Innovatieve fundering: de omgekeerde emmer als duurzame oplossing in de bouw

De bouwsector staat voortdurend voor de uitdaging om oplossingen te bieden die zowel duurzaam zijn als functioneel, betrouwbaar en kostenefficiënt. In dit kader is de omgekeerde emmerfundering — ook bekend als suction bucket jacket — opgedoken als een veelbelovende methode, vooral in de offshore windsector. Deze constructieve techniek maakt gebruik van onderdruk om funderingen in de ondergrond of op de zeebodem te verankeren, zonder dat daarbij zware machines of explosieve middelen nodig zijn.

Hoewel de techniek momenteel vooral in offshore projecten wordt toegepast, is er groeiend onderzoek gaande naar mogelijke toepassingen op land, zoals in de woningbouw of landbouw. In dit artikel wordt ingegaan op de technische principes achter de omgekeerde emmerfundering, haar voordelen en beperkingen, toepassingsgebieden en de huidige ontwikkelingen in de bouwsector. De nadruk ligt op feiten en aanbevelingen die zijn afgeleid uit actueel onderzoek en praktijkvoorbeelden.

Wat is een omgekeerde emmerfundering?

Een omgekeerde emmerfundering is een constructieve methode waarbij een zogenaamde “emmer” in de grond of op de zeebodem wordt geplaatst. Deze emmer, die vaak een gedeelte van een cilindrisch geheel vormt, wordt vervolgens gedeeltelijk leeggezogen om een onderdruk te genereren. Deze onderdruk trekt de omringende grond naar binnen, waardoor de emmer stevig in de ondergrond wordt getrokken. Het resultaat is een stevige en duurzame fundering die zonder gebruik van zware machines of explosieve middelen is geïnstalleerd.

De techniek is gebaseerd op het principe van onderdruk, een methode die reeds sinds enkele decennia wordt toegepast in offshore projecten, zoals windturbines. In 2017 begon bijvoorbeeld Baggeraar Boskalis met de installatie van windturbines in het offshore windmolenpark Aberdeen, waarbij deze funderingsmethode werd gebruikt.

De installatievolgorde van een omgekeerde emmerfundering is als volgt: 1. Uitgraven van de zeebodem of ondergrond: Een kuil of opening wordt gemaakt waarin de fundering kan worden geplaatst. 2. Plaatsing van de emmer: De emmer wordt in de kuil geplaatst. 3. Bevestiging: De emmer wordt gedeeltelijk leeggezogen om een onderdruk te creëren. Hierdoor wordt de emmer stevig in de ondergrond getrokken. 4. Controle en versteviging: Na installatie wordt gecontroleerd of extra versteviging nodig is. In sommige gevallen wordt expansiehars of kunstmatige vegetatie gebruikt om de fundering extra te versterken.

Toepassingsgebieden

Offshore windturbines

De omgekeerde emmerfundering is vooral bekend vanwege haar toepassing in de offshore windsector. In dit geval bestaan de funderingen uit verticale poten met daaraan gekoppelde omgekeerde emmers. Deze worden op de zeebodem gezet en vervolgens leeggezogen om de fundering stevig te maken. Dit is een efficiënte en milieuvriendelijke methode, aangezien het geen zware machines of explosieve middelen nodig heeft om de fundering in de ondergrond te verankeren.

Een voorbeeld van een commerciële toepassing is het Duitse offshore windpark dat in 2023 wordt voltooid. Offshorebedrijf Van Oord installeert daar commerciële suction buckets voor 2 van de 33 palen. Volgens Van Oord is dit de eerste keer dat deze techniek onder commerciële bedrijfsomstandigheden wordt ingezet, hoewel er eerder al proeven zijn gedaan. Deze toepassing benadrukt de toekomstige potentie van de omgekeerde emmerfundering in de offshore windsector.

Landbouw en woningbouw

Hoewel de omgekeerde emmerfundering hoofdzakelijk wordt gebruikt in offshore projecten, wordt het ook onderzocht voor toepassing op land. In bijvoorbeeld Emmermeer wordt het project “Blokje Om” uitgevoerd, waarbij woningen worden gesloopt tot op de fundering en direct herbouwd. Hoewel dit project geen directe toepassing maakt van de omgekeerde emmerfundering, toont het wel aan dat de bouwsector in Noord-Nederland openstaat voor innovatieve constructieve methoden.

In de woningbouw wordt soms gesproken over de “omgekeerde badkuip”-methode, waarbij een fundering wordt gemaakt door een betonnen kuip te storten in een gegraven kuil. Hoewel deze methode niet gelijk is aan de omgekeerde emmerfundering, worden beide benaderingen gebruikt om stevige en duurzame funderingen te realiseren.

Voordelen van de omgekeerde emmerfundering

Stevigheid en stabiliteit

Een van de belangrijkste voordelen van de omgekeerde emmerfundering is de stevigheid en stabiliteit die deze methode biedt. Door het gebruik van onderdruk wordt de emmer fysiek stevig in de ondergrond getrokken, wat een sterke verbinding met de grond tot gevolg heeft. Deze verbinding zorgt ervoor dat de fundering goed kan meewerken met externe krachten, zoals wind- en golfbelastingen in offshore projecten of grondbewegingen op land.

Milieuvriendelijk

De omgekeerde emmerfundering is een milieuvriendelijke methode, aangezien het weinig of geen schade veroorzaakt aan de omgeving. De installatie van de fundering veroorzaakt minder geluid en trilling dan traditionele funderingsmethoden, zoals het heien van monopiles. Dit maakt de methode gunstig in ecologisch gevoelige gebieden, waar het gebruik van zware machines of explosieve middelen beperkt wordt.

Bij offshore windturbines is het gebruik van monopiles — lange, zware buizen die in de zeebodem worden geheid — vaak gebeperkt door geluidsbelasting voor de oceaanzijdige fauna. De omgekeerde emmerfundering biedt hier een alternatief, aangezien het geen geluidsafschermende maatregelen vereist en alleen in bepaalde periodes van het jaar kan worden toegepast.

Efficiëntie

De methode is efficiënt vanwege de eenvoudige installatieprocedure. Aangezien de fundering direct op de zeebodem of in de ondergrond wordt geplaatst en geïnstalleerd, is er weinig extra werk nodig om de constructie vast te maken. Dit bespaart tijd en middelen, wat kostenefficiënt is voor zowel offshore als landbouwprojecten.

Duurzaamheid

De omgekeerde emmerfundering is een duurzame constructieve methode, aangezien het weinig materiaal en energie nodig heeft. Bovendien is het mogelijk om de fundering later weer te verwijderen of te hergebruiken. Deze eigenschap maakt de methode geschikt voor toepassing in circulaire bouwprojecten, zoals beschreven in de Smart Circulair Toolkit. Deze richtlijnen benadrukken het gebruik van herbruikbare materialen en duurzame constructieve methoden, wat de omgekeerde emmerfundering volledig in lijn brengt.

Veiligheid

Omdat er geen zware machines of explosieve middelen nodig zijn bij de installatie van de fundering, is de methode veilig voor de werknemers en de omgeving. De afwezigheid van zware machines reduceert het risico op ongelukken op de werkplek, zowel op zee als op land. Daarnaast veroorzaakt de methode minder verstoringen in de directe omgeving, wat het gebruik gunstig maakt in dichtbevolkte of ecologisch gevoelige gebieden.

Beperkingen en uitdagingen

Hoewel de omgekeerde emmerfundering veel voordelen biedt, zijn er ook een aantal beperkingen en uitdagingen die in overweging moeten worden genomen.

Niet geschikt voor alle grondsoorten

De methode werkt het beste in zand- en kleigrond. In veen of losse grond kan de fundering minder stevig zijn, omdat de onderdruk minder effect heeft. In zulke gevallen wordt soms gebruikgemaakt van versterkende materialen of kunstmatige vegetatie om het sediment vast te houden.

Nog in ontwikkeling

De techniek is nog niet volledig ontwikkeld en moet nog worden getest in verschillende situaties. Onderzoekers zoals Deltares onderzoeken momenteel de optimalisatie van de funderingsmateriaal, buigstijfheid en afmetingen om de methode betrouwbaarder te maken. Deze ontwikkelingen zijn van essentieel belang voor de toepassing op land, waar de grondstructuren en belastingen anders zijn dan op zee.

Hoogtebeperkingen

In sommige gevallen is er een beperking in de werkdiepte. Zo is de URETEK PowerPile®-methode bijvoorbeeld niet geschikt voor onderheide gebouwen en heeft een maximale werkdiepte van 8 meter. Dit betekent dat de omgekeerde emmerfundering niet voor alle projecten op land geschikt is en dat de methode mogelijk aangepast moet worden om het toepassingsgebied te verbreden.

De toekomst van de omgekeerde emmerfundering

De omgekeerde emmerfundering is een techniek die nog in ontwikkeling is. Momenteel wordt het vooral gebruikt in offshore projecten, maar de bouwsector is benieuwd naar de toepassing in landbouw en woningbouw. In projecten zoals “Blokje Om” in Emmermeer wordt al gewerkt met snelle en innovatieve bouwmethoden, en het is mogelijk dat de omgekeerde emmerfundering in de toekomst hier een rol in kan spelen.

Daarnaast wordt de techniek onderzocht in het kader van circulaire bouwmethoden, zoals beschreven in de Smart Circulair Toolkit. Deze richtlijnen betrekken zich onder andere tot het gebruik van recycled materialen en duurzame constructieve methoden, wat de omgekeerde emmerfundering volledig in lijn brengt.

Conclusie

De omgekeerde emmerfundering is een innovatieve en duurzame constructieve methode die vooral wordt toegepast in offshore windturbines. De techniek biedt voordelen als stevigheid, milieuvriendelijkheid en efficiëntie, maar heeft ook beperkingen in zandloze of veenige grond. In de toekomst is het mogelijk dat de methode ook in woningbouw- en landbouwprojecten wordt toegepast, vooral in combinatie met circulaire bouwprincipes.

Tegenwoordig is er nog onderzoek nodig om de constructieve details, materiaalkeuze en optimalisatie te verbeteren. Onderzoekers zoals Deltares en bedrijven als Boskalis en URETEK zijn aan het werken aan oplossingen die de methode geschikter maken voor een breder toepassingsgebied.

Voor bouwers, ontwikkelaars en eigenaars is het dus een interessante techniek om in de gaten te houden, vooral als het gaat om duurzame en innovatieve bouwmethoden.

Bronnen

1. Omgekeerde emmerfundering: Toepassingen, voordelen en constructieve details
2. Proef met alternatieve fundering windmolens