Hemelwater sijpelt door de toplaag. Verticaal transport overheerst. Totdat een dichte laag klei of een harde oerbank de weg verspert. Het water kan niet verder omlaag en verzamelt zich op deze barrière. Zo ontstaat een lokale, verzadigde zone die volledig losstaat van het diepere grondwaterpakket. In de praktijk merkt men hier vaak weinig van, totdat de schop de grond in gaat.
Tijdens de uitvoering van grondwerk komt dit water dikwijls als een verrassing vrij. Een bouwput lijkt droog op basis van peilbuizen die in de diepere watervoerende lagen zijn gestoken, maar plotseling verzadigt de wand van de ontgraving op een veel hoger niveau. Het water welt op uit schijnbaar willekeurige zandlagen. Een grillig proces. Dit type water reageert niet op de algemene regionale grondwaterstand; het wordt uitsluitend gevoed door lokale infiltratie van bovenaf. Een hevige regenbui vult zo’n ondergrondse kom sneller dan het water zijdelings kan wegstromen door de omliggende bodemmatrix. Het resultaat is een tijdelijke, maar krachtige hydrostatische druk op die specifieke plekken waar de ondoorlatende laag de afvoer belemmert.
Bij het blootleggen van de barrière tijdens het ontgraven stroomt de verzadigde laag direct leeg in de lagere delen van de bouwplaats. Dit veroorzaakt onverwachte moddervorming of instabiliteit van taluds die op papier droog hadden moeten blijven. Conventionele bemalingssystemen laten deze geïsoleerde waterbellen vaak ongemoeid, omdat de filters zich meestal in de diepere, freatische lagen bevinden en geen contact maken met de schijnwaterspiegel.
De primaire oorzaak van drijvend grondwater is de aanwezigheid van een slecht doorlatende bodemlaag in een verder goed doorlatend pakket. Geologische gelaagdheid speelt hier de hoofdrol. Infiltrerend hemelwater dat door een poreuze toplaag naar beneden zakt, stuit onvermijdelijk op een weerbarstige hindernis. Denk aan een kleilens, een leemlaag of een dichte oerbank. De verticale weg is geblokkeerd. Omdat de toevoer van neerslag de zijwaartse afvoercapaciteit van de bodem overstijgt, raakt de zone boven de blokkade volledig verzadigd. Het water zit gevangen. Er is geen hydraulische verbinding met het diepere freatische grondwater, waardoor de wet van de communicerende vaten hier niet opgaat.
De gevolgen voor bouwprojecten zijn vaak ingrijpend en treden plotseling op. Tijdens het ontgraven van een bouwput kan dit leiden tot een abrupte uitbraak van water uit de wanden. De taluds worden instabiel. Wat op papier een droge ontgraving leek, verandert door deze schijnwaterspiegel in een onbeheersbare modderstroom. Conventionele bemaling faalt hier vaak; de filters van de bronbemaling zijn meestal gepositioneerd in de diepere, watervoerende lagen en trekken deze geïsoleerde waterbellen niet leeg.
De mechanische belasting op constructies is een ander kritiek punt. Keldermuren en vloeren kunnen te maken krijgen met een hydrostatische druk die aanzienlijk hoger is dan op basis van regionale peilbuisgegevens werd verwacht. Dit zorgt voor:
Het fenomeen is verraderlijk door zijn tijdelijke karakter. Na een periode van droogte lijkt de bodem stabiel, maar een enkele piekbelasting door regenval activeert de drijvende laag opnieuw. De druk loopt op. Het water zoekt de weg van de minste weerstand, vaak direct langs de randen van nieuwe funderingen of kelders.
Een cruciaal onderscheid moet worden gemaakt met hangwater. Waar hangwater door capillaire krachten in de poriën van de bodem wordt vastgehouden en dus niet direct uitstroomt bij een ontgraving, is drijvend grondwater vrij beweeglijk water. Het vult de poriën volledig. Zodra de afsluitende laag wordt doorbroken of de wand van een bouwput wordt vrijgelegd, stroomt dit water direct uit. Het gedraagt zich hydraulisch gezien hetzelfde als freatisch grondwater, maar mist de aansluiting met het diepere waterreservoir.
Het verschil met een gespannen grondwaterspiegel is fundamenteel. Bij gespannen water bevindt de watermassa zich onder een afsluitende laag en staat het onder druk van een hoger gelegen voedingsgebied. Bij drijvend grondwater bevindt het water zich juist op de afsluitende laag. De krachten werken hierdoor andersom; er is sprake van een freatisch vlak op een kunstmatige hoogte.
De kraanmachinist zet de bak in de grond op een terrein dat volgens het grondonderzoek 'droog' is. Op twee meter diepte slaat de sfeer om. Modder. Een vette kleilens van slechts tien centimeter dik houdt het hemelwater van de afgelopen week vast als een ondergrondse badkuip. De bemaling draait volop, maar de filters staan vijf meter diep in de watervoerende zandlaag. Ze zuigen lucht. Ondertussen stroomt de bouwputwand bovenin volledig uit omdat het drijvende grondwater een uitweg vindt. Een klassiek geval van hydraulische ontkoppeling.
Een ander scenario: een nieuwbouwwijk op zandgrond met een diep grondwaterpeil. Na een hevige herfststorm vertonen de kelders plotseling lekkages langs de kimnaden. De bewoners zijn verbijsterd; de officiële peilbuizen in de straat geven immers een stand aan die meters onder de keldervloer ligt. Wat ze niet zien, is de ondoordringbare oerbank die een halve meter onder de tuin ligt. Het regenwater infiltreert, stuit op de bank en verzamelt zich tegen de kelderwand. De lokale hydrostatische druk loopt razendsnel op. Het water 'drijft' op de oerbank en drukt horizontaal tegen de constructie, een belasting waar bij het ontwerp van de waterdichtheid geen rekening mee was gehouden.
Ook bij infra-projecten zorgt dit fenomeen voor hoofdbrekens. Denk aan een verdiepte weg aan de voet van een heuvelrug. Terwijl de regionale grondwaterstand stabiel blijft, kan na smeltende sneeuw een tijdelijke schijnwaterspiegel ontstaan op een ondiepe leemlaag. De taluds, die op papier stabiel zijn, raken verzadigd en beginnen te vloeien. Het water stroomt zijdelings over de leemlaag de weg op, simpelweg omdat de verticale afvoer geblokkeerd is. Het is verraderlijk. Het is lokaal. En het reageert direct op neerslagpieken.
Vroeger was grondwater een eenduidig concept. Men groef een put en waar het water bleef staan, daar lag de spiegel. Punt. Met de opkomst van de moderne geotechniek begin twintigste eeuw kantelde dit beeld. Ingenieurs stuitten bij steeds diepere ontgravingen op hydraulische inconsistenties die niet strookten met de wet van de communicerende vaten. Water dat er niet hoorde te zijn. Het besef dat geologische gelaagdheid — kleilenzen, leemlagen of ijzerhoudende oerbanken — als een verzegeling werkt, leidde tot de eerste formele classificaties in de grondmechanica.
In de naoorlogse bouwperiode versnelde de technische evolutie van het begrip. Waar aannemers voorheen spraken over 'welwater' of simpelweg 'slechte grond', zorgde de introductie van gestandaardiseerde sonderingen en boorstaten voor een wetenschappelijk kader. De schijnwaterspiegel werd een berekenbare factor. De focus verschoof van empirische waarneming tijdens de bouw naar preventieve risicoanalyse in de ontwerpfase. Tegenwoordig is de term diep geworteld in de Eurocode 7. Het is niet langer een verrassing uit de bodem. Het is een juridisch gedefinieerd risico dat de constructeur dwingt verder te kijken dan de regionale peilbuis. De bodem is grillig. De geschiedenis van het begrip weerspiegelt onze groeiende grip op die grilligheid door middel van normering en geavanceerde meettechnieken.