Opdrijven is het verschijnsel dat een zich in de grond bevindende bak die geheel of gedeeltelijk in het grondwater ligt, omhoog komt doordat hij op het grondwater gaat drijven.
Een "bak" (prefab kelder, tunnel o.d.) kan gaan opdrijven als de grondwaterstand hoger is dan de vloer van die bak: als de opwaartse druk van het grondwater groter is dan het gewicht van de bak dan is er een gerede kans op opdrijven.
Opdrijven heeft meestal zeer veel kosten en tijdverlies tot gevolg (opbarsten van de bak, berekeningen opnieuw nalopen, mogelijk een volledig nieuwe fundering maken of de vloer zwaarder uit te voeren alsdat wat betreft hoogte mogelijk is, verwijderen van de al geplaatste maar beschadigde bakken enz.).
Wanneer gaat een bak opdrijven?
Een bak die zich geheel of gedeeltelijk in de grond bevindt, kan door een hogere grondwaterstand gaan opdrijven. Dat opdrijven gebeurt als het gewicht van de bak kleiner is dan het gewicht van "het door de bak verplaatste water".
Het door de bak verplaatste water is afhankelijk van de grondwaterstand. Wanneer de grondwaterstand tot het plafond van de bak reikt, zal die eerder opdrijven dan wanneer de grondwaterstand net boven de vloer van de bak komt.
Als het gewicht van de bak gering is, zal deze eerder opdrijven.
Een bovenbouw op een bak (bijvoorbeeld een huis met een kelder) geeft veel extra gewicht en werkt dus opdrijven tegen.
De volgende situaties kunnen zich voordoen bij opdrijven:
- de grondwaterstand wordt bewust permanent verhoogd (bijvoorbeeld i.v.m. milieu, het rotten van houten paalkoppen)
- de grondwaterstand is tijdelijk hoger (bijvoorbeeld door extreme regenval, verstopte openbare afvoer van hemelwater, dijkdoorbraak)
- tijdelijk risico van opdrijven: tot de bovenbouw gerealiseerd is
- tijdelijk risico van opdrijven: bij renovaties kan het gewicht van de bovenbouw veel kleiner zijn door sloop van een fors deel van de bovenbouw.
Welke bouwdelen zijn gevoelig voor opdrijven
Alle bouwdelen die tijdelijk of permanent onderhevig zijn aan forse opwaartse druk van het grondwater (of open water bij waterwerken), zoals:
- tunnels, afzinktunnels, caissons
- tunnelbakken ("tunnels zonder deksel" op ongeveer maaiveldhoogte; opdrijven kwam bijvoorbeeeld voor bij de Vollenhoventunnel in de A28 bij Zeist, januari 2024)
- kelders
- ondergrondse parkeergarages
- zwembaden
- ondergrondse tanks (o.m. watervaten t.b.v. warmtevoorziening woning)
- folieconstructies (bijvoorbeeld grondwate ronder ene weg door laten lopen).
Vermijden van opdrijven
- Toepassen van trekpalen:
Op trek belaste palen (trekpalen, soms ankerpalen genoemd) zijn een veelgebruikte methode om de constructie te stabiliseren en het opdrijven te voorkomen. Een speciale soort palen wordt in de grond geslagen waarna een permanente verbinding met de vloer of wanden van de bak wordt gerealiseerd.
- Zwaardere bouw kelder en/of bovenbouw:
Een dikkere of zwaardere vloer geeft extra gewicht wat helpt om het evenwicht te herstellen (bijvoorbeeld toepassen van een dikkere betonvloer, zwaar beton of MagnaDense i.p.v. grind of zand).
- Toepassen van "oren" ("flenzen"):
Een oor (flens, overstek) is een aan de buitenzijde uit de wanden stekend deel van de bak of de vloer van de bak waardoor de grond boven die uitstekende delen als extra gewicht meetelt in de neerwaartse druk. Deze oplossing om opdrijven te vermijden werkt als het verschil tussen opwaartse druk (grondwaterdruk) en neerwaartse belasting (gewicht van de bak en eventueel de grond boven flenzen en de bovenbouw) relatief klein is.
- Eventuele binnenmuren al meenemen bij de fabricage van de prefab-bak:
Als het verschil tussen opwaartse en neerwaartse druk vrij klein is, kan het extra gewicht van binnenmuren misschien voldoende zijn om aan de gewenste neerwaartse druk te voldoen.
- Tijdelijk de "bak" vol laten lopen met water of ballasten met grote massa's:
Wanneer uiteindelijk de bak voorzien wordt van een bovenbouw en die heeft voldoende gewicht, dan kan in sommige gevallen het tijdelijk vol laten lopen of ballasten een oplossing zijn.
Nadeel van water is dat het water de muren van de bak vervuilen en dat het water moet worden weggepompt.
Nadeel van een ballastlaag is dat die de bak kan vervuilen en weer verwijderd moet worden; een vaker gebruikte oplossing is het plaatsen van big-bags met zand die naderhand redelijk makkelijk verwijderd kunnen worden.
- Tijdelijk bronbemaling toepassen (spanningsbemaling):
Als er na de bouw of de plaatsing van de bak een bovenbouw is met een voldoende gewicht, dan kan wellicht volstaan worden met bronbemaling zolang de bovenbouw nog niet gerealiseerd is.
Nadeel is dat bronbemaling niet altijd mogelijk is (er wordt niet altijd een vergunning verleend).
Bak bevestiging aan funderingsbalken bovenbouw
Om opdrijven van de bak bij een bovenbouw moet er een permanente bevestiging zijn van de bak aan de funderingsbalken van de bovenbouw, via bijvoorbeeld schroefankers.
Opmerkingen
- Alleen als absoluut zeker is dat de grondwaterstand nooit tot de keldervloer reikt, is er geen gevaar voor opdrijven.
- Bij een bovenbouw op de kelder is op termijn meestal weinig kans op opdrijven, maar wel kan de kelder tijdelijk opdrijven zolang de bovenbouw nog niet gerealiseerd is.
- Fabrikanten van prefab kelders zijn in staat om een goede berekening te maken op basis van bekende gegevens op de locatie van de bouwplaats van de kelder.
Berekening
De berekening van het opdrijven van een kelder, tunnel o.d. wordt vaak uitgevoerd volgens de Eurocode, met name NEN 9997.
Let op bij berekening en uitvoering:
- "Het werkt nét" is niet voldoende. Tel de wrijvingsweerstand niet als neerwaartse component mee. Hou altijd rekening met een veiligheidsmarge van bijvoorbeeld minimaal 10%.
- Zorg bij trekpalen voor een zeer degelijke verbinding op de overgang trekpaal/vloer. Wanneer tunneldelen zich in de loop der jaren iets verplaatsen, kan dat tot breken van de wapening tussen vloer en trekpaal leiden met gevaar van opdrijven. (Bij de eerste Coentunnel bleek dat de in de jaren 1960 gebouwde tunnel aan het uiteinde van de toerit bijna 0,15 m in noordelijke richting verplaatst is.)
- Zorg bij trekpalen voor een extra goede bescherming tegen corrosie e.d. om de levensduur van de bak in ruime mate zeker te stellen.
- Als de grond boven een landtunnel meetelt bij de berekening tegen opdrijven, plaats dan geen leidingen e.d. op het dak van die tunnel, omdat bij reparatie of vervangen van de leidingen e.d. een grote hoeveelheid grond verwijderd moet worden wat het benodigde neerwaartse gewicht sterk vermindert en opdrijven een reëel gevaar kan worden.
- Leidingen op een tunnel onderwater kunnen tijdens het aanleggen ook gaan opdrijven.
Een simpele berekening van het gewicht van een kelder, neerwaartse en opwaartse krachten, het nut van "oren" (flenzen) aan de keldervloer, opdrijven e.d.:
een eenvoudige berekening (Excel-sheet).
Drijven en opdrijven
Bij de aanleg van tunnels kan het (op)drijven ook nuttig gebruikt worden om een (tijdelijk afgesloten) tunneldeel te transporteren over water. Een voorbeeld is de Blankenburgtunnel: "na het opdrijven en transporteren worden de tunnelelementen afgezonken tot 27 meter diepte".
Let er bij een bouwdok op dat het tunneldeel op een uitvullaag van zand of grind ligt, zodat het tunneldeel bij al of niet verwacht opdrijven niet aan de bodem van het dok blijft "kleven".
tegen opdrijven: prefab kelder met flenzen om extra gewicht te scheppen en daarmee mee te helpen opdrijven te vermijden (leenen prefab kelderbouw):
tegen opdrijven: aan de funderingsbalken ophangen via stekken verticaal; keldermuren onder de funderingsbalken (prefab-kelders van mombarg):
tegen opdrijven: aan de funderingsbalken ophangen via schroefankers (sterk betonkelders):
tegen opdrijven: trekpaal (ankerpaal); betonprop rond ankerkoppen, toegepast bij tunnel swalmen a73; uit handboek tunnelbouw (site handboek tunnelbouw):
Onderwerpen over opdrijven: toets opdrijven in de Zoekbox bovenaan de pagina.
