STABILITEITSNOTA Deurne Wim Saerensplein Riolink (Aquafin) RI3D SEPTEMBER 2016

Transcriptie

1 Deurne Wim Saerensplein Riolink (Aquafin) RI3D SEPTEMBER 2016

2 Arcadis Belgium nv City Link 2 Posthofbrug Antwerpen België Projectnummer: BE documentnummer: RN01 - versie B 2

3 Contactpersonen LINDA LOOMANS Projectleider M E linda.loomans@arcadis.com Arcadis Belgium nv City Link 2 Posthofbrug Antwerpen België 3

4 Revisie Versie Datum Opmerking A Eerste uitgave B Aanpassing RWA naar poreuze buizen Opgesteld Afdeling/discipline Functie Naam Handtekening Datum IRV Projectingenieur W. Vanoppen Geverifieerd Afdeling/discipline Functie Naam Handtekening Datum IRV Projectingenieur J. Bulen Goedgekeurd door klant Afdeling/discipline Functie Naam Handtekening Datum 4

5 Inhoudsopgave 1 VOORWERP VAN DE OPDRACHT 6 2 GRONDONDERZOEK 7 3 BESCHOEIINGEN 8 4 HERBRUIKBAARHEID VERGRAVEN GRONDEN 9 5 FUNDERING 11 6 STERKTEBEREKENING BUIZEN 12 7 BEMALINGEN 14 8 ZETTINGEN 16 9 BESLUIT 17 5

6 1 VOORWERP VAN DE OPDRACHT Deze nota behandelt de stabiliteitsaspecten van het project Wim Saerensplein te Deurne. Het project omvat de aanleg van een gescheiden rioleringsstelsel over een afstand van ongeveer 300m. In het project zijn geen grotere constructies voorzien. Voor het overzicht van leidingen en putnummers, wordt verwezen naar het ontvangen plan _1205_DO_BT_NT. 6

7 2 GRONDONDERZOEK In het kader van dit project werd een grondonderzoek uitgevoerd door Group Van Vooren met verslagnummer ORGMA Hierin worden 3 CPT-sonderingen, 3 boringen en 2 peilbuizen beschreven. Aan de hand van deze onderzoeksresultaten is er een algemeen beeld op te merken. Over het ganse traject is er zandgrond terug te vinden. Tot 2m-MV is er een zandlaag met conusweerstanden rond 2MPa. Ter plaatse van S2 ligt deze laag tot 2.5m-MV en is de conusweerstand tussen 1-2MPa. In B2 is hier sprake van een dun laagje leem tussen 1.5m-MV en 2m-MV. Vanaf 3m-MV wordt overal de Tertiaire zandgrond van de Formatie van Lillo bereikt. Deze bestaat hier uit glauconiethoudende zanden. Typesondering S3 (noordzijde) Typesondering S2 (zuidzijde) 7

8 3 BESCHOEIINGEN Verticaal uitgegraven sleuven met een sleufdiepte van 1,20 m of dieper dienen verplicht uitgevoerd te worden met een stempeling, beschoeiing of met toepassing van een damwand. Wanneer de uitgraving niet dieper is dan 1,75 m en de grond stabiel, kan een deel van de uitgraving (kleiner of gelijk aan 1,20 m) onbeschoeid gelaten worden. Indien de uitgraving 1,75 m of dieper wordt uitgevoerd, dient altijd beschoeid te worden tot aan het maaiveldpeil. Voor alle sleuven welke gelegen zijn binnen de invloedszone van wegen, bestaande rioleringen, waterlopen, gebouwen en andere constructies is verplicht een beschoeiing te plaatsen over de volledige hoogte van de sleuf, waarbij ontspanning van de grond langs de sleuf verhinderd wordt. Deze situatie wordt verduidelijkt op onderstaande schets. beschoeiing gebouw maaiveld Funderingszool Spreidingshoek funderingslast : 45 ontgravingspeil Figuur 1 - Invloedszone sleuf Aangenomen wordt dat de belasting afkomstig van het gebouw, overgedragen via de fundering op de onderliggende grond, zich spreidt onder een hoek van 45. Indien de ontgraving van deze omvang is dat ze qua afstand en diepte binnen de aangenomen spreidingshoek valt, moet dus een beschoeiing voorzien worden van een type dat grondontspanning vermijdt (bv Krings-beschoeiing). Deze beschoeiing dient in alle omstandigheden aan te sluiten tegen de naastliggende grond en bestand te zijn tegen neutrale gronddruk. Op geen enkel moment mag de grond naast de sleuf de kans krijgen zich te ontspannen. De beschoeiing moet over de volledige lengte van de uitgraving geplaatst worden. Tijdens de uitgraving binnen de beschoeiing moet er steeds op gelet worden dat dit tussen de wanden gebeurd en er dus geen grond onder de wanden wordt weggegraven. In andere situaties is de beschoeiing voornamelijk een beschermingsmaatregel voor de werknemers in de bouwsleuf en kan met andere types beschoeiing worden gewerkt (bv sleuvenbak). Over het ganse traject staan huizen/constructies op minstens 10m van de sleuf. Gezien de diepste BOK op 2.5m-MV ligt, staan al de constructies buiten de invloedszone van de sleuf. Er kan overal gewerkt worden met een standaard uitvoering met bijvoorbeeld een sleuvenbak. 8

9 4 HERBRUIKBAARHEID VERGRAVEN GRONDEN De herbruikbaarheid van de uitgegraven gronden wordt bepaald door het standaardbestek 250v3.1. Bepalende factoren hierbij zijn: ip = plasticiteitindex korrelverdeling gehalte aan kalkachtige stoffen gehalte aan organische stoffen Bij het hergebruik van gronden wordt enkel nagegaan of de in situ grond kan gebruikt worden als aanvulling op de rioolbuis of persleiding. Voor de starre rioleringsleidingen geldt: De fundering dient te alle tijden uit zandcement te bestaan en de omhulling van de buis is minstens zand III of zandcement indien noodzakelijk omwille van stabiliteitsredenen of de aanwezigheid van een gewestweg. Hier dient men volgende onderverdeling in te maken: Onder gewestwegen dient de omhulling altijd met zandcement te geschieden. Onder alle andere wegen kan men de aanvullingsmaterialen III en de geschikt gemaakte aanvullingsmaterialen III gebruiken. Zandcement en zand III-6.2 worden natuurlijk ook toegelaten. Onder landbouwgebied mogen buiten bovenstaande materialen ook nog de aanvullingsmaterialen III gebruikt worden. De materialen III tem III zijn niet herbruikbaar (klei, zandhoudend klei, leemhoudend klei). De materialen III tem III horen tot groep III kunnen worden hergebruikt na menging met kalk en/of cement (leem en leemhoudend of kleihoudend zand), of onder landbouwgebied. De materialen III tem III horen tot groep III en zijn herbruikbaar zonder verdere grondverbetering (zand, licht leem- of kleihoudend zand, grof zand, grind). Aan de noordzijde (S1+S3) zijn zandhoudende gronden terug te vinden. Deze zijn herbruikbaar. Aan de zuidzijde (S2) is leem en leemhoudend zand terug te vinden. Deze zijn herbruikbaar mits toevoeging van kalk/cement. 9

10 Boring nr B1 B1 B2 B2 B3 B3 Staal (van) [m] Staal (tot) [m] 1,5 2,5 1,5 2,5 1,5 2,5 Resultaat korrelgrootteanalyse >125mm >80mm >20mm >8 mm 0 0 0, >4 mm 0 0,2 0,5 0,4 0,3 >2 mm 0 1,1 0,9 0,7 1,5 >1 mm 0 7,5 0,9 0,7 0 1,5 >0.5 mm 1,7 20,9 2,5 12,9 6,9 6,8 >0.25 mm 44,1 52,1 9,7 46,6 69,3 24,9 >0.2 mm 59,1 59, , ,7 >0.125 mm 75 70,8 34,8 61,9 83,4 52,5 > ,4 76,8 48,9 68,5 86,3 61,8 <63µm 19,6 23,2 51,1 31,5 13,7 38, <20µm 15 17,5 19,8 23,1 10,4 30,2 <2µm Plasticiteitsindex Ip 0 0 5,9 12,1 0 0 Korrelgrootte fracties I II 12,6 14,2 41,1 20,5 8,7 23, II a 8 8,5 9,8 12,1 5,4 15, III 21, ,9 16,3 9,3 28, IV 59,1 58,7 16,1 51, , V 0 1,1 0,9 0,7 0 1, VI VI a Klassering SB Klei Zandh klei Leemh klei Leem X Kleih zand Leemh zand X Weinig kleih zand Weinig leemh zand Fijn zandh grond Middelm zandh grond X Grof zandh grond X X X Fijn rolgrindh grond Middel rolgrindh grond grof rolgrindh grond Grondsoorten zijn niet herbruikbaar Grondsoorten dienen te worden verbeterd met kalk/cement voor hergebruik Grondsoorten zijn herbruikbaar 10

11 5 FUNDERING Uit het grondonderzoek blijkt dat de meeste leidingen gefundeerd worden op een draagkrachtige laag (qc > 2 N/mm²). Een standaard fundering van 25 cm zandcement zal voor de meeste leidingen volstaan. Aan de zuidzijde (S2) is qc < 2 MPa ter hoogte van de aanzet van de leidingen. Hier is het nodig om iets dieper uit te graven tot 3m-MV en de grond te vervangen door schoon zand. Hier kan dan de standaard zandcement fundering op geplaatst worden. Bij toepassing van poreuze buizen, wordt er gerekend met een fundering van zand. De sterkteberekeningen worden in die zin opgesteld. 11

12 6 STERKTEBEREKENING BUIZEN Voor de sterkteberekening van de rioolbuizen wordt gebruik gemaakt van de ATV-127 berekeningsmethode. In deze methode wordt de sterkte van de buis getoetst aan de hand van een groot aantal parameters. Hierin komt zowel de aard van de fundering, de omhullende grond, en de grond boven de buis als de eigenschappen van de buis zelf, diameter, wanddikte en materiaal aan bod. Bovendien dient een bepaalde typebelasting te worden gekozen naargelang het voorkomend verkeer op de weg. Via deze methode worden de optredende spanningen in het buismateriaal berekend. De verhouding tussen de toegelaten spanning voor het buismateriaal en de berekende spanning vormt dan de veiligheidscoëfficiënt. Per buismateriaal wordt een minimale veiligheidscoëfficiënt opgelegd. Figuur 2 - Legkarakteristieken ondergrondse leidingen Een bepaalde leiding kan om twee redenen een slechte diepteligging hebben. Wanneer de leiding te diep ligt kan ze de optredende gronddrukken niet weerstaan, wanneer ze te ondiep onder het wegdek ligt is er onvoldoende spreiding van de verkeersbelastingen en zorgen deze piekbelastingen voor een onvoldoende sterkte. Per buistype worden daarom de diepste en ondiepste situatie doorgerekend. We gebruiken de volgende gegevens: Maaiveld en BOK van de buizen uit de ontwerpplannen Diameter en materiaal van de verschillende strengen Omhulling rond, en aanvulling boven de buis bestaan standaard uit zand met Proctordichtheid 85%. Onder gewestwegen is de omhulling zandcement (Proctordichtheid 95%). De grondsoort beneden de fundering wordt gevarieerd, het slechtste resultaat wordt weergegeven Geen zogenaamd silo-effect Watervulling buis: leeg of vol naargelang minimale veiligheidsfactor Belasting: normale verkeersbelasting 12

13 Voor de buizen verkrijgen we volgende resultaten: Ø1000 : Diepste ligging bij D1, MV-BOK = 2.45m. Veiligheid 2.7 > 2.2 => OK. Ondiepste ligging bij bestaande put, MV-BOK = 2.30m. Veiligheid 2.7 > 2.2 => OK. Ø500 : Diepste ligging bij D5, MV-BOK = 2.08m. Veiligheid 2.9 > 2.2 => OK. Ondiepste ligging bij put R5, MV-BOK = 1.36m. Veiligheid 3.2 > 2.2 => OK. Ø600 : Diepste ligging bij D6, MV-BOK = 2.51m. Veiligheid 2.5 > 2.2 => OK. Ondiepste ligging bij put R2, MV-BOK = 1.45m. Veiligheid 3.0 > 2.2 => OK. Ø800 : Diepste ligging bij D4, MV-BOK = 2.55m. Veiligheid 2.5 > 2.2 => OK. Ondiepste ligging bij put D5, MV-BOK = 2.48m. Veiligheid 2.5 > 2.2 => OK. Ø700 : Diepste ligging bij R2, MV-BOK = 2.19m. Veiligheid 2.8 > 2.2 => OK. Ondiepste ligging bij WB, MV-BOK = 2.18m. Veiligheid 2.8 > 2.2 => OK. Een omhulling met zand voldoet overal. Bij toepassing van poreuze buizen, wordt er gerekend met een fundering van zand. De sterkteberekeningen worden voor RWA hieronder nog eens hernomen, uitgezonderd d700 gezien deze niet poreus te verkrijgen zijn met Benorkeurmerk. Ø500 : Diepste ligging: veiligheid 2.8 > 2.2 => OK. Ondiepste ligging: veiligheid 3.1 > 2.2 => OK. Ø600 : Diepste ligging: veiligheid 2.3 > 2.2 => OK. Ondiepste ligging: veiligheid 2.9 > 2.2 => OK. Indien poreuze buizen toegepast worden voor RWA (uitgezonderd d700), dan voldoet een omhulling en fundering van zand. 13

14 7 BEMALINGEN De invloedsbreedte van een sleufbemaling kan worden geschat met de formule van Sichard: R 2000 ( H h) k Vervolgens kan op iedere willekeurige afstand (x) van het midden van de sleuf, de verlaging berekend worden met de formule van grondwaterstroming naar een sleuf bij een vrije waterspiegel voor volkomen kwelsleuven: H met 2 2 Q - y =.(R - x) k 2 2 H - Q = k. h R zodat: 2 y = H Q(R - x) - k In de bovenstaande formules is: Q = grondwateronttrekking uit de sleuf [m 3 /s.m] k = doorlatendheidscoëfficiënt [m/s] R = reikwijdte bemaling [m] x = willekeurige afstand tot midden sleuf [m] H = dikte watervoerende laag [m] H - h = verlaging van het grondwaterpeil [m] y = dikte watervoerende laag op afstand x [m] Er zijn nog geen peilbuismetingen beschikbaar. In de boringen is het grondwaterpeil opgemeten op 2m-MV en 3m-MV. In de sonderingen is het grondwater terug te vinden op 1m-MV. De grondwaterstand in sonderingen en boringen is niet betrouwbaar, de evenwichtstoestand was nog niet bereikt. Daarom wordt de grondwaterstand aangenomen op 1m-MV. Gezien de aanwezige bijmenging van leem in de zandlaag wordt een doorlatendheid k = 5 x 10^-5 m/s aangenomen. We rekenen met onvolkomen bronnen. Er worden 2 berekeningen gedaan voor een typische grondwaterverlaging. MV-BOK Q (m³/d/m) aantal m Q (m³/d) aantal d Q (m³) 2,5 2, , totaal De maximale grondwaterverlaging ten opzichte van het maaiveld bedraagt 3.5m. 14

15 Indien alles tegelijk bemaald wordt, dan bedraagt het maximale dagdebiet 696m³/dag. Dit kan verminderd worden indien in fases gewerkt wordt. Het totale debiet bedraagt ongeveer m³. Er kan overal gewerkt worden met een klassieke bemaling met filters. 15

16 8 ZETTINGEN De zettingen worden berekend volgens de methode van Terzaghi. Hierin is de zetting binnen een laagje i van Δh=20cm (één sondeerwaarde) gelijk aan: s i 1 h C i ' ln ' n, i o, i De C i-waarden zijn parameters die per laagje wordt geschat uit de sonderingsresultaten en de grondsoort met behulp van de formule van Sanglerat: q Ci i ' c, i o, i De waarden σ n zijn de nieuwe waarden voor de korrelspanning na het wegtrekken van het grondwaterpeil, de waarden σ o zijn de oorspronkelijke korrelspanningen. De coëfficiënten α i (coëfficiënt van Sanglerat) tenslotte worden bepaald aan de hand van de grondsoort. We gebruiken de volgende waarden voor α, volgens de tabel in de Richtlijn Bemalingen (sept 2009) α=3 (voor bovenste 3.5m-MV) α=4 (voor zandlaag van 3.5m-MV tot 7m-MV) α=5 (voor Tertiaire zandlaag vanaf 7m-MV) De zetting ter plaatse van de leidingen bedraagt 7mm. Dit is kleiner dan de algemeen aangenomen grenswaarde van 20mm. Er is dus geen probleem met zettingen voor de gebouwen. Er loopt ook een lus van een tramlijn door het plein. De kleinste afstand van het tramspoor tot de sleuf bedraagt 12m. De grondwaterstand is hier al minder verlaagd, namelijk 1.4m in plaats van 2.5m. De zetting bedraagt dan 4.6mm. Dit wordt voldoende klein geacht. Als bijkomende opmerking kan gesteld worden dat er gerekend is met een conservatief hoge grondwaterstand. In werkelijkheid is de grondwaterstand vermoedelijk lager en zullen bijgevolg de zettingen ook lager zijn. Dit dient bevestigd te worden door voldoende peilbuismetingen. 16

17 9 BESLUIT In deze nota werden de stabiliteitsaspecten van het project Wim Saerensplein te Deurne besproken. Aan de hand van de ontwerpplannen en het uitgevoerde grondonderzoek kunnen volgende besluiten worden getrokken: In het traject vinden we bijna overal zandgrond. Tot 2m-MV is er een zandlaag met conusweerstanden rond 2MPa aan de noordzijde. Ter plaatse van de zuidzijde ligt deze laag tot 2.5m-MV en is de conusweerstand tussen 1-2MPa. In de boring is hier sprake van een dun laagje leem tussen 1.5m-MV en 2m-MV. Vanaf 3m-MV wordt overal de Tertiaire zandgrond van de Formatie van Lillo bereikt. Deze bestaat hier uit glauconiethoudende zanden. Over het ganse traject staan huizen/constructies op minstens 10m van de sleuf. Gezien de diepste BOK op 2.5m-MV ligt, staan al de constructies buiten de invloedszone van de sleuf. Er kan overal gewerkt worden met een standaard uitvoering met bijvoorbeeld een sleuvenbak. Aan de noordzijde (S1+S3) zijn zandhoudende gronden terug te vinden. Deze zijn herbruikbaar. Aan de zuidzijde (S2) is leem en leemhoudend zand terug te vinden. Deze zijn herbruikbaar mits toevoeging van kalk/cement. Uit het grondonderzoek blijkt dat de meeste leidingen gefundeerd worden op een draagkrachtige laag (qc > 2 N/mm²). Een standaard fundering van 25 cm zandcement zal voor de meeste leidingen volstaan. Aan de zuidzijde (S2) is qc < 2 MPa ter hoogte van de aanzet van de leidingen. Hier is het nodig om iets dieper uit te graven tot 3m-MV en de grond te vervangen door schoon zand. Hier kan dan de standaard zandcement fundering op geplaatst worden. Een omhulling met zand voldoet voor alle leidingen. Indien poreuze buizen toegepast worden voor RWA (uitgezonderd d700), dan voldoet een omhulling en fundering van zand. Over het ganse traject is bemaling nodig. De maximale bemalingsdiepte is tot 3.5m- MV. Het maximaal dagdebiet bedraagt 696m³/d indien alles tegelijk bemaald wordt. Het totale debiet voor het traject bedraagt ongeveer m³. De zetting ter plaatse van de leidingen bedraagt 7mm. Dit is kleiner dan de algemeen aangenomen grenswaarde van 20mm. Er is dus geen probleem met zettingen voor de gebouwen. Er loopt ook een lus van een tramlijn door het plein. De dichtste afstand van het tramspoor tot de sleuf bedraagt 12m. De grondwaterstand is hier al minder verlaagd, namelijk 1.4m in plaats van 2.5m. De zetting bedraagt dan 4.6mm. Dit wordt voldoende klein geacht. Als bijkomende opmerking kan gesteld worden dat er gerekend is met een conservatief hoge grondwaterstand. In werkelijkheid is de grondwaterstand vermoedelijk lager en zullen bijgevolg de zettingen ook lager zijn. Dit dient bevestigd te worden door voldoende peilbuismetingen. 17