CiCom Engineering bv T.a.v. de heer ing. M. van Teylingen Postbus AA BARNEVELD

Transcriptie

1 CiCom Engineering bv T.a.v. de heer ing. M. van Teylingen Postbus AA BARNEVELD Datum: 3 juli 2014 Kenmerk: KN61A, BRF Betreft: Advisering hei- en sloopwerkzaamheden Sloterweg 700 te Amsterdam Behandeld door: K.R. Bruijn, MSc Geachte heer Van Teylingen, Op 28 mei 2014 is door CiCom Engineering B.V. schriftelijk opdracht verstrekt (uw kenmerk: /MvT/04) voor het uitvoeren van berekeningen en opstellen van een advies voor de voorgenomen sloop- en nieuwbouwwerkzaamheden ter plaatse van de voormalige politie academie aan de Sloterweg 700 te Amsterdam. Het huidige gebouw van de politie academie wordt gesloopt. Er wordt nieuwbouw gepleegd. De sloop- en bouwwerkzaamheden vinden deels plaats binnen de beschermingszone van een secundaire, indirect kerende waterkering. De funderingspalen van de huidige bebouwing worden verwijderd. Binnen de beschermingszone van de waterkering worden de palen op ten laagste 3,0 m beneden maaiveld afgeknipt. Buiten de beschermingszone worden de palen getrokken. Ten behoeve van de nieuwbouw dienen nieuwe heipalen te worden geplaatst. Door Wareco is eerder een rapportage uitgebracht (kenmerk: KN61A RAP , d.d. 2 mei 2014) waarin een analyse is uitgevoerd naar de toetsing van een nieuw dijklichaam ten behoeve van de nieuwbouw. In die rapportage is de stabiliteit van de huidige waterkering bepaald. De resultaten van de stabiliteitsanalyse gelden als uitgangspunt voor onderhavige analyse. Uitgevoerde werkzaamheden Door Fugro B.V. is een analyse uitgevoerd van de effecten van de voorgenomen werkzaamheden op de waterkering. In de analyse zijn drie effecten bepaald: - Het effect van het afknippen van de palen en de bijbehorende ontgraving op de waterkering. - Het effect van de trillingen ten gevolge van het trekken van de palen op de waterkering. - Het effect van de trillingen ten gevolge van het heien van de palen op de waterkering. De resultaten zijn opgenomen in bijlage 1 en zijn hieronder kort samengevat.

2 2 Resultaten Door Waternet is aangegeven dat een afname van de stabiliteit van de waterkering door de werkzaamheden niet toelaatbaar is. In de praktijk zal iedere trilling leiden tot enige afname van de berekende stabiliteit. Dit betekent dat geen enkele trilling toelaatbaar zou zijn. Daarom wordt in de berekeningen als praktisch criterium een maximale afname van de stabiliteit met 5% gehanteerd. Het resultaat van de trillingsrisicoanalyse geeft inzicht in de mate van risico waarin de toetsingscriteria worden overschreden. Hoe met dit risico om dient te worden gegaan, is ter keuze aan de opdrachtgever. Effect afknippen palen Ten behoeve van het afknippen van de palen in de beschermingszone van de waterkering dient ontgraven te worden tot een diepte van maximaal 3,0 m beneden maaiveld. Er is een stabiliteitsberekening gemaakt om de effecten van de ontgraving voor het afknippen van de palen op de waterkering te beoordelen. Hierbij is voor de maatgevende situatie uitgegaan van 3 m ontgraving tot NAP -3,5 m. De afstand van de buitenkruinlijn van de kering tot de ontgraving bedraagt circa 15 m. De conclusies zijn: De ontgraving heeft geen negatieve invloed op de stabiliteit van de kering. De veiligheid ten aanzien van het faalmechanisme piping wordt niet significant nadelig beïnvloed. Het risico op instabiliteit van de waterkering door het afknippen van de palen is voldoende klein. Er is geen afname van de stabiliteit berekend. Effect trekken en heien palen Bij de sloopwerkzaamheden dienen heipalen verwijderd te worden. Binnen de beschermingszone van de waterkering worden de palen afgeknipt. Buiten de beschermingszone worden de palen getrokken. Ten behoeve van de nieuwbouw dienen palen geheid te worden. Ten gevolge van het trekken en heien van de palen kunnen trillingen in de ondergrond ontstaan. Deze trillingen kunnen invloed hebben op de stabiliteit van de waterkering. De invloed van de trillingen door het trekken en heien van de palen op de waterkering zijn bepaald. Er is nog niet bekend wat voor palen en met welke methode getrokken en geheid wordt, daartoe zijn aannames gedaan betreffende de slagkracht en inhei-energie. Mogelijk is de definitieve configuratie van de palen en de werkzaamheden aanleiding voor een aanscherping of bijstelling van de analyse. De conclusies zijn: Er is een aanzienlijk risico op instabiliteit van de waterkering door trillingen ten gevolge van zowel het trekken als het heien van palen op korte afstand van de waterkering. In de huidige situatie, zonder trillingen, is de berekende stabiliteit van de waterkering reeds onvoldoende. Om geen significante afname van de stabiliteit van de waterkering te krijgen mogen de trillingen ter plaatse van de buitenkruin niet meer dan 0,03 g (0,3 mm/s 2 ) bedragen. De invloedszone van de trillingen is bepaald waarbinnen niet getrild of geheid kan worden zonder een aanzienlijk risico op instabiliteit van de waterkering. Een overzichtstekening van de invloedsfeer van de werkzaamheden is weergegeven in bijlage 2. KN61A, BRF

3 3 Op locaties met een afstand groter dan 80 m van de buitenkruinlijn is de invloed van trillingen voldoende klein (overschrijdingskans kleiner dan 1%). Gezien de huidige stabiliteit van de waterkering wordt geadviseerd de omgevingsbeïnvloeding te monitoren. Op locaties met een afstand tussen de 45 m en 80 m is het risico op overschrijding van de trillingssnelheid beperkt (overschrijdingskans 5% tot 25%). Geadviseerd wordt de omgevingsbeïnvloeding te monitoren. Er dient rekening mee gehouden te worden dat mogelijk trillingsreducerende maatregelen dienen te worden genomen, afhankelijk van de monitoringsresultaten. Op locaties met een afstand kleiner dan 45 m (overschrijdingskans meer dan 25%) wordt geadviseerd de palen te plaatsen door middel van een trillingsarm systeem. Het uitvoeren van proeven om de omgevingsbeïnvloeding te bepalen wordt niet doelmatig geacht. Een of enkele proeflocaties geven naar verwachting onvoldoende zekerheid met betrekking tot het risico op instabiliteit. Ten aanzien van het trekken van de palen geldt dat op locaties met een afstand kleiner dan 45 m (overschrijdingskans meer dan 25%) wordt geadviseerd de palen af te knippen, zoals wordt uitgevoerd in de beschermingszone. Het uitvoeren van proeven om de omgevingsbeïnvloeding te bepalen wordt niet doelmatig geacht. Een of enkele proeflocaties geven naar verwachting onvoldoende zekerheid met betrekking tot het risico op instabiliteit. Het risico op instabiliteit van de waterkering ten gevolge van wateroverspanningen door het trekken en heien van de palen is voldoende klein. De stabiliteit van het dijklichaam blijft gelijk. Monitoring omgevingseffecten Aanbevolen wordt de trillingen door het trekken en heien van de palen te monitoren op alle locaties (ook buiten de 80 m contourlijn) in verband met de huidige stabiliteit van het dijklichaam. Hiertoe kunnen bijvoorbeeld trillingsmeters en meetspijkers op de waterkering geplaatst worden. De benodigde monitoring, inclusief grenswaarden en een actieplan dienen te worden vastgelegd in een monitoringsplan. Door het uitvoeren van monitoring wordt inzicht verkregen in de daadwerkelijk optredende trillingen. Op basis van de metingen en het monitoringsplan kunnen de risico s ingeschat worden, zodat het mogelijk is tijdig in te grijpen tijdens de werkzaamheden. Maatregelen ter beperking risico s Om instabiliteit van de waterkering te voorkomen kan bijvoorbeeld worden gedacht aan het verflauwen van het talud of het tijdelijk dempen van de sloot. Hierdoor wordt de stabiliteit van de waterkering vergroot, wat het risico op een afschuiving door het trekken en heien van de palen beperkt. Door middel van monitoring van de effecten kunnen de daadwerkelijke risico s worden ingeschat, zodat het mogelijk is tijdig in te grijpen tijdens de werkzaamheden. KN61A, BRF

4

5 BIJLAGE 1 Resultaten analyse effecten verwijderen en heien palen

6 FUGRO GEOSERVICES B.V. Waterbouw RAPPORT betreffende EFFECTEN VERWIJDEREN EN HEIEN PALEN SLOTERWEG 700 AMSTERDAM Opdrachtnummer: Opdrachtgever : Wareco Adviesbureau Postbus AA AMSTELVEEN Datum grondonderzoek : 28 februari 2014 en 20 maart 2014 Projectleider Opgesteld door Gecontroleerd door : ir. B. Rijneveld : ir. M. Hinborch Adviseur Waterbouw : ir. B. Rijneveld Adviseur Waterbouw VERSIE DATUM OMSCHRIJVING WIJZIGING PARAAF PROJECTLEIDER 1 27 juni FILE: R02v1.doc

7 FUGRO GEOSERVICES B.V. Waterbouw RAPPORT betreffende EFFECTEN VERWIJDEREN EN HEIEN PALEN SLOTERWEG 700 AMSTERDAM Opdrachtnummer: Opdrachtgever : Wareco Adviesbureau Postbus AA AMSTELVEEN Datum grondonderzoek : 28 februari 2014 en 20 maart 2014 Projectleider Opgesteld door Gecontroleerd door : ir. B. Rijneveld : ir. M. Hinborch Adviseur Waterbouw : ir. B. Rijneveld Adviseur Waterbouw VERSIE DATUM OMSCHRIJVING WIJZIGING PARAAF PROJECTLEIDER 1 27 juni FILE: R02v1.doc

8 INHOUDSOPGAVE Blz. 1. INLEIDING Projectomschrijving Werkzaamheden Doelstelling 2 2. GRONDONDERZOEK Algemeen Bodemopbouw 3 3. UITGANGSPUNTEN Beschikbare informatie Waterkering Geometrie Grondparameters (Grond)waterstanden Afknippen palen Trekken palen Heien palen Overige 6 4. EFFECT AFKNIPPEN EN TREKKEN PALEN Trillingsprognose trekken palen Risicoanalyse waterkering Stabiliteit van de waterkering Invloedszone trillingen trekken palen Effect wateroverspanningen Effecten afknippen palen EFFECT HEIEN PALEN Trillingsprognose heien palen Risicoanalyse waterkering Stabiliteit van de waterkering Invloedszone trillingen trekken palen Effect wateroverspanningen CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN Risicoafweging Effect trekken en heien palen Effect afknippen palen Aanbevelingen trekken en heien palen Trillingsreducerende maatregelen LITERATUUR 18 BIJLAGEN Nr. - Rapportage veldonderzoek Rapportage laboratoriumonderzoek Ingemeten dwarsprofielen Trillingsprognoses trekken en heien palen Resultaten stabiliteitsberekeningen

9 1. INLEIDING Op 27 juni 2014 ontving Fugro GeoServices B.V. te Nieuwegein van Wareco te Amstelveen, de opdracht voor het opstellen van een advies betreffende het trekken en heien van palen nabij de Sloterweg 700 te Amsterdam Projectomschrijving Aan de Sloterweg 700 te Amsterdam wordt het huidige gebouw van de politieacademie gesloopt en wordt nieuwbouw gepleegd. Hierbij wordt een bestaande watergang gedempt en de bestaande zaksloot verbonden met de huidige watergang. Hierdoor komt de functie van het dijklichaam ten zuiden van het projectgebied te vervallen. Dit betreft een secundaire, indirect kerende waterkering. Figuur 1-1: Projectgebied aan de Sloterweg te Amsterdam [Bron: opdrachtgever] Verder worden aan de noordkant van het projectgebied werkzaamheden uitgevoerd binnen de beschermingszone van de waterkering. De werkzaamheden bestaan uit het slopen van een R02v1.doc Opdr. : Blz. : 1

10 kelderbak, ontgraven tot circa 0,5 m onder maaiveld versmallen van de bestaande watergang. Daarnaast dienen de palen van de huidige bebouwing verwijderd te worden. Binnen de beschermingszone van de waterkering worden de palen afgeknipt. Hiertoe dient ook ontgraven te worden. Buiten de beschermingszone worden de palen getrokken. Verder dienen palen geheid te worden ten behoeve van de nieuwbouw Werkzaamheden Voor de toetsing van een nieuw gedeelte van de waterkering en de effecten van het slopen van de kelderbak en versmallen van de watergang is eerder onderzoek uitgevoerd door Fugro. Dit heeft bestaan uit grondonderzoek en uitbrengen van advies voor de toetsing van de waterkering en effecten van de werkzaamheden nabij de waterkering. Het onderzoek is gerapporteerd in rapport R01v5, d.d. 30 april Aanvullend op de eerder uitgebrachte rapportage wordt aanvullend advies uitgebracht voor het verwijderen en heien van de palen. Het effect van het afknippen van de palen op de waterkering en het effect van de ontgraving die hiervoor plaatsvindt worden beschouwd. Hiertoe wordt een stabiliteitsanalyse uitgevoerd. Verder worden de effecten van de trillingen ten gevolge van het trekken en heien van de palen op de waterkering beschouwd. Hiervoor worden trillingsrisicoanalyses uitgevoerd. Met behulp van stabiliteitsberekeningen wordt de invloedszone van de trillingen bepaald. Aan de hand hiervan wordt aangegeven op welke afstand van de waterkering de palen normaal verwijderd of geheid kunnen worden en tot waar aanvullende maatregelen genomen dienen te worden Doelstelling Doel van de werkzaamheden is om te komen tot een onderbouwend rapport bij de vergunningsaanvraag bij Waternet voor het trekken en heien van de palen nabij de kering. Hiertoe worden de effecten van deze werkzaamheden op de waterkering beschouwd. Fugro kan niet verantwoordelijk worden gehouden voor het al dan niet verkrijgen van een watervergunning, aangezien het waterschap haar eigen beleid voert R02v1.doc Opdr. : Blz. : 2

11 2. GRONDONDERZOEK 2.1. Algemeen Het grondonderzoek voor dit project heeft bestaan uit: - 2 sonderingen tot 15 m -mv met meting van de plaatselijke wrijvingsweerstand in de kruin van de dijk - 3 handboringen tot 3 m -mv met monstername - 2 handboringen tot 1 m -mv loodrecht op het talud van de dijk met monstername Op de 6 ongeroerde monsters die bij de handboringen gestoken zijn, is het volgende laboratoriumonderzoek uitgevoerd: - Laboratoriumclassificatie - Bepaling volumegewicht en watergehalte Het aangeboden laboratoriumonderzoek om de erosieklasse van de taluds vast te stellen is niet uitgevoerd, aangezien de kade voornamelijk uit zand bestaat. Het is alleen zinvol de erosieklasse te bepalen op kleimonsters. De onderzoekslocaties zijn uitgezet en gewaterpast ten opzichte van RD en NAP. Daarnaast zijn 2 dwarsprofielen van de dijk ingemeten. Dwarsprofiel 1 is aan de noordelijke kant van de projectlocatie en dwarsprofiel 2 aan de zuidelijke kant bij de nieuwe waterkering. De resultaten van het grond- en laboratoriumonderzoek zijn gegeven in bijlage 1 en 2. De ingemeten dwarsprofielen zijn gegeven in bijlage Bodemopbouw Op basis van het grondonderzoek is de bodemopbouw onder de waterkering ter plaatse van de werkzaamheden geschematiseerd. De bodemopbouw is gegeven tabel 2-1. Tabel 2-1: Bodemopbouw ter plaatse van de werkzaamheden (dwarsprofiel 1) Diepte bovenkant laag Bodembeschrijving [m t.o.v. NAP] 0,0 ZAND, antropogeen -2,8 ZAND -4,4 VEEN -5,0 KLEI, siltig -9,0 KLEI -11,0 VEEN, basis -11,5 ZAND, pleistoceen -15,0 Maximaal verkende diepte R02v1.doc Opdr. : Blz. : 3

12 3. UITGANGSPUNTEN 3.1. Beschikbare informatie De volgende informatie is door de opdrachtgever beschikbaar gesteld voor het onderzoek: [1] Peilbesluitkaart projectgebied, Waternet, [2] Matenplan Politieacademie Amsterdam, CiCom Engineering bv, [3] Autocadtekening Inrichtingsplan Politieacademie Amsterdam, CiCom Engineering bv, [4] Dijkbeschermingszone volgens bestemmingsplan, tekening nummer VT-06a, CiCom Engineering bv, Er is telefonisch contact geweest met Waternet (op 25 februari 2014 met dhr. Dijkdrenth) over de uitgangspunten voor de toetsing. De hierbij verkregen informatie is beschreven in onderstaande paragrafen. Verder is de volgende informatie beschikbaar: [5] Peilbesluit Riekerpolder, Hoogheemraadschap Amstel, Gooi en Vecht, Er wordt van uitgegaan dat alle geleverde informatie, uitgangspunten en berekeningen die door derden geleverd worden correct zijn. Fugro is niet verantwoordelijk voor eventuele fouten in de geleverde informatie of in analyses die door Fugro zijn uitgevoerd op basis van de aangeleverde informatie Waterkering De waterkering loopt langs het fietspad Christoffel Plantijnpad aan de westkant van het projectgebied. Aan de zuidkant van het projectgebied loopt de waterkering met een lus in oostelijk richting verder in westelijke richting langs de Sloterweg. De dijk is een secundair indirect kerende boezemwaterkering. Dit betekent dat de kering alleen water keert bij doorbraak van de voorliggende kering. De kering heeft een kade klasse IPO III. De kernzone van de waterkering loopt van teen tot teen van de kering. De beschermingszone loopt tot 40 m aan weerszijden van de kern van de kering (Christoffel Plantijnpad). De werkzaamheden vinden plaats aan de buitendijkse zijde van de waterkering. De minimale afstand van de werkzaamheden tot de buitenkruin van de waterkering bedraagt circa 15 m. Door Waternet is aangegeven dat een afname van de stabiliteit van de waterkering door de werkzaamheden niet toelaatbaar is. In de praktijk zal iedere trilling leiden tot enige afname van de berekende stabiliteit. Dit betekent dat geen enkele trilling toelaatbaar zou zijn. In theorie hebben zelfs werkzaamheden op honderden meters afstand een nadelige invloed op de waterkering, ook al is deze zeer klein. Daarom wordt in de berekeningen als praktisch criterium een maximale afname van de stabiliteit met 5% gehanteerd. Dit is ook ongeveer de nauwkeurigheid van het model van de stabiliteitsberekeningen Geometrie De geometrie van de dijk is gebaseerd op de door Fugro ingemeten dwarsprofielen. Voor de geometrie van de te dempen sloot en ontgraving voor de bouwwerkzaamheden is gebruik gemaakt van de dwarsprofielen in de door de opdrachtgever aangeleverde tekening [3] Grondparameters Op basis van de resultaten van het grondonderzoek zijn het volumegewicht en de sterkteparameters voor de verschillende grondlagen afgeleid, zie tabel R02v1.doc Opdr. : Blz. : 4

13 Het volumiek gewicht van de grond is herleid uit het laboratoriumonderzoek en [NEN , 2011]. De schuifsterkte van de grond is herleid uit tabel 2.b van [NEN , 2011]. Voor de grondlagen waarvan ongeroerde monsters genomen zijn, heeft het in het laboratorium bepaalde volumegewicht als input gediend. De rekenwaarden van de sterkteparameters zijn verkregen door de representatieve waarden te delen door de materiaalfactoren uit [LOR2, 1989] conform [LTVRW, 2007]. Tabel 3-1: Representatieve waarden grondparameters Grondlaag γ / γ sat [kn/m 3 ] c [kpa] Zand, antropogeen 17,0 / 19,0 0 30,0 Klei, antropogeen 16,0 / 16,0 1,0 22,5 Veen 9,5 / 9,5 3,0 15,0 Klei 14,0 / 14,0 2,0 17,5 Klei, siltig 16,0 / 16,0 1,0 22,5 Veen, basis 12,0 / 12,0 3,0 15,0 Zand, pleistoceen 18,0 / 20,0 0 32,5 Opmerkingen: - γ en γ sat = volumiek gewicht; sat = verzadigd - c = effectieve cohesie - ϕ = effectieve hoek van inwendige wrijving 3.5. (Grond)waterstanden Door Waternet is aangegeven dat voor deze secundaire kering geen hydraulische belastingen zijn afgeleid. In overleg met Waternet wordt uitgegaan van de volgende uitgangspunten: - Voor het MHW wordt in uitgegaan van het boezempeil van NAP -0,60 m. - Het polderpeil in het projectgebied aan de binnenzijde van de kering is NAP -1,90 m. - Het polderpeil aan de buitenzijde van de kering is NAP -2,16 m. - De stijghoogte in de eerste zandlaag is NAP -3,5 m [5] Afknippen palen Door Waternet is aangegeven dat de palen binnen de beschermingszone van de waterkering niet getrokken mogen worden om een afschuiving van de dijk te voorkomen. Daarom dienen de palen binnen de beschermingszone afgeknipt te worden. Ter plaatse van de watergang en buiten de bebouwingsgrens worden de palen afgeknipt tot 1 m onder het toekomstige maaiveld. Ter plaatse van de bebouwingsgrens worden de palen afgeknipt tot 3 m onder maaiveld. Het toekomstige maaiveld ligt op NAP -0,5 m. Voor de taluds van de ontgraving wordt uitgegaan van een taludhelling 1v:2h Trekken palen Betonnen palen kunnen getrokken worden met behulp van een trilblok, dat om de paal geklemd wordt. Door de trillingen van het blok worden wateroverspanningen in de ondergrond gegenereerd, zodat weerstand van de grond rond de paal overwonnen wordt en de paal getrokken kan worden. Een andere manier is om eerst een casing rond de paal aan te brengen tot het paalpuntniveau en de paal en casing vervolgens te trekken. Indien palen ϕ [ 0 ] R02v1.doc Opdr. : Blz. : 5

14 met een verzwaarde voet gebuikt zijn, zijn grotere krachten benodigd voor het trekken dan bij normale palen. Het risico van breken van de paal(kop) is dan ook groter. Over de palen die getrokken moeten worden zijn geen gegevens bekend. Op basis van het type gebouw wordt ingeschat dat betonnen palen tot in de eerste draagkrachtige zandlaag zijn gebruikt. Deze zandlaag begint op ca. NAP -11 m. De palen hebben vermoedelijk een lengte van ca. 15 m. De afmetingen van de palen kunnen niet makkelijk ingeschat worden, omdat er geen gegevens over belastingen en aantal palen bekend zijn. Op basis van ervaring wordt ingeschat een trilblok met een slagkracht van 1600 kn benodigd is om ofwel de palen te trekken en/of de casing te installeren en te trekken. De trillingsanalyse wordt gemaakt op basis van dit trilblok. Aangezien er geen gegevens over de te trekken palen bekend zijn, wordt aangeraden bovenstaande uitgangspunten te verifiëren voordat met de werkzaamheden wordt begonnen. Indien de uitgangspunten afwijken wordt aanbevolen de trillingsprognose en de beschouwing van de risico s op de waterkering te herzien voordat wordt begonnen met de uitvoering. Er wordt van uitgegaan dat binnen de beschermingszone van de waterkering de palen niet getrokken, maar afgeknipt worden. De minimale afstand van de buitenkruin van de waterkering tot de te trekken palen bedraagt ca. 30 m op basis van tekening [4] Heien palen Over de palen die geheid gaan worden zijn geen gegevens bekend. Op basis van het type gebouw wordt ingeschat dat betonnen palen tot in de eerste draagkrachtige zandlaag voldoen. Deze zandlaag begint op ca. NAP -11 m. De palen zullen dus een lengte hebben van ca. 15 m. Op basis van ervaring wordt ingeschat een heiblok met hei-energie van 140 knm voldoende is om de palen op diepte te krijgen. De trillingsanalyse wordt gemaakt op basis van dit heiblok. Benadrukt wordt dat dit uitgangspunt niet gebaseerd is op een heianalyse en derhalve geverifieerd moet worden als meer informatie over het palenplan bekend is. Aangezien er geen gegevens over de te heien palen bekend zijn, wordt aangeraden bovenstaande uitgangspunten te verifiëren voordat met de werkzaamheden wordt begonnen. Indien de uitgangspunten afwijken wordt aanbevolen de trillingsprognose en de beschouwing van de risico s op de waterkering te herzien voordat wordt begonnen met de uitvoering Overige - Voor maatgevende omstandigheden wordt conform [LTVRW, 2007] uitgegaan van een ongedraineerde bovenbelasting van 13 kn/m 2 over een breedte van 2,5 m. Aangezien op de kering alleen een fietspad ligt, hoeft geen rekening te worden gehouden met zwaar verkeer (15 kn/m 2 ). - De stabiliteitsfactor voor een kade klasse IPO III dient bij rekenwaarden voor de grondparameters te voldoen aan een stabiliteitsfactor van F.S. 0,90. Indien instabiliteit niet gerelateerd is aan MHW, wordt uitgegaan van een 0,9 maal lagere veiligheidsfactor van F.S. 0,81. - Bezwijkmechanismen worden doorgerekend conform de Leidraad toetsen op veiligheid regionale waterkeringen [LTVRW, 2007]. - In de stabiliteitsberekeningen wordt uitgegaan van een minimale diepte van de glijcirkel van 1,0 m R02v1.doc Opdr. : Blz. : 6

15 4. EFFECT AFKNIPPEN EN TREKKEN PALEN Bij de sloopwerkzaamheden dienen heipalen verwijderd te worden. Binnen de beschermingszone van de waterkering worden de palen afgeknipt. Buiten de beschermingszone worden de palen getrokken. Ten gevolge hiervan kunnen trillingen in de ondergrond ontstaan. Deze trillingen kunnen invloed hebben op de stabiliteit van de waterkering. In dit hoofdstuk wordt een analyse uitgevoerd waarbij de invloed van de trillingen door het trekken van de palen en van het afknippen van de palen op de waterkering wordt beschouwd Trillingsprognose trekken palen Voor het trekken van de palen is een trillingsprognose gemaakt op basis van de 2 e druk van CUR-publicatie 166 Damwandconstructies [CUR 166_2, 1994] en op basis van opgedane ervaringen bij projecten met vergelijkbare grondcondities. De prognose is gegeven in bijlage 4. De prognose is uitgevoerd voor een trilblok met een slagkracht van 1600 kn. Ter vergelijking is de trillingsanalyse ook uitgevoerd voor een lichter trilblok met een slagkracht van 800 kn. De resultaten zijn gegeven in de grafieken in figuur 4-1 en figuur 4-2. Trillingsprognose trillen 1600 kn Trillingssnelheid [mm/s] 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Afstand tot trillingsbron [m] Versnelling [g] 50% 75% 95% 99% η99% Figuur 4-1: Trillingsintensiteit versus afstand, slagkracht trilblok 1600 kn R02v1.doc Opdr. : Blz. : 7

16 Trillingsprognose trillen 800 kn Trillingssnelheid [mm/s] 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Afstand tot trillingsbron [m] Versnelling [g] 50% 75% 95% 99% η99% Figuur 4-2: Trillingsintensiteit versus afstand, slagkracht trilblok 800 kn 4.2. Risicoanalyse waterkering De invloed van de trillingen ten gevolge van het trekken van de palen manifesteert zich op twee wijzen. Ten eerste kan er door de trillingen een wateroverspanning in de lagen onder de grondwaterstand optreden. Daarnaast kan een versnelling van het grondmassief invloed hebben op de stabiliteit Stabiliteit van de waterkering Voor het bepalen van de risico s van de trillingen door het trekken van de palen op de waterkering zijn stabiliteitsberekeningen gemaakt. Hiervoor is de methode Bishop gehanteerd, waarbij de trillingen als een uniforme horizontale versnelling op het grondmassief zijn gemodelleerd. De stabiliteit van de waterkering in de huidige situatie zonder trillingen bedraagt F.S. = 0,63. Een ondiep glijvlak door het talud van de watergang is hierbij maatgevend. Een afname van maximaal 5% leidt tot een toelaatbare stabiliteitsfactor van F.S. = 0,60. De trilling waarbij de stabiliteitsfactor van de waterkering F.S. = 0,60 bedraagt is bepaald. Dit leidt tot een maximaal toelaatbare trilling van 0,03 g (0,3 m/s 2 ) ter plaatse van de buitenkruin van de waterkering. In de praktijk wordt als vuistregel vaak gehanteerd dat de invloed van trillingen in de orde van 0,5 m/s 2 tot 1,0 m/s 2 toelaatbaar wordt geacht. De berekende grenswaarde is dus lager dan deze vuistregel, wat gezien de lage berekende stabiliteitsfactor ook verdedigbaar is. Hierbij moet worden opgemerkt dat de verhouding tussen de golflengte van de trilling en de lengte van het afschuiving van belang is. Alleen indien de omvang van de afschuiving ongeveer gelijk is aan een halve golflengte treedt in de gehele afschuiving een versnelling in dezelfde richting op. In andere gevallen treden er binnen de afschuiving versnellingen in tegengestelde richting op, waardoor de invloed van de trilling afneemt. De golfsnelheid is gelijk aan het quotiënt van de voortplantingssnelheid en de frequentie. Bij hoogfrequent trillen bedraagt de dominante frequentie van de trillingen ca. 30 tot 40 Hz en voor grond ligt de voortplantingssnelheid in de range van 50 tot 200 m/s (veen tot vast zand). Hieruit volgt dat de golflengte ca. 1,5 tot 7 m bedraagt en een halve golflengte dus ca. 0,7 tot 3,5 m. Dit betekent dat de versnellingen vooral invloed hebben op relatief kleine glijcirkels. Daarnaast is R02v1.doc Opdr. : Blz. : 8

17 sprake van dynamische effecten, waarbij de versnellingen slechts gedurende korte tijd optreden, zodat een plotselinge afschuiving niet te verwachten is, maar instabiliteit zich manifesteert door een minimale verschuiving bij iedere trilling. Bij de stabiliteitsberekeningen is geen rekening gehouden met een verkeersbelasting op de boezemkade. Tijdens het uitvoeren van de werkzaamheden dient de kering dus ook niet gebruikt te worden door zwaar verkeer om extra belasting van de kering te voorkomen. Aangezien op de kering alleen een fietspad ligt wordt niet verwacht dat dit een probleem is. De resultaten van de stabiliteitsberekening zonder en met invloed van trillingen zijn gegeven in bijlage Invloedszone trillingen trekken palen Uit de stabiliteitsberekeningen blijkt dat een maximale trilling van 0,03 g (0,3 m/s 2 ) ter plaatse van de buitenkruin van de waterkering toelaatbaar is. Voor verschillende overschrijdingskansen is op basis van de grafieken uit de trillingsprognose de afstand tot de trillingsbron bepaald waarbij deze trilling optreedt, zie tabel 4-1. De invloedszones zijn gegeven voor een trilblok met een slagkracht van 1600 kn en 800 kn. Hierbij dient de afstand te worden aangehouden vanaf de buitenkruinlijn van de waterkering, waar het maatgevende glijvlak ligt. Tabel 4-1: Invloedszone trillingen voor verschillende overschrijdingskansen Overschrijdingskans Slagkracht trilblok [kn] Invloedszone* [m] 1% % % % % % % % * Afstand vanaf de buitenkruinlijn van de waterkering waarbuiten het risico voor de waterkering voldoende klein is Effect wateroverspanningen Naast de trillingen is ook het effect van wateroverspanningen beschouwd door middel van stabiliteitsberekeningen. Voor de waterspanningstoename in cohesieve (klei/veen) lagen ten gevolge van trillingen zijn geen berekeningsmodellen beschikbaar, maar op basis van ervaring van andere projecten blijkt dat deze ca. 30 kpa op 1,5 m en ca. 7,5 kpa op 5 à 10 m afstand kan bedragen. Dit zijn indicatieve waarden die met monitoring geverifieerd dienen te worden. Indien deze waarden geëxtrapoleerd worden naar een afstand van 15 m, waarop de dichtstbijzijnde werkzaamheden plaatsvinden, resulteert dit in een wateroverspanning van ca. 3 kpa (30 cm waterkolom) ter plaatse van de waterkering. De wateroverspanning is in de stabiliteitsberekeningen meegenomen in de klei- en veenlagen. Uit de trillingsrisicoanalyse blijkt dat de waterkering buiten de invloedszone ligt waarbinnen verdichting van zandlagen door trillingen optreedt, zelfs voor zeer losgepakte zandlagen. In de zandige toplagen is dus geen wateroverspanning meegenomen R02v1.doc Opdr. : Blz. : 9

18 Tabel 4-2: Stabiliteit bij te verwachten wateroverspanning Situatie Wateroverspanning Stabiliteit [kpa] Huidige situatie zonder wateroverspanning - 0,63 Met wateroverspanning 3 0,63 Uit de berekeningen blijkt dat de wateroverspanning geen significante invloed heeft op de berekende maatgevende stabiliteitsfactor. Dit komt doordat het maatgevende glijvlak ondiep in de zandige toplagen ligt. De wateroverspanning in de dieper gelegen klei- en veenlagen heeft dus geen invloed op het maatgevende glijvlak. Voor glijvlakken die wel door de diepere klei- en veenlagen lopen, is de berekende stabiliteitsfactor hoger dan de eis van F.S. 0,81. Het risico op een afschuiving door wateroverspanningen ten gevolge van het trekken van de palen is dus voldoende klein Effecten afknippen palen Ten behoeve van het afknippen van de palen in de beschermingszone van de waterkering dient ontgraven te worden. Deze ontgraving kan invloed hebben op de macrostabiliteit van de waterkering en op het faalmechanisme piping. Daarnaast kunnen door het afknippen van de palen trillingen ontstaan. Macrostabiliteit buitenwaarts Er is een stabiliteitsberekening gemaakt om de effecten van de ontgraving voor het afknippen van de palen op de waterkering te beoordelen. Hierbij is voor de maatgevende situatie uitgegaan van 3 m ontgraving tot NAP -3,5 m. De afstand van de buitenkruinlijn van de kering tot de ontgraving bedraagt circa 15 m. De berekende stabiliteitsfactor in de situatie met de ontgraving bedraagt F.S. = 0,63. Dit is hetzelfde als in de huidige situatie. Uit de stabiliteitsberekening blijkt dus dat de ontgraving geen negatieve invloed heeft op de stabiliteit van de kering. Het resultaat van de stabiliteitsberekening is gegeven in bijlage 5. Alleen de stabiliteit van de waterkering met de ontgraving is beoordeeld. De stabiliteit van de ontgraving zelf is niet getoetst. Piping De ontgraving voor het afknippen van de palen vindt plaats aan de buitendijkse zijde van de waterkering. De ontgraving kan dus effect hebben op het intredepunt voor piping en leiden tot een verminderde intredeweerstand, dus een grotere kans op piping. De ontgraving vindt echter in de cohesieve (klei/veen) toplaag plaats en reikt niet tot aan de watervoerende zandlagen. Daardoor wordt geen intredepunt bij de ontgraving gecreëerd en wordt de veiligheid ten aanzien van het faalmechanisme piping niet significant nadelig beïnvloed. Trillingen Bij het afknippen van de palen kunnen trillingen ontstaan welke een negatief effect op de stabiliteit van de waterkering kunnen hebben. Deze trillingen zullen vergelijkbaar zijn met trillingen door sloopwerkzaamheden. Er zijn geen modellen beschikbaar om de invloedszone van deze trillingen exact te bepalen. Op basis van ervaring bij soortgelijke projecten kan echter gesteld worden dat invloedszone van trillingen door sloopwerkzaamheden maximaal 10 à 15 m bedraagt. Buiten deze zone zijn de trillingen over het algemeen verwaarloosbaar. De minimale afstand van de werkzaamheden tot de waterkering bedraagt circa 15 m. Hiermee ligt de waterkering voldoende ver uit de invloedszone waarbinnen trillingen door het afknippen van de palen een risico op kunnen leveren. Het risico op instabiliteit van de waterkering door de het afknippen van de palen is dus voldoende klein R02v1.doc Opdr. : Blz. : 10

19 5. EFFECT HEIEN PALEN Ten behoeve van de nieuwbouw dienen palen geheid te worden. Ten gevolge hiervan kunnen trillingen in de ondergrond ontstaan. Deze trillingen kunnen invloed hebben op de stabiliteit van de waterkering. In dit hoofdstuk wordt een analyse uitgevoerd waarbij de invloed van de trillingen door het heien van de palen op de waterkering wordt beschouwd Trillingsprognose heien palen Voor het trekken van de palen is een trillingsprognose gemaakt op basis van de 2 e druk van CUR-publicatie 166 Damwandconstructies [CUR 166_2, 1994] en op basis van opgedane ervaringen bij projecten met vergelijkbare grondcondities. De prognose is gegeven in bijlage 4. De prognose is uitgevoerd voor een heiblok met een hei-energie van 140 knm. Ter vergelijking is de trillingsanalyse ook uitgevoerd voor een lichter heiblok met een hei-energie van 70 knm. De resultaten zijn gegeven in de grafieken in figuur 5-1 en figuur 5-2. Trillingsprognose heien 140 knm Trillingssnelheid [mm/s] 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Afstand tot trillingsbron [m] Versnelling [g] 50% 75% 95% 99% η99% Figuur 5-1: Trillingsintensiteit versus afstand, energie heiblok 140 knm R02v1.doc Opdr. : Blz. : 11

20 Trillingsprognose heien 70 knm Trillingssnelheid [mm/s] 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Afstand tot trillingsbron [m] Versnelling [g] 50% 75% 95% 99% η99% Figuur 5-2: Trillingsintensiteit versus afstand, energie heiblok 70 knm 5.2. Risicoanalyse waterkering De invloed van de trillingen ten gevolge van het heien van de palen manifesteert zich op twee wijzen. Ten eerste kan er door de trillingen een wateroverspanning in de lagen onder de grondwaterstand optreden. Daarnaast kan een versnelling van het grondmassief invloed hebben op de stabiliteit Stabiliteit van de waterkering Op basis van de stabiliteitsberekeningen voor de invloed van het trekken van de palen ( 4.2.1) bedraagt de maximaal toelaatbare trilling door het heien van de palen ter plaatse van de buitenkruin van de waterkering 0,03 g (3 mm/s 2 ). Hierbij moet worden opgemerkt dat de verhouding tussen de golflengte van de trilling en de lengte van het afschuiving van belang is. Alleen indien de omvang van de afschuiving ongeveer gelijk is aan een halve golflengte treedt in de gehele afschuiving een versnelling in dezelfde richting op. In andere gevallen treden er binnen de afschuiving versnellingen in tegengestelde richting op, waardoor de invloed van de trilling afneemt. De golfsnelheid is gelijk aan het quotiënt van de voortplantingssnelheid en de frequentie. Bij heien bedraagt de dominante frequentie van de trillingen ca. 10 tot 15 Hz en voor grond ligt de voortplantingssnelheid in de range van 50 tot 200 m/s (veen tot vast zand). Hieruit volgt dat de golflengte ca. 3,5 tot 20 m bedraagt en een halve golflengte dus ca. 1,7 tot 10 m. Dit betekent dat de versnellingen met name invloed hebben op relatief kleine glijcirkels. Daarnaast is sprake van dynamische effecten, waarbij de versnellingen slechts gedurende korte tijd optreden, zodat een plotselinge afschuiving niet te verwachten is, maar instabiliteit zich manifesteert door een minimale verschuiving bij iedere trilling Invloedszone trillingen trekken palen Uit de stabiliteitsberekeningen blijkt dat een maximale trilling van 0,03 g (3 mm/s 2 ) ter plaatse van de buitenkruin van de waterkering toelaatbaar is. Voor verschillende overschrijdingskansen is op basis van de grafieken uit de trillingsprognose de afstand tot de R02v1.doc Opdr. : Blz. : 12

21 trillingsbron bepaald waarbij deze trilling optreedt, zie tabel 5-1. De invloedszones zijn gegeven voor een heiblok met een hei-energie van 140 knm en 70 knm. Hierbij dient de afstand te worden aangehouden vanaf de buitenkruinlijn van de waterkering, waar het maatgevende glijvlak ligt. Tabel 5-1: Invloedszone trillingen voor verschillende overschrijdingskansen Overschrijdingskans grenswaarden Energie heiblok [knm] Invloedszone* [m] 1% % % % % % % % * Afstand vanaf de buitenkruinlijn van de waterkering waarbuiten het risico voor de waterkering voldoende klein is Effect wateroverspanningen Naast de trillingen is ook het effect van wateroverspanningen van belang. Voor de waterspanningstoename in cohesieve (klei/veen) lagen ten gevolge van heien zijn geen berekeningsmodellen beschikbaar. De wateroverspanning zal echter vergelijkbaar zijn met die ten gevolge van het trekken van de palen. Op basis van de berekeningen voor het effect van waterspanningen ten gevolge van het trekken van de palen ( 4.2.3) is het risico op een afschuiving door wateroverspanningen ten gevolge van het heien van de palen dus voldoende klein R02v1.doc Opdr. : Blz. : 13

22 6. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN Aan de Sloterweg 700 te Amsterdam wordt het huidige gebouw van de politieacademie gesloopt en wordt nieuwbouw gepleegd. Hiertoe worden werkzaamheden uitgevoerd binnen de beschermingszone van de nabijgelegen waterkering. De werkzaamheden bestaan uit het afknippen en trekken van oude palen en heien van nieuwe palen. Het effect van deze werkzaamheden op veiligheid van de waterkering is beschouwd door middel van een stabiliteitsanalyse en een trillingsrisicoanalyse Risicoafweging Het resultaat van de trillingsrisicoanalyse geeft inzicht in de mate van risico waarin de toetsingscriteria worden overschreden. Hoe met dit risico om moet worden gegaan is ter keuze aan de opdrachtgever en is afhankelijk van economische factoren. Hierbij kan de volgende afweging worden gemaakt, uitgaande van de geprognosticeerde overschrijdingskansen ter voorkoming van schade: Overschrijdingskans kleiner dan 1%: in de huidige praktijk wordt het risico van overschrijding aanvaardbaar klein geacht. De risico s voor de omgeving zijn nihil en kans op stagnatie van voortgang van het werk zijn beperkt; Overschrijdingskans 1% tot 5%: in de huidige praktijk wordt het risico van overschrijding vaak geaccepteerd, waarbij trillingsreducerende maatregelen overwogen worden en ingezet worden indien dit nodig blijkt; Overschrijdingskans 5% tot 25%: in de huidige praktijk wordt het risico van overschrijding vaak geaccepteerd, waarbij trillingsreducerende maatregelen worden ingezet. Daarnaast dient rekening gehouden te worden met het eventueel toepassen van een trillingsvrij of - arm inbrengsysteem (indien grenswaarden (dreigen te) worden overschreden). De omvang van het invloedsgebied en daarmee de grootte van de overschrijdingskans is te reduceren door het uitvoeren van hei- en of trilproeven. Met deze proeven wordt inzicht verkregen in de optredende trillingsintensiteiten; Overschrijdingskans meer dan 25%: geadviseerd wordt af te zien van het heien/trillend inbrengen of trekken van de palen en een volledig trillingsarm systeem te kiezen Effect trekken en heien palen Uit een trillingsrisicoanalyse blijkt dat er een aanzienlijk risico is op instabiliteit van de waterkering door trillingen ten gevolge van zowel het trekken als het heien van palen op korte afstand van de waterkering. In de huidige situatie, zonder trillingen, is de berekende stabiliteit van de waterkering reeds onvoldoende. Uit de berekeningen blijkt dat de stabiliteitsfactor van de waterkering met F.S. = 0,63 in de huidige situatie al niet voldoet aan de eis van F.S. = 0,81 voor de uitvoeringssituatie. Hierbij is een ondiep glijvlak door het buitentalud van de waterkering maatgevend. Om geen significante afname van de stabiliteit van de waterkering te krijgen mogen de trillingen ter plaatse van de buitenkruin niet meer dan 0,03 g (3 mm/s 2 ) bedragen. Voor deze trilling is de invloedszone bepaald, waarbinnen niet getrild of geheid kan worden zonder een aanzienlijk risico op instabiliteit van de waterkering. De resultaten zijn gegeven in tabel 6-1 voor verschillende overschrijdingskansen en energieniveau s van het tril- en heiblok R02v1.doc Opdr. : Blz. : 14

23 Tabel 6-1: Invloedszone trillingen voor verschillende overschrijdingskansen Overschrijdingskans grenswaarden Slagkracht trilblok [kn] Trekken palen Invloedszone* [m] Energie heiblok [knm] Heien palen Invloedszone* 1% % % % % % % % * Afstand vanaf de buitenkruinlijn van de waterkering waarbuiten het risico voor de waterkering voldoende klein is Uitgaande van een slagkracht en hei-energie van respectievelijk 1600 kn en 140 knm geldt: - Op een afstand groter dan 80 m is de invloed van de trillingen voldoende klein en kan geheid en getrild worden; - Op een afstand kleiner dan 80 m dient een trillingsarm systeem te worden ingezet. Als alternatief kan worden overwogen: o Indien op een afstand kleiner dan 80 m (maar groter dan 45 m) geheid of getrild moet worden wordt geadviseerd om de trillingen ter plaatse van de waterkering te monitoren en beheersmaatregelen paraat te houden. Als beheersmaatregelen kan gedacht worden aan het inzetten van trillingsreducerende maatregelen of het alsnog overstappen op een trillingsvrij of -arm systeem. Hiervoor dient een monitoringsplan te worden opgesteld; o Indien op een afstand kleiner dan 45 m geheid of getrild moet worden wordt geadviseerd om een hei- en trilproef uit te voeren om de invloed op de waterkering nauwkeuriger te bepalen. Bij deze proef dient uitgebreid gemonitord te worden, zodat (1) de stabiliteit van de waterkering nauwkeurig vastgelegd kan worden en instabiliteit voorkomen kan worden en (2) voldoende informatie kan worden verzameld om de grenswaarden voor de verdere werkzaamheden te bepalen. Gerealiseerd moet worden dat het resultaat van de proef kan zijn dat alsnog een trillingsarm systeem ingezet dient te worden, zeker op korte afstand van de waterkering (minder dan 20 m). Indien een lichter hei- of trilblok toegepast wordt kunnen de hierboven gegeven afstanden aangepast worden op basis van tabel 6-1. Uit een stabiliteitsberekening blijkt dat het risico op instabiliteit van de waterkering ten gevolge van wateroverspanningen door het trekken en heien van de palen voldoende klein is. De werkzaamheden vinden voldoende ver van de waterkering af plaats, zodat de wateroverspanningen geen significant effect hebben Effect afknippen palen Ten behoeve van het afknippen van de palen in de beschermingszone van de waterkering dient ontgraven te worden. Uit een stabiliteitsberekening blijkt dat de ontgraving geen significante invloed heeft op de stabiliteit van de waterkering en op het faalmechanisme piping. Verder ligt de waterkering voldoende ver uit de invloedszone waarbinnen trillingen [m] R02v1.doc Opdr. : Blz. : 15

24 door het afknippen van de palen een risico op kunnen leveren. Het risico op instabiliteit van de waterkering door de het afknippen van de palen is dus voldoende klein Aanbevelingen trekken en heien palen De trillingsrisicoanalyse laat zien dat er een aanzienlijk risico is op instabiliteit van de waterkering door trillingen ten gevolge van het trekken en heien van de palen. Aangezien nog niet bekend is wat voor palen en met welke methode getrokken en geheid wordt, wordt aanbevolen de trillingsanalyse te herzien zodra dit bekend is. Mogelijk biedt dit ruimte voor een aanscherping van de analyse. Vooralsnog wordt aanbevolen de palen, indien mogelijk, tot 80 m afstand van de waterkering te verwijderen en in te brengen met een trillingsarme methode. Een andere optie is om een instabiliteit van de waterkering te voorkomen door bijvoorbeeld het verflauwen van het talud of het tijdelijk dempen van de sloot. Hierdoor wordt de stabiliteit van de waterkering vergroot, wat het risico op een afschuiving door het trekken en heien van de palen beperkt. Overwogen kan worden om te starten met het trekken van een proefpaal door te trillen, waarbij de trillingen, waterspanningen en vervormingen worden gemeten. Indien dit leidt tot onacceptabel grote effecten op de waterkering kan alsnog worden overgestapt op andere manier van het verwijderen van de palen. Bedacht moet worden dat de kans aanzienlijk is dat een dergelijke overstap nodig is. Voor het heien van de palen kan overwogen worden eerst een proefpaal te slaan en de trillingen, waterspanningen en vervormingen te meten. De meetresultaten kunnen mogelijk leiden tot een aanscherping van de trillingsrisicoanalyse. Indien gekozen wordt voor het trekken of heien van een proefpaal dient hiervoor eerst een monitoringsplan opgesteld te worden. Tenzij voor een trillingsarme methode wordt gekozen, wordt aanbevolen de trillingen door het trekken van de palen te monitoren. Hiertoe kunnen bijvoorbeeld trillingsmeters en meetspijkers op de waterkering geplaatst worden. De benodigde monitoring, inclusief grenswaarden en een actieplan dient te worden vastgelegd in een monitoringsplan. Door het uitvoeren van monitoring wordt inzicht verkregen in de daadwerkelijk optredende trillingen. Op basis van de metingen en het monitoringsplan kunnen de risico s ingeschat worden, zodat het mogelijk is tijdig in te grijpen tijdens de werkzaamheden Trillingsreducerende maatregelen Hieronder wordt een aantal trillingsreducerende maatregelen gegeven die kunnen worden toegepast bij het trekken en heien van de palen. Trekken palen Voor trillen zijn de volgende reducerende maatregelen toe te passen: Een zwaarder trilblok (met een gereduceerde instelling), zodat de palen zo snel mogelijk getrokken worden en de grond verweekt blijft. Bij vastlopen als gevolg van een te licht blok wordt de grond in de omgeving verdicht en neemt de trillingshinder sterk toe. Hanteren van een hoogfrequent trilblok. De eigenfrequenties van de meeste grondsoorten liggen in de range van 5 tot 20 Hz. Dit houdt in dat naarmate de frequentie van de opgelegde beweging door het trilblok verder boven deze range komt te liggen, de opgewekte trillingen sterker zullen worden gedempt. Doorgaans geven hoogfrequente (40 Hz) trilblokken minder trillingen in de omgeving dan laagfrequente (< 25 Hz) R02v1.doc Opdr. : Blz. : 16

25 trilblokken. Bij hoogfrequente trillingen is de materiaaldemping als functie van de absolute afstand groter. Hanteren van een variabel excentrisch moment. Dan wordt de kritieke range van 5 tot 20 Hz, tijdens het opstarten en stoppen van het trilblok, vloeiend doorlopen. Heien palen Voor heien de volgende reducerende maatregelen toe te passen: Instelling energieniveau (valhoogte) heiblok en keuze heiblok: door tijdelijk met een verlaagde valhoogte te heien wordt verwacht dat de opgewekte trillingsintensiteiten lager zullen zijn. Er moet wel voor gewaakt worden dat het blok niet gaat stuiteren. In sommige gevallen kan gekozen worden voor een zwaarder blok, waarbij geheid wordt met een geringe valhoogte, of voor het hanteren van een dieselblok in plaats van een hydraulisch blok. Voorboren / voorwoelen van de grond (bij een toplaag en / of tussenlaag): de diameter van de avegaar dient minimaal zo groot te zijn als de equivalente diameter van de paal. Van belang is dat niet te veel paallocaties voorgeboord / voorgewoeld worden voordat de palen worden geheid, aangezien door het heien de geroerde grond opnieuw verdicht wordt. Fluïderen van de grond nabij de paalpunt (niet bij prefab palen): Hierbij worden bij een zorgvuldige uitvoering wateroverspanningen gecreëerd in het korrelskelet zonder dat verstoring van de grond optreedt. Onder hoge druk met een laag debiet wordt aan de punt water in de grond gespoten. Hiertoe zijn aan de paalpunt leidingen met injectieopeningen gelast. Bij een correcte uitvoering zal bij fluïdatie maar een zeer beperkte verstoring van het korrelskelet optreden. Er zal geen gronduitspoeling optreden. Toepassen geringere paaldiameter: bij het toepassen van kleinere paaldiameters zal het benodigde energieniveau lager zijn en daarmee de opgewekte trillingsintensiteiten. Toepassen trillingsarm paalsysteem: dit zijn voornamelijk de geschroefde in de grond gevormde paalsystemen, zoals avegaarpalen, Fundex- of DPA-palen of gelijkwaardig, echter inwendig geheide buispalen zijn ook te overwegen R02v1.doc Opdr. : Blz. : 17

26 7. LITERATUUR [CUR 166_2, 1994] [CUR 166_6, 2012] [NEN , 2011] [LTVRW, 2007] [ALTVRW, 2010] CUR-publicatie 166 (2e druk), Damwandconstructies, stichting CURNET, Gouda, november 1994 CUR-publicatie 166 (6e druk), Damwandconstructies, stichting CURNET, Gouda, november 2012 Geotechnisch ontwerp van constructies Deel 1, algemene regels, december Leidraad toetsen op veiligheid regionale waterkeringen, Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA), Addendum op de Leidraad toetsen op veiligheid regionale waterkeringen, Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA), [LOR2, 1989] Leidraad voor het ontwerpen van rivierdijken Deel 2 Benedenrivierengebied, Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW), [TRW, 2004] [TRWG, 2001] [ATRWG, 2007] [TRZ, 1999] [VTV, 2006] Technisch Rapport Waterspanningen bij dijken, Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW), september Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW), juni Addendum bij het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, Expertise Netwerk Waterveiligheid (ENW), Technisch Rapport Zandmeevoerende wellen (TRZ), Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW), maart Voorschrift Toetsen op Veiligheid Primaire Waterkeringen, Ministerie van Verkeer en Waterstaat, september R02v1.doc Opdr. : Blz. : 18

27 BIJLAGE 1 RAPPORTAGE VELDONDERZOEK Fugro project Nr.: R02v1 Opdr. : Bijl. : 1

28 FUGRO GEOSERVICES B.V. RAPPORTAGE GEOTECHNISCH VELDWERK Project Toetsing dijklichaam Sloterweg 700 Amsterdam Opdrachtgever Opgesteld door Wareco Adviesbureau Postbus AA AMSTELVEEN F. de Valk Gecontroleerd door J.A. Laboyrie Projectleider Documentnaam B. Rijneveld _21.KR01_V2.doc Opdrachtnummer Datum rapportage 25 maart 2014 Uitvoeringsperiode 28 februari 2014 Deze rapportage bevat de resultaten van het geotechnisch veldwerk dat ten behoeve van bovengenoemd project door Fugro GeoServices B.V. is uitgevoerd. De gerapporteerde resultaten van dit onderzoek mogen slechts worden gehanteerd voor het doel zoals in de opdracht is beschreven. Tot deze rapportage behoren de volgende bijlagen: - Situatietekening 1 - Sonderingen DKM1 en DKM2 - Veldboorstaten HB1 t/m HB5 - Continu Elektrisch Sonderen - Legenda Terreinproeven en Grondsoorten 1. GEOTECHNISCH VELDWERK Het geotechnisch veldwerk voor dit project heeft bestaan uit: - 2 sonderingen met meting van de plaatselijke wrijvingsweerstand; - 5 handboringen. Voor een verklaring van de op de situatietekening gebruikte tekens en symbolen wordt verwezen naar de bijlage "Legenda Terreinproeven en Grondsoorten". 2. COORDINATEN EN HOOGTE VAN ONDERZOEKSPUNTEN De hoogte en de coördinaten van de onderzoekslocaties DKM2, HB4 en HB5 zijn bepaald in NAP en RD. De maximale afwijking van de meting van de coördinaten bedraagt 10 cm, de maximale afwijking van de meting van de hoogte bedraagt 5 cm. Het uitzetten en inmeten van de onderzoekslocaties DKM1, HB1, HB2 en HB3 is uitgevoerd ten opzichte van NAP waarbij gebruik is gemaakt van een waterpasinstrument en een meetband. De maximale afwijking van de meting van de coördinaten bedraagt 25 cm, de maximale afwijking van de meting van de hoogte bedraagt 5 cm _21.KR01_V2.doc Opdr. : Blz. : 1

29 FUGRO GEOSERVICES B.V. Tijdens de uitvoering van het onderzoek is de puthoogte ingemeten op NAP -0,66 m. De hoogtebepaling van de onderzoekslocaties is uitgevoerd met als doel de bodemopbouw te refereren aan een vaste referentiehoogte. Deze gegevens zijn niet geschikt voor andere doeleinden dan dit onderzoek. De bijgevoegde situatietekening is gebruikt voor het aangeven van de onderzoekslocaties. 3. SONDEREN Het sonderen is uitgevoerd conform de vigerende richtlijnen en de NEN-EN-ISO Een beschrijving van de gevolgde meet- en registratiemethode is gegeven in de bijlage "Continu Elektrisch Sonderen". Wanneer de sonderingen gebruikt worden voor de toetsing van geotechnische constructies dient de aard en omvang van het grondonderzoek te voldoen aan van NEN BOREN Het boorwerk is handmatig uitgevoerd. Bij het handboren wordt doorgaans gebruik gemaakt van een edelmanboor (cohesieve gronden, klei, veen) en een handpuls (niet cohesieve grond, zand). De werkzaamheden zijn uitgevoerd conform de NEN-EN-ISO Tijdens het boren zijn geroerde monsters genomen en in het veld geclassificeerd. Als er laboratoriumonderzoek volgt na het veldwerk, worden in het laboratorium de monsters extra gedetailleerd geclassificeerd. Bij eventuele verschillen tussen de veld- en laboratoriumclassificatie, is de laboratoriumclassificatie bepalend. De classificatie van de grond is uitgevoerd conform NEN De ongeroerde monstername bij het handboren heeft plaatsgevonden door met Van der Horst steekapparaat een steekbus te slaan. De steekbussen zijn dunwandige metalen bussen met een diameter van 70 mm en een lengte van 400 mm Handboringen HB6 en HB7 zijn uitgevoerd door derden. 5. (GROND)WATERSTAND Het peil van een nabijgelegen open water is gedurende het grondonderzoek bepaald op NAP -1,91 m en is vermeld op de situatietekening. Deze waterstand is een eenmalige opname en bedoeld als een oriënterend gegeven. Tijdens de uitvoering van het grondonderzoek is de grondwaterstand in de boorgaten aangetroffen op 1,0 m tot 1,6 m beneden maaiveld, hetgeen overeenkomt met circa NAP -1,6 m tot NAP -2,1 m. Deze grondwaterstand is een eenmalige opname en bedoeld als een oriënterend gegeven. De grondwaterstand kan in de tijd fluctueren onder invloed van de weersgesteldheid en de seizoenen. 6. KWALITEITSBORGING Alle werkzaamheden zijn verricht in overeenstemming met het managementsysteem van Fugro GeoServices B.V. dat voldoet aan de NEN-ISO 9001:2008 en VCA ** 2008/ _21.KR01_V2.doc Opdr. : Blz. : 2

30

31 UNIPLOT nl / QcFsClass-N3.cmd / :24:38 Diepte t.o.v. NAP [m] Wrijvingsweerstand,f s [MPa] Conusweerstand,q c [MPa] Wrijvingsgetal,R f [%] Hellingshoek α Indicatieve bodembeschrijving Automatisch gegenereerd uit data van de sondering, geldig onder grondwaterpeil (Robertson 1990, NL corr.) ZAND, vast / ZAND, kleiig ZAND, zwak siltig tot siltig ZAND, zwak siltig tot siltig ZAND, siltig tot LEEM VEEN, organisch materiaal VEEN, organisch materiaal VEEN -6 KLEI, zwak siltig tot siltig KLEI, zwak siltig tot siltig KLEI, zwak siltig tot siltig KLEI, siltig / LEEM KLEI, zwak siltig tot siltig KLEI, zwak siltig tot siltig 3-10 KLEI, zwak siltig tot siltig ZAND, zwak siltig tot siltig DKM Opg. : PJW Get. : LEEUWEST d.d. 28-feb-2014 d.d. 04-mrt-2014 Coord.: X= m Y= m Systeem: RD MV = NAP m Conus:CP15-CF75SN SONDERING MET PLAATSELIJKE KLEEFMETING TOETSING DIJKLICHAAM SLOTERWEG 700 AMSTERDAM Sondering volgens norm NEN-EN-ISO Toepassingsklasse 3. Test type TE1 2 Conustype: A c = 1500 mm ; A s = 19956mm 2 Opdr Sond. DKM1

32 UNIPLOT nl / QcFsClass-N3.cmd / :24:39 Diepte t.o.v. NAP [m] Wrijvingsweerstand,f s [MPa] Conusweerstand,q c [MPa] Wrijvingsgetal,R f [%] Hellingshoek α 0 1 Indicatieve bodembeschrijving Automatisch gegenereerd uit data van de sondering, geldig onder grondwaterpeil (Robertson 1990, NL corr.) ZAND, zwak siltig tot siltig KLEI, zwak siltig tot siltig ZAND, siltig tot LEEM ZAND, zwak siltig tot siltig ZAND, zwak siltig tot siltig -5 ZAND, siltig tot LEEM -6-7 KLEI, siltig / LEEM KLEI, zwak siltig tot siltig KLEI, zwak siltig tot siltig -8 KLEI, siltig / LEEM KLEI, zwak siltig tot siltig -11 VEEN ZAND, zwak siltig tot siltig DKM Opg. : PJW Get. : LEEUWEST d.d. 28-feb-2014 d.d. 04-mrt-2014 Coord.: X= m Y= m Systeem: RD MV = NAP m Conus:CP15-CF75SN SONDERING MET PLAATSELIJKE KLEEFMETING TOETSING DIJKLICHAAM SLOTERWEG 700 AMSTERDAM Sondering volgens norm NEN-EN-ISO Toepassingsklasse 3. Test type TE1 2 Conustype: A c = 1500 mm ; A s = 19956mm 2 Opdr Sond. DKM2

33 Boring: HB1 Veldclassificatie Pagina 1 van 1 Afdichting Referentie (m tov NAP) Monsternr. Bodembeschrijving volgens NEN tot Zand, matig fijn, matig siltig, sterk humeus bruin tot Zand, matig fijn, matig siltig, zwak humeus geel tot Veen, matig kleiig, matig stevig geel-bruin tot Zand, matig fijn, sterk siltig grijs tot Veen, matig kleiig, matig stevig grijs tot Veen, matig stevig bruin 5 2 Algemene opmerking: MV (m tov NAP): Boorvloeistof: X: GWS (m tov NAP): bk PB1 (m tov NAP): WS PB1 (m tov NAP): Datum uitvoering: Y: GHG (m tov NAP): bk PB2 (m tov NAP): WS PB2 (m tov NAP): Boormeester: ahd Coördinatenstelsel: GLG (m tov NAP): bk PB3 (m tov NAP): WS PB3 (m tov NAP): Geclassificeerd door: ahd Boring: HB2 Afdichting Referentie (m tov NAP) Monsternr. Bodembeschrijving volgens NEN tot Zand, zeer fijn, sterk kleiig, sterk humeus bruin tot Zand, matig fijn, zwak kleiig grijs Algemene opmerking: Versie X: Y: Coördinatenstelsel: GWS (m tov NAP): GHG (m tov NAP): GLG (m tov NAP): MV (m tov NAP): bk PB1 (m tov NAP): bk PB2 (m tov NAP): bk PB3 (m tov NAP): Boorvloeistof: WS PB1 (m tov NAP): WS PB2 (m tov NAP): WS PB3 (m tov NAP): Datum uitvoering: Boormeester: ahd Geclassificeerd door: ahd BORING VOLGENS NEN-EN-ISO Fugro GeoServices B.V. Toetsing dijklichaam Sloterweg 700 Amsterdam

34 Boring: HB3 Veldclassificatie Pagina 1 van 1 Afdichting Referentie (m tov NAP) Monsternr. Bodembeschrijving volgens NEN tot Zand, matig fijn, zwak kleiig, matig humeus geel-bruin tot Zand, matig fijn, zwak humeus geel tot Zand, matig fijn, zwak humeus geel tot Veen, zwak kleiig, matig stevig bruin Algemene opmerking: MV (m tov NAP): Boorvloeistof: X: GWS (m tov NAP): bk PB1 (m tov NAP): WS PB1 (m tov NAP): Datum uitvoering: Y: GHG (m tov NAP): bk PB2 (m tov NAP): WS PB2 (m tov NAP): Boormeester: ahd Coördinatenstelsel: GLG (m tov NAP): bk PB3 (m tov NAP): WS PB3 (m tov NAP): Geclassificeerd door: ahd Boring: HB4 Afdichting Referentie (m tov NAP) Monsternr. Bodembeschrijving volgens NEN tot Zand, matig fijn, zwak kleiig, sterk humeus bruin tot Zand, matig fijn, matig siltig, matig humeus, licht bruin tot Zand, matig fijn, matig siltig, licht bruin tot Klei, sterk zandig, sterk siltig, zwak humeus, matig stevig grijs-grijs tot Zand, matig fijn, sterk siltig, matig kleiig grijs tot Zand, matig fijn, matig siltig grijs Algemene opmerking: Versie X: Y: Coördinatenstelsel: RD GWS (m tov NAP): GHG (m tov NAP): GLG (m tov NAP): MV (m tov NAP): bk PB1 (m tov NAP): bk PB2 (m tov NAP): bk PB3 (m tov NAP): Boorvloeistof: WS PB1 (m tov NAP): WS PB2 (m tov NAP): WS PB3 (m tov NAP): Datum uitvoering: Boormeester: ahd Geclassificeerd door: ahd BORING VOLGENS NEN-EN-ISO Fugro GeoServices B.V. Toetsing dijklichaam Sloterweg 700 Amsterdam

35 Boring: HB5 Veldclassificatie Pagina 1 van 1 Referentie (m tov NAP) Monsternr. Bodembeschrijving volgens NEN tot Klei, sterk siltig, sterk humeus, matig stevig bruin tot Zand, matig fijn, matig siltig, zwak humeus, sterk kleiig bruin tot Klei, matig siltig, sterk zandig, matig stevig grijs tot Klei, matig zandig, sterk siltig, matig stevig grijs tot Zand, matig grof, sterk siltig grijs tot Veen, matig stevig bruin Algemene opmerking: MV (m tov NAP): Boorvloeistof: X: GWS (m tov NAP): bk PB1 (m tov NAP): WS PB1 (m tov NAP): Datum uitvoering: Y: GHG (m tov NAP): bk PB2 (m tov NAP): WS PB2 (m tov NAP): Boormeester: ahd Coördinatenstelsel: RD GLG (m tov NAP): bk PB3 (m tov NAP): WS PB3 (m tov NAP): Geclassificeerd door: ahd Versie BORING VOLGENS NEN-EN-ISO Toetsing dijklichaam Sloterweg 700 Amsterdam Fugro GeoServices B.V

36 CONTINU ELEKTRISCH SONDEREN Meettechniek De standaard bij Fugro toegepaste conus is de elektrische kleefmantelconus, waarmee de conusweerstand, de plaatselijke wrijvingsweerstand en de helling gelijktijdig worden gemeten. Sinds februari 2013 is de nieuwe norm NEN-EN-ISO :2012/C1:2013 Geotechnisch onderzoek en beproeving - Veldproeven - Deel 1: Elektrische sondering met en zonder waterspanningsmeting van toepassing als vervanging van NEN 5140, die is terug getrokken. In NEN wordt echter nog wel verwezen naar NEN Bij het uitvoeren van een sondering conform NEN-EN-ISO :2012/C1:2013 wordt de puntweerstand gemeten, die moet worden overwonnen om een conus met een tophoek van 60 0 en een basisoppervlak van 1000 mm 2 met een constante snelheid van ca 20 mm/s in de bodem te drukken. Voor de meting van de wrijvingsweerstand is een mantel met een oppervlak van mm 2 boven de punt aangebracht. De druk op de conuspunt (conusweerstand in MPa) en de wrijving langs de kleefmantel (plaatselijke wrijvingsweerstand in MPa) worden door rekstroken in de conus continu digitaal gemeten. Volgens NEN-EN-ISO mag het basisoppervlak van de conus tussen 500 en 2000 mm 2 variëren zonder dat correctiefactoren op de meetresultaten moeten worden toegepast. Fugro sonderingen worden standaard uitgevoerd met een sondeerconus met een basisoppervlak van 1500 mm 2 en een manteloppervlak van mm 2. Veelal wordt gebruik gemaakt van een conus met een korter cilindrisch deel boven de conuspunt dan in NEN-EN-ISO vermelde 400 mm voor een standaard conus. Het cilindrische deel vanaf de conuspunt van de standaard door Fugro gebruikte conussen een lengte heeft van 230 mm in plaats van de genormeerde lengte. Onderzoek 1) heeft aangetoond, dat de invloed van de lengte van deze conus op het sondeerresultaat verwaarloosbaar is, terwijl met een kortere conus met minder risico een grotere sondeerdiepte kan worden bereikt. De meetsignalen worden digitaal naar een elektrische meeteenheid gestuurd en samen met de diepte en de tijd opgeslagen. Definitieve verwerking vindt daarna op kantoor plaats, waarbij de gemeten parameters tegen de diepte in grafiekvorm worden uitgewerkt. Door continue registratie van de gemeten conus- en wrijvingsweerstand wordt een nauwkeurig beeld van de gelaagdheid en de vastheid van de bodem verkregen. Afwijking van de conus met de verticaal worden continu geregistreerd, waarmee bij de uitwerking de diepte wordt gecorrigeerd en zo een onjuiste diepteaanduiding als gevolg van scheef sonderen wordt voorkomen. Interpretatie van de sonderingen met plaatselijke wrijvingsweerstand Meting van zowel de conusweerstand q c als de plaatselijke wrijvingsweerstand f s maakt het mogelijk het wrijvingsgetal R f te berekenen. Het wrijvingsgetal wordt gedefinieerd als het quotiënt van de plaatselijke wrijving en de op gelijke diepte gemeten conusweerstand in procenten. Hierbij wordt rekening gehouden met laagscheidingen ter hoogte van de mantel. Het wrijvingsgetal R f geeft samen met de conusweerstand q c een goed beeld van de bodemopbouw beneden de grondwaterspiegel. In de onderstaande tabel zijn enige kenmerkende waarden van het wrijvingsgetal aangegeven. Met nadruk dient te worden gesteld dat deze waarden slechts indicatief zijn en getoetst dienen te worden aan boringen of lokale ervaring en uitsluitend gelden voor de cilindrische elektrische conus. grondsoort wrijvingsgetal in % grondsoort Wrijvingsgetal in % Grind, grof zand 0,2 0,6 Klei 3,0 5,0 Zand 0,6 1,2 Potklei 5,0 7,0 Silt, leem, löss 1,2 4,0 Veen 5,0 10,0 In geroerde grond en in grond boven de grondwaterspiegel kunnen grote afwijkingen ten opzichte van de genoemde waarden voorkomen en gelden deze waarden niet. 1 ) Lunne en Powell, A comparison of different sized piezocones in UK clays. MB01 datum:

37 CONTINU ELEKTRISCH SONDEREN Presentatie sondeergegevens Sonderingen kunnen worden uitgewerkt met interpretatie van het wrijvingsgetal voor identificatie van de bodemlagen. De identificatie van de bodemlagen is dan uitgevoerd volgens Robertson [1990] 2, die door Fugro is aangepast aan de Nederlandse omstandigheden. Bij deze interpretatie wordt uitgegaan van de genormaliseerde waarden van de conusweerstand nq c en wrijvingsgetal nr f als ingangsparameters. De genormaliseerde waarden van de conusweerstand nq c en wrijvingsgetal nr f worden berekend, uit de gemeten wrijvingsweerstand f s en conusweerstand q c, indien mogelijk gecorrigeerd voor de waterspanning en de verticale effectieve - en totale grondspanning volgens de onderstaande formules. Genormaliseerde conusweerstand: qt σ nqc = σ ' v 0 v0 Genormaliseerd wrijvingsgetal: nr f f s = 100 q σ t vo In geval er geen waterspanning is gemeten, wordt voor q t de waarde van q c gebruikt. Voor de grondsoorten, die specifiek zijn voor de Nederlandse ondergrond condities, zijn in de Bodem Classificatiegrafiek van Robertson [1990] twee aanpassingen gedaan om de Nederlandse situatie beter te beschrijven: Gebieden 4 en 5 zijn anders ingedeeld, zodat losgepakte zanden en ondiepe kleilagen beter worden geïnterpreteerd. Deze aanpassingen zijn in onderstaande figuur weergegeven. Bovendien is een extra voorwaarde ingebracht om Holocene veenlagen goed te kunnen classificeren. Voor q c < 1,5 MPa en R f > 5 % wordt de grond als veen geclassificeerd. 2 Robertson, P.K. [1990] Soil Classification using the cone penetration test. Canadian Geotechnical Journal, 27(1), MB01 datum: