De Lambertuskerk in Maastricht was dusdanig aan het verzakken dat het gebouw niet meer veilig was. Met groutinjectiepalen en groutinjectie in de diepere bodemlagen is de situatie gestabiliseerd. De nieuwe fundering is met voorspankabels aan de oude fundering gekoppeld.
De Lambertuskerk wordt wel de Sacré-Coeur van Maastricht genoemd. Het monumentale bouwwerk oogt heel oud, maar is pas in 1916 in gebruik genomen. In 1985 liet Bouw- en Woningtoezicht de kerk sluiten omdat die niet meer veilig was. De fundering was ernstig aan het verzakken, waardoor zelfs stenen uit de gewelven vielen. Een van de vier pijlers onder de hoofdkoepel is in de loop der jaren zelfs 130 mm verzakt, waardoor de gehele koepel vervormd is.
De gemeente Maastricht schreef een aantal jaren geleden een prijsvraag uit voor de herbestemming, die werd gewonnen door Bureau Boosten Rats bna met een plan voor Servatius Wonen&Vastgoed. Voor het constructieve herstel werd een bouwteam samengesteld met aannemer LAUDY Bouw & Ontwikkeling bv en constructieadviseur Van der Werf en Nass bv. Behalve funderingsherstel en restauratie wordt ook een grote kelder in de kerk gemaakt die de toekomstige gebruiker flexibel kan inrichten.
Bodeminjectie
De ernstige verzakking is grotendeels veroorzaakt door de bodemgesteldheid. Destijds zijn de betonnen funderingspijlers op staal gefundeerd, maar de kerk staat gedeeltelijk over oude vestingwerken heen. Sommige pijlers staan op deze vestingwerken en sommige in de oude, droge gracht. Verder zit er vanaf circa 20 meter diepte een kalksteenlaag in de bodem, die wordt uitgespoeld door grondwater. Daarin vormen zich dus holle ruimtes die mogelijk kunnen instorten.
Om dat op te lossen is gekozen voor groutinjectie in de bodem, vertelt projectleider Dennis Janmaat van Van der Werf en Nass. Onder hoge druk is grout in de kalksteenlagen geïnjecteerd, waarbij alle holle ruimtes zich vullen. Dat is gedaan vanaf 30 meter diepte. Ook de grindlaag, variërend van enkele centimeters tot enkele meters, bovenop de kalksteenlaag is geïnjecteerd met grout. Deze laag vormt een vastgepakt pakket, waar de nieuwe funderingspalen op aangezet zijn.
De injectiepunten lagen op een raster van 5 x 5 meter. Per injectiepunt was gerekend op 6 m3grout, maar op sommige plekken liep dat behoorlijk op met een uitschieter tot 62 m3 ter plaatse van de vestingwerken. Deze bodeminjectie is uitgevoerd door Smet Keller. Geotechnisch adviseur was Fugro bv.
Voordat de bodeminjectie kon worden uitgevoerd, heeft LAUDY Bouw & Ontwikkeling eerst vier zware stempelconstructies aangebracht onder de hoofdkoepel. Die rusten op nieuwe stalen funderingspalen, die straks in de kelderwanden zullen worden opgenomen. Ook zijn sensoren aangebracht waarmee de scheuren en verzakkingen continu worden gemonitord, vertelt projectleider Francis Delissen van LAUDY.
Very High Pressure
Na de bodeminjectie zijn nieuwe funderingspalen aangebracht. Gekozen is voor VHP-palen (Very High Pressure grouting), die eveneens zijn aangebracht door Smet Keller. Heien was in het trillingsgevoelige bouwwerk uiteraard niet aan de orde. Daarbij kunnen VHP-palen dicht langs de bestaande fundering worden geplaatst en kunnen de machines werken in kleine ruimtes.
Bij de hoofdpijlers is overigens nog meer grout gebruikt. Omdat de nieuwe kelder hier vlak langs de nieuwe palen is uitgegraven, is met bodeminjectie min of meer een groutwand tussen de nieuwe palen geplaatst, om te voorkomen dat de grond gaat schuiven.
De VHP-palen bestaan uit stalen palen voorzien van een boorkop, met verschillende diameters en wanddiktes. Daaromheen zit grout met een diameter van 350 mm. De voet is verdikt tot 700 en zelfs 1100 mm, tot 4 meter hoog. De verdikking ontstaat door grout onder hogere druk te injecteren. Het groutmengsel snijdt de grond weg, waarbij de overtollige grond langs de paal naar boven komt.
Rondom de hoofdpijlers zijn 6 nieuwe palen aangebracht. Om verweking van de draagkrachtige grond onder de pijlers tot een minimum te beperken, zijn deze palen in wisselende volgorde aangebracht.
Druk op contactvlak
De VHP-palen staan aan weerszijden van de kolommen. Over de koppen van de VHP-palen zijn betonnen balken gestort. Die zijn direct tegen het beton van de bestaande pijlers en funderingsstroken geplaatst, die daarvoor eerst zijn schoongemaakt en opgeruwd. De belasting van de bovenbouw wordt via deze contactvlakken overgebracht naar de nieuwe fundering. Om dat te kunnen doen heeft Spanstaal voorspankabels (voorspanning zonder aanhechting) aangebracht die de nieuwe betonbalken tegen de oude betonnen pijlers klemmen. “Het is net als met boeken. Als de druk maar groot genoeg is kun je een hele rij boeken in één keer oppakken tussen je handen”, licht Dennis Janmaat toe.
Zo simpel was het echter niet helemaal. Van groot belang is de juiste druk, zonder dat het beton van de pijlers het begeeft. Daarbij speelt ook nog dat het nieuwe beton een gesloten vierkant vormt rondom de pijlers. Om ongewenste vervormingen te voorkomen was het van belang dat de elasticiteitsmodus van het nieuwe beton op het moment van spannen overeenkwam met de elasticiteitsmodus van het bestaande beton. De ‘zijkanten’ van het nieuwe beton moesten namelijk dezelfde verkorting hebben als het beton in de pijlers. Er zijn verschillende testen gedaan om de juiste betonsamenstelling hiervoor te bepalen, vertelt Francis Delissen. Overigens is bij enkele pijlers om uitvoeringstechnische redenen gekozen voor het later aanstorten van de hoeken.
Bij de meeste funderingen zijn twee voorspankabels boven elkaar geplaatst. Bij de hoofdpijlers zijn er drie boven elkaar geplaatst. De onderste telt de meeste strengen en doet tevens dienst als trekband om de spatkrachten uit de belasting van de bovenbouw op te vangen.
Zetting nihil
Inmiddels is het funderingsherstel van de pijlers onder de kerk afgerond. Er wordt nu nog gewerkt aan stabilisatie van de fundering onder de torens aan de voorzijde van de kerk. De zetting is nu vrijwel nihil. Er is alleen nog enige werking in de scheuren, maar die is het gevolg van temperatuurschommelingen. Inmiddels wordt ook gewerkt aan de restauratie van het casco van de kerk, met name het metselwerk. Dat wordt niet meer rechtgezet. Het herstel beperkt zich tot reparatie van scheuren, zowel esthetisch als constructief. Daarvoor worden scheuroverbruggende ankers in het metselwerk geplaatst. Rondom de hoofdkoepel vormen die straks zelfs een doorgaande trekband, waardoor het metselwerk niet meer naar buiten kan wijken. LAUDY neemt ook nog de glas-in-loodramen, leienbedekking en het houtwerk onder handen. Dat zal onder meer gedaan worden door vaklieden die intern zijn opgeleid.
Tekstproductie: Henk Wind
Fotografie: Francis Delissen, Dennis Janmaat en Henk Wind
Illustraties : Van der Werf en Nass
In de slappe grond kunnen we veel met injecties
Dat het nu ook in harde ondergrond kan, is een plus punt injectie bedrijven. Ik wil hierbij de opdrachtgever en de uitvoerende aannemers feliciteren met dit behaalde resultaat.
Dit is zo’n project waarbij ingenieurswerk 1e klas wordt geleverd om een belangrijk gebouw te behoeden voor verdere teloor gang.
Anders gezegd, een gevoel van trots en van eerbied strijden om voorrang bij het lezen.
Grandioos.