de dikke, betonnen garagevloer vier sonderingen uitgevoerd.

De herinrichting van het Schouwburgplein is een van de stadsprojecten van de gemeente Rotterdam. Met deze projecten wil de gemeente de buitenruimte op zeven plekken aantrekkelijker en groener maken. De plannen voor het Schouwburgplein voorzien in een forse transformatie. De huidige situatie bestaat uit een plein op een parkeergarage met daaromheen drukke straten en verschillende culturele instellingen en andere gebouwen. Na de transformatie moet het plein van de Doelen tot aan de schouwburg van gevel tot gevel één geheel zijn, waarbij de inrichting en materialen op elkaar zijn afgestemd en de ruimte geschikt is voor culturele evenementen en uitnodigt om er te verblijven.

Extra gewicht

“Het voorlopige inrichtingsplan voorziet onder andere in een bomenbak van circa zeshonderd vierkante meter met flinke bomen – waarvoor al gauw een pakket grond nodig is van ruim een meter dik – en een waterberging met een capaciteit van ongeveer zevenhonderdvijftig kubieke meter”, vertelt Lohman Altunhan, projectleider bij de gemeente. “Deze elementen zorgen voor een forse toename van het gewicht op de ondergrondse parkeergarage. Een belangrijke vraag is dan ook of de constructie dit extra gewicht kan hebben.”

We hebben bijvoorbeeld waterpasmetingen in de garage gedaan om te zien of er geen ongelijke verzakkingen zijn opgetreden.

“Om die vraag te beantwoorden, hebben we de huidige staat van garage zorgvuldig onderzocht en alle ontwerpgegevens bestudeerd. We hebben bijvoorbeeld waterpasmetingen in de garage gedaan om te zien of er geen ongelijke verzakkingen zijn opgetreden. Die bleken er niet te zijn, ook niet in het deel van de garage waar later de Pathé-bioscoop op is gebouwd. Alleen in het noordoostelijke deel van de garage zagen we een kleine afwijking, maar die lijkt geen reden tot zorg. Daarnaast hebben we satellietgegevens bestudeerd om vast te stellen in hoeverre het zettingsgedrag van de garage overeenkomt met dat van de omgeving. Dat blijkt grotendeels hetzelfde te zijn.”

“We hebben ook uitgebreid gekeken naar de draagkracht van de gebruikte funderingspalen”, vervolgt Altunhan. “Deze palen zijn aan de randen van de garage korter dan de palen midden onder de constructie. Verder functioneren sommige palen nu als trekpalen, om te voorkomen dat de garagebak door het grondwater omhoog wordt gedrukt, terwijl andere juist op druk zijn belast. De draagkracht van de funderingspalen is toentertijd bepaald op basis van sonderingen uit 1964. Aangezien we zeker weten dat de belasting op de palen zal toenemen – en de kans aanwezig is dat sommige trekpalen straks op druk worden belast – hebben we besloten om een aantal nieuwe sonderingen te laten doen en de paaldraagkrachten opnieuw te berekenen.”

Grondwaterdruk

Voor de sonderingen heeft de gemeente de geotechnische afdeling van het Ingenieursbureau Rotterdam ingeschakeld. “Toen we het verzoek kregen om sonderingen in de parkeergarage te doen, wisten we direct dat deze klus de nodige inventiviteit en voorbereiding zou vragen”, zegt Raymond Konings van het ingenieursbureau. “Voor de sonderingen moesten we door de vloer van de onderste verdieping van de garage. Deze vloer ligt op ongeveer negen meter beneden maaiveld. Daardoor wisten we dat we met een behoorlijke grondwaterdruk rekening moesten houden. Daar kwam bij dat we de situatie onder de vloer niet kenden. Zo was er een kans dat een deel van het zand onder de vloer was verdwenen en er een forse bel grondwater direct onder de vloer zat, die met grote kracht omhoog zou spuiten als we een gat in de vloer boorden. Een andere onzekerheid was de dikte van de vloer zelf. We gingen ervan uit dat het beton minimaal een meter dik zou zijn en waarschijnlijk een dikte had van 1.20 meter.”

Vanwege deze onzekerheden zijn Konings en zijn collega’s als eerste gegevens gaan verzamelen. Zo hebben ze de variatie van het grondwaterniveau bepaald aan de hand van meetgegevens van peilbuizen in de omgeving van de garage. Verder hebben ze het palenplan van de garage opgevraagd om te voorkomen dat zij bij het boren van de gaten in de vloer bovenop een funderingspaal zouden uitkomen. Daarna hebben ze gekeken met welk materieel ze de sonderingen konden uitvoeren. Konings: “De maximale hoogte in de garage was ongeveer 2.65 meter en op de plek van balken en installaties was de vrije ruimte nog kleiner. Deze beperkte hoogte betekende dat we onze sondeerwagen en sondeerrups niet konden gebruiken en we iets moesten bedenken met een kleine elektrische installatie om de sondeerconus weg te drukken. Ook moesten we de beheerder vragen om een aansluiting voor krachtstroom te maken, omdat die niet aanwezig was.”

Dubbele afsluiting

“Aangezien we niet wisten hoe dik de vloer was, hebben we een holle diamantboor laten ontwikkelen van 1.60 meter lang en een diameter van zestig millimeter. We gingen er weliswaar vanuit dat de vloer ongeveer 1.20 meter dik zou zijn, maar we wilden niet het risico lopen dat onze boor net niet lang genoeg zou zijn.”

De grootste uitdaging voor het team van Konings was hoe ze het beste konden omgaan met de waterdruk. Na het nodige brainstormen zijn ze uitgekomen op een systeem met een dubbele afsluiting. Op de garagevloer hebben ze met ankerbouten een afsluiter met een schuif bevestigd. Op deze afsluiter is een holle stalen buis geplaatst met aan de onderzijde een kogelafsluiter. Aan de bovenzijde van de buis zit met schroefdraad een flens bevestigd met een opening van zestig millimeter en verschillende afdichtingsrubbers die goed aansluiten op de boorbuis.

‘Na 1.20 meter boren waren we nog niet door de vloer heen en uiteindelijk bleek te vloer 1.40 dik te zijn.’

Konings: “Voor de boringen hebben we de boor in de buis geplaatst en de afsluiters geopend. Na 1.20 meter boren waren we nog niet door de vloer heen en uiteindelijk bleek de vloer 1.40 dik te zijn. Om te voorkomen dat de boorkern bij het omhooghalen van de boor uit de boorbuis zou vallen, hebben we de buis aan de bovenzijde vacuüm getrokken. Vervolgens hebben we de boor voorzichtig omhooggetrokken en achtereenvolgens de schuif en kogelafsluiter weer dichtgezet.”

Rubberen cilinders

Om een sondering te kunnen doen, is de schroefdraadflens voor het boren verwijderd en is een extra holle buis met flensbouten aangebracht op de bestaande buis. Ook deze holle buis was afsluitbaar met een kogelafsluiter en aan de bovenzijde voorzien van een schroefdraadflens met enkele afdichtingsrubbers, nu met dezelfde diameter als de sondeerconus. Over deze constructie hebben Konings en zijn collega’s een speciaal gebouwd stalen frame geplaatst, dat eveneens aan de vloer was bevestigd. Op dit frame is de sondeerstelling aangebracht.

Konings: “Voordat we zijn gaan sonderen, hebben we alle afsluitingen gecontroleerd door er waterdruk op te zetten. Toen alles waterdicht bleek te zijn, hebben we een sondering gedaan tot 28 meter beneden maaiveld. Hierbij hebben we vanwege de beperkte werkhoogte sondeerstangen gebruikt van een halve meter in plaats van de gebruikelijke stangen van een meter. Tijdens het sonderen hebben we het water dat de cilinder instroomde, via de twee afvoerslangen afgevoerd naar het riool.”

Konings vervolgt: “Na het terugtrekken van de sondeerconus moesten we natuurlijk het gat in de vloer weer afdichten. Hiervoor hebben we zogeheten packers laten maken, stevige rubberen cilinders met aan de boven- en onderzijde een stalen plaat die met een draadeinde aan elkaar zijn verbonden. Op de plaat aan de bovenzijde hebben we een grote moer laten aanbrengen waarmee we de platen naar elkaar toe kunnen draaien. Door dat te doen, bolt de rubberen cilinder iets op, waardoor hij zich vastklemt in het boorgat en dit volledig afsluit. De packers zijn onderin het boorgat geplaatst. Daarna hebben we een speciaal betonmengsel op deze packers aangebracht voor de definitieve afdichting.”

‘Het water spoot toen met volle kracht uit het boorgat en al gauw stond een deel van de vloer blank.’

Bij het plaatsen van de packers onder in de boorgaten ervoer Konings team hoe groot de grondwaterdruk was. Konings: “Om de packer aan te brengen, moesten we de schuif van de afsluiter openen en dan snel de packer – die we op een stang hadden bevestigd waarmee we hem konden ‘dichtdraaien’ – in het boorgat duwen. Drie keer verliep dit soepel, maar één keer kreeg mijn collega de schuif niet helemaal geopend, waarschijnlijk doordat er van onderaf zand was ingespoeld. Het water spoot toen met volle kracht uit het boorgat en al gauw stond een deel van de vloer blank. Gelukkig konden we de schuif dicht krijgen en ging hij bij de tweede poging wel helemaal open, zodat ik alsnog de packer kon plaatsen. Door dit waterballet waren we allemaal volledig doorweekt. Bij de voorbereiding hadden we hier overigens al rekening mee gehouden. Zo hadden we een waterstofzuiger klaarstaan om het overtollige water van de vloer te verwijderen.”

Aan de hand van de gegevens van de vier sonderingen, twee onder de noordoosthoek van de garage en twee onder de bioscoop, zijn de draagkrachten van de funderingspalen onder de garage herberekend. De uitkomsten waren positief, vertelt Altunhan: “De palen middenonder hebben voldoende reserve om de extra belasting van de nieuwe pleininrichting te kunnen opvangen. Alleen de randpalen hebben weinig veiligheidsmarge. Dat betekent dat we met beperkte maatregelen kunnen volstaan. Zo moet de waterberging op de garage minimaal tien meter van de rand blijven. Dat is goed te doen en gelukkig hoeven er geen extra funderingspalen te worden aangebracht.”