Slappe bodem, zetting en bodemdaling

Slappe bodem De bodem van grote delen van de Randstad, het Groene Hart, de Flevopolders, Friesland en Groningen geldt als een slappe bodem: een bodem die bestaat uit veen of klei. In deze gebieden is sprake van maaivelddaling door veenoxidatie (het vergaan van veen bij blootstelling aan zuurstof in de lucht) en door zetting. Zettingen en maaivelddaling leiden tot extra kosten voor bebouwing en infrastructuur.  Bodemdaling als gevolg van ophogen Als de grond in een gebied met een slappe bodem wordt opgehoogd, bijvoorbeeld om een terrein bouwrijp te maken, neemt het gewicht van de grond toe. Deze gewichtstoename leidt vervolgens weer tot bodemdaling. Bodemdaling vindt voornamelijk plaats in de eerste maanden tot jaren na de ophoging, maar restzettingen kunnen over langere perioden (decennia) optreden. In gebieden met dikke pakketten veen en klei treedt doorgaans forse zetting op.  Zetting en maaivelddaling Het proces van zetting en maaivelddaling wordt versneld door lage grondwaterstanden. Bij lagere grondwaterstanden vindt er meer veenoxidatie plaats en neemt het gewicht van de grond boven de grondwaterspiegel toe, waardoor ook de zetting toeneemt. Door bodemdaling kan ook de infrastructuur verzakken (zie ook de beleidsstudie van het PBL Dalende bodems, stijgende kosten uit 2011). Daarnaast leiden lokale verlagingen van de grondwaterstand (door bijvoorbeeld lekke riolen of bemalingen) tot ongelijkmatige zetting en maaivelddaling in de directe omgeving. Door klimaatverandering ontstaan er in de zomer lagere grondwaterstanden, waardoor maaivelddaling versneld kan optreden. Zie voor meer informatie hierover het uit 2012 stammende Deltares-rapport Effect van droogte op stedelijk gebied : kennisinventarisatie. Praktijkvoorbeelden van problemen in zettingsgevoelige gebieden  Bebouwing Als er op een stuk zettingsgevoelige grond gebouwd gaat worden, vindt voorbelasting plaats door deze op te hogen. Dit zorgt ervoor dat de grond na de bouw minder gaat verzakken. Door de voorbelasting neemt de korreldruk toe en zoekt deze een nieuw evenwicht. Er treedt verdichting op van de bodem, waarbij water en lucht uit de poriën worden geperst. Dit kan leiden tot (ongelijke) zetting van de bodem. Indien dit plaatsvindt bij bestaande bebouwing, kan er negatieve kleef optreden. Bij negatieve kleef gaat zakkende (inklinkende) grond aan de funderingspalen ‘hangen’ en vormt deze hierdoor een extra belasting voor de funderingspalen. Dit kan resulteren in schade aan fundering en bebouwing. Bij paalfunderingen is hier bij het ontwerpproces in principe rekening mee gehouden. Funderingen op staal in zettingsgevoelige gebieden kunnen gaan verzakken door een dalende grondwaterstand. Dat komt doordat de veranderende bodemsamenstelling zorgt voor een herverdeling van de belasting van de fundering op de ondergrond. Dit kan leiden tot ongelijkmatige zakkingen en gebouwschade. Houten paalfunderingen moeten in hun geheel onder het grondwater blijven. Anders kunnen de palen gaan rotten als gevolg van de combinatie van zuurstof en vocht (paalrot  ). Als de grondwaterstand daalt, kan het bovenste deel van de paalfundering droog komen te staan. Dan komt het hout in aanraking met zuurstof, waardoor bacteriën het hout kunnen aantasten. Hierdoor vermindert de draagkracht en neemt het risico op funderingsschade en daarmee op schade aan de bebouwing toe. Meer (juridische) informatie over schade bij bebouwing door lage grondwaterstanden vindt u in het onderdeel over grondwatertekort. Functioneren riolering Riolering wordt traditioneel aangelegd in een zandcunet. Een zandcunet is een uitgegraven gedeelte in een niet draagkrachtige grondlaag. In de uitgraving wordt meestal een zandlichaam aangebracht ten behoeve van de benodigde draagkracht van een fundering voor riolering (rioolcunet) en/of voor wegen (wegcunet). Hiervoor wordt de slappe grond (gedeeltelijk) ontgraven en vervangen door zand. Aangezien het volumegewicht van zand aanzienlijk hoger is dan van veen of klei, zorgt deze zandaanvulling versneld voor zakkingen en kunnen ongelijke zakkingen optreden ten opzichte van onderheide elementen (zoals inspectieputten en bruggen) en ten opzichte van de omgeving. De kans op zand- en slibafzettingen in de (verzakte) riolering neemt hierdoor toe.  Alternatieve ophoogmaterialen Om het zakkingsproces te vertragen, worden er steeds vaker alternatieve ophoogmaterialen gebruikt. Deze materialen hebben een lager gewicht dan traditioneel zand. Voorbeelden hiervan zijn flugzand, E-bodemas, hoogovenslakkenzand en EPS (piepschuim). Ook integraal ophogen met overhoogte wordt veel toegepast om verschillen in zetting te voorkomen. De laatste jaren zijn er grote ontwikkelingen wat betreft lichte ophoogmaterialen. Actuele informatie hierover vindt u in het Kennisprogramma bodemdaling. Voor het bepalen van het beste onderhoudsmoment is niet alleen de zaksnelheid van de bodem van belang. Ook de mate van vervorming van een bouwwerk of voorziening en de mate waarin de functionaliteit daarvan wordt aangetast, zijn hiervoor belangrijk. Vaak is het ‘snelst zakkende’ onderdeel maatgevend. Verhoogde kosten voor infrastructuur In gebieden met een slappe bodem is het onderhoud van infrastructuur aanzienlijk duurder dan in gebieden met een steviger bodem. Uit onderzoek van Deltares en CROW (Verbeterde onderhoud strategie infrastructuur in slappe bodemgebieden, 2014) blijkt dat de uitgaven aan wegen en water voor gemeenten met een ‘zeer slechte’ bodem ongeveer 40% hoger liggen en met een ‘matig slechte bodem’ ongeveer 20% hoger liggen dan bij gemeenten met een ‘goede bodem’.  Het kostenverschil komt voornamelijk door verschillen in zettinggedrag. Het zettinggedrag wordt bepaald door het effect van de belasting die op de grond wordt aangebracht, door eventuele verlagingen van de grondwaterstand en – bij veengronden – door het vergaan van het veen bij blootstelling aan zuurstof in de lucht (oxidatie). Het zettinggedrag bepaalt voor een belangrijk deel de onderhoudsfrequentie. Redenen voor noodzakelijk onderhoud zijn bijvoorbeeld: slechte berijdbaarheid van wegen door ongelijkmatige zakking, verschilzakkingen tussen gefundeerde en ongefundeerde constructies en verschilzakkingen in leidingen. In gebieden met een van nature hoge grondwaterstand moeten gemeenten de grond ophogen wanneer wegen en riolering beneden de grondwaterstand dreigen te zakken. Maar de extra belasting als gevolg van deze ophoging leidt weer tot toenemende zakking.