Handelingsperspectief Geotechnisch Onderzoek. Opzetten en uitvoeren van risicogestuurd geotechnisch onderzoek voor HWBP projecten

Transcriptie

1 Handelingsperspectief Geotechnisch Onderzoek Opzetten en uitvoeren van risicogestuurd geotechnisch onderzoek voor HWBP projecten Datum September 2017 Versie Status 1.0 Definitief

2 Voor u ligt het Handelingsperspectief Geotechnisch Onderzoek, versie 1.0 voor projecten van het hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP) Het handelingsperspectief is bedoeld om keringbeheerders handvatten te geven, om het voor hun HWBP projecten benodigde geotechnisch onderzoek te bepalen en uit te zetten, volgens een in de praktijk bewezen risicogestuurde aanpak. Het is hierbij van belang te beseffen dat het handelingsperspectief vooral richting geeft. Geotechnisch onderzoek is vrijwel altijd maatwerk, gegeven specifieke lokale situatie, lokale ondergrond, lokale waarden en functies, lokale keuzen, of de fase in een project. Niet ieder project heeft hetzelfde detailniveau nodig per fase. Het detailniveau moet juist voldoende zijn om per fase een juiste beslissing te kunnen maken. Dit handelingsperspectief gaat niet in op de omvang en intensiteit van grond- en laboratoriumonderzoek. Hiervoor is in de verschillende schematiseringshandleidingen van het Wettelijk Beoordelingsinstrumentarium (WBI piping en macrostabiliteit) en technische rapportages voldoende informatie te vinden. De primaire doelgroep van dit handelingsperspectief is de technisch manager en technisch team die het geotechnisch onderzoek initieert en begeleidt. Het handelingsperspectief verhoogt ook het inzicht van de overige projectteamleden voor het efficiënt en effectief uitvoeren van geotechnisch onderzoek. Het document is ook voor hen bedoeld. Colofon Dit handelingsperspectief is opgesteld door Arcadis + Deltares, in opdracht van, en in samenwerking met de POV-Macrostabiliteit en het hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP). Uitgave programmadirectie HWBP Versie 1.0, September 2017 Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 2 van 63

3 1 Inleiding Doel en doelgroep Kern handelingsperspectief Leeswijzer Strategie Inleiding MIRT- werkwijze Stappen per onderdeel Versterkingsopgave project Inleiding Inventarisatie + analyse geotechnische risico s Plan van aanpak, onderzoek, evaluatie, overdracht Casus Keuze voorkeursalternatief (VKA) Zeef 1: Van mogelijke oplossingsrichtingen naar kansrijke oplossingen Zeef 2: Van kansrijke oplossingen naar VKA Casus Uitwerken ontwerp in projectplan Stappen planuitwerking Casus Realisatie veilige dijk Verantwoording Literatuurlijst Bijlage A. Methoden ongedraineerde parameters Bijlage B. Overzicht zes stappen CUR uitgave Risico gestuurd grondonderzoek (CUR 247) Bijlage C. Matrix resultaten stappen per onderdeel Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 3 van 63

4 Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 4 van 63

5 1 Inleiding 1.1 Doel en doelgroep Rijkswaterstaat en de waterschappen voeren samen het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP) uit om alle dijken, dammen, stuwen en sluizen aan de nieuwe veiligheidsnormen voor de waterkeringen in ons land te laten voldoen. Het HWBP zoekt naar nieuwe, slimme manieren om waterkeringen veilig te maken. Het HWBP constateert een toenemende vraag naar uniformiteit én effectiviteit voor het uitvoeren van geotechnisch onderzoek. Deze vraag komt zowel van keringbeheerders als geotechnisch onderzoekers en onderzoekslaboratoria. Ook zijn er nieuwe ontwikkelingen als het om geotechnisch onderzoek gaat. Zo komt er een landelijke database proevenverzameling gepubliceerd op de Helpdesk Water en zijn er voor nieuwe rekenmethodes aanvullende parameters nodig, die op een specifieke manier worden bepaald. Doel Het doel van dit handelingsperspectief is om keringbeheerders handvatten te geven, om het voor hun HWBP projecten benodigde geotechnisch onderzoek te bepalen en uit te zetten, volgens een in de praktijk bewezen risicogestuurde aanpak. Het is hierbij van belang te beseffen dat het handelingsperspectief vooral richting geeft. Geotechnisch onderzoek is vrijwel altijd maatwerk, gegeven specifieke lokale situatie, lokale ondergrond, lokale waarden en functies, lokale keuzen, of de fase in een project. Niet ieder project heeft hetzelfde detailniveau nodig per fase. Het detailniveau moet juist voldoende zijn om per fase een juiste beslissing te kunnen nemen. Dit handelingsperspectief gaat niet in op de omvang en intensiteit van gronden laboratoriumonderzoek. Hiervoor is in de verschillende schematiseringshandleidingen van het Wettelijk Beoordelingsinstrumentarium (WBI piping en macrostabiliteit) en technische rapportages voldoende informatie te vinden. Doelgroep De primaire doelgroep van dit handelingsperspectief is de technisch manager en technisch team die het geotechnisch onderzoek initieert en begeleidt. Het handelingsperspectief verhoogt ook het inzicht van de overige projectteamleden voor het efficiënt en effectief uitvoeren van geotechnisch onderzoek. Het document is ook voor hen bedoeld. 1.2 Kern handelingsperspectief De kern van het handelingsperspectief is op hoofdlijnen: Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 5 van 63

6 Een stapsgewijze risicogestuurde aanpak in zes stappen, waarbij per stap / per fase de juiste keuze wordt gemaakt, om voldoende informatie te hebben en de juiste besluiten te kunnen nemen. Geeft inzicht in welke criteria de invulling van de stappen bepalen. Sluit aan bij protocol sonderen en protocol laboratoriumonderzoek van Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving (RWS WVL), te vinden op de Helpdesk Water. Verwijst naar bestaande handreikingen, (technische) rapporten. Houdt rekening met hoeveelheid / kwaliteit bestaande informatie en locatie specifieke kenmerken, bijvoorbeeld homogeniteit/heterogeniteit van de ondergrond. Houdt rekening met het feit dat een dijkversterking uit verschillende fasen bestaat: verkenningsfase, uitwerkingsfase, realisatiefase, beheerfase. Geeft duidelijkheid over scope, kansen / risico s, onderzoeksplan. 1.3 Leeswijzer Dit document schetst in paragraaf 2.1 de werkwijze van het hoogwaterbeschermingsprogramma HWBP op basis van de MIRT-systematiek. MIRT staat voor Meerjarenprogramma Infrastructuur, Ruimte en Transport. De nadruk in dit document ligt op de verkenningsfase omdat uit de praktijk blijkt dat momenteel in deze fase van de dijkversterking het meeste geotechnisch onderzoek plaatsvindt. Paragraaf 2.2 gaat verder in op het stappenplan en paragraaf 2.3 legt het stappenplan verder toe en linkt deze met het CUR rapport 247, risicogestuurd grondonderzoek. CUR staat voor Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving. Hoofdstuk 3 geeft het handelingsperspectief om te komen tot de versterkingsopgave, hoofdstuk 4 om te komen tot een voorkeursalternatief. Hoofdstuk 5 gaat in op de planuitwerking- en hoofdstuk 6 beschrijft de realisatiefase in relatie tot het geotechnisch onderzoek. Dit handelingsperspectief schetst in vele voorbeelden hoe het geotechnisch onderzoek af te stemmen op de totale opgave. Het document omvat drie uitgeschreven casussen in respectievelijk paragraven 3.4, 4.3 en 5.2. Deze drie casussen zijn vooral een illustratie van het effect van meer informatie. Het rapport sluit af met een literatuurlijst en bijlagen. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 6 van 63

7 2 Strategie 2.1 Inleiding De opbouw van de dijk én ondergrond speelt een grote rol bij een dijkversterkingsproject. Het maakt nogal uit of de dijk uit zand of uit klei bestaat. Het is belangrijk te weten of er direct onder en/of achter de dijk een zandlaag ligt of een dik veenpakket. Deze lokale omstandigheden zijn nog veel verder te nuanceren, door vragen als: Is de bodemopbouw homogeen of heterogeen? Hoe is de bodemopbouw ontstaan? Waar komt eventuele kwel vandaan? Is er een afdekkende laag? Is er vroeger een dijkdoorbraak geweest? Heeft er in het verleden een kruinverschuiving of dijkverlegging plaatsgevonden? Welke maatregelen zijn bij vorige dijkversterkingen uitgevoerd? Zijn er andere menselijke activiteiten geweest? Wat is de ligging van de freatische lijn? Wat zijn de stijghoogten in de watervoerende lagen? Hoe is het waterspanningsverloop in de slappe lagen? Welk geotechnisch onderzoek heeft al plaatsgevonden? Hoe zijn sterkte- en stijfheidseigenschappen bepaald? Daarom is geotechnisch onderzoek vrijwel altijd maatwerk, gegeven specifieke lokale situatie, lokale ondergrond, lokale keuzen, of de fase in een project. Ook lokale waarden en functies spelen hierbij een rol. Het is dus belangrijk om voor elke fase in een project de juiste informatie te hebben om de juiste beslissing te kunnen maken. Oftewel te weinig geotechnisch onderzoek kan leiden tot verkeerde keuzes, te veel (of kwalitatief onvoldoende) geotechnisch onderzoek leidt tot te veel aan kosten. Dit hoofdstuk behandelt eerst de MIRT werkwijze van een HWBP project en gaat daarna in op de stappen van geotechnisch onderzoek. 2.2 MIRT- werkwijze Het HWBP werkt met een systematiek die is ontleend aan de MIRT werkwijze. Na de initiatiefase doorloopt ieder HWBP project in principe drie fasen: de verkenningsfase, de planuitwerkingsfase en de uitvoeringsfase. In de verkenningsfase worden mogelijke oplossingsrichtingen bekeken en kansrijke oplossingen geselecteerd, die leiden tot een voorkeursalternatief. Dit voorkeursalternatief wordt in de planuitwerkingsfase verder uitgewerkt in Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 7 van 63

8 varianten. Deze fase resulteert in een projectplan voor de definitieve variant. Hierna volgt de realisatiefase, waarin de aanbesteding en realisatie van de werkzaamheden plaatsvinden. Figuur 2.1 geeft de fasen weer. Figuur 2.1 MIRT fasen en onderlinge samenhang Per MIRT - fase worden keuzes gemaakt, waar o.a. geotechnisch onderzoek voor nodig is. Het handelingsperspectief biedt een uniforme effectieve aanpak voor dit geotechnisch onderzoek. Vervlechting van de MIRT-fasen vindt ook plaats. Steeds vaker wordt de realiserende markt al bij verkenning en planuitwerking betrokken. Dit kan leiden tot andere keuzes in aanpak, ook voor het geotechnisch onderzoek. De in paragraaf 2.3 te noemen stappen gaan uit van risicogestuurd geotechnisch onderzoek. Voorbeeld Langdurig geotechnisch onderzoek Geotechnisch onderzoek vindt in alle fasen en soms langdurig plaats. Denk hierbij bijvoorbeeld aan meerjarige monitoring van de dijkhoogte of (geo)hydrologisch onderzoek. Ook als een oplossingsrichting voor de hand ligt is het nuttig om alle stappen te doorlopen. Het helpt om te kiezen wat de juiste onderzoeksstrategie is en het beantwoorden van de nodige vragen. Is meerjarige monitoring voor mijn project nuttig? Wanneer bepalen we parameter x? Welk risico loop ik, als ik onderzoek uitstel? Is de wijze van grond- en laboratoriumonderzoek toekomstbestendig? Het handelingsperspectief geotechnisch onderzoek onderscheidt de volgende vier onderdelen van een dijkversterkingsproject: Bepalen versterkingsopgave project. Keuze voorkeursalternatief (VKA). Uitwerken ontwerp in projectplan. Realisatie veilige dijk. De eerste twee onderdelen vormen de initiatie- en verkenningsfase. De laatste twee onderdelen vormen respectievelijk de planuitwerking- en realisatiefase. 2.3 Stappen per onderdeel In elk van de onderdelen van een dijkversterkingsproject is informatie over de ondergrond nodig en daarom is het nodig om goed vast te leggen welk onderzoek er nodig is, zodat er niets wordt vergeten, maar vooral ook geen werk dubbel wordt gedaan. Omdat dit een iteratief proces is, worden in elk van deze onderdelen 6 stappen doorlopen die een cyclisch proces volgen. Samengevat: Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 8 van 63

9 Stap 1: Inventarisatie bestaand (bruikbaar) grond- en laboratoriumonderzoek en eerste onderzoeken starten Stap 2: Analyse geotechnische risico s Stap 3: Plan van aanpak grond- en laboratoriumonderzoek Stap 4: Uitvoering grond- en laboratoriumonderzoek Stap 5: Evaluatie geotechnische risico s Stap 6: Overdacht en borging informatie, onderdeel van risicodossier De stapsgewijze aanpak begint met het inventariseren van bestaand (bruikbaar) grond- en laboratoriumonderzoek, inclusief geologische kenmerken van een gebied. Ook bestekstekeningen geven relevante informatie, vooral van de opbouw van de dijk. Dit geeft inzicht in de hoeveelheid / waarde van bestaande gegevens. Tegelijk kan in deze stap begonnen worden met no-regret onderzoek, vooral het plaatsen van peilbuizen. Peilbuismetingen zijn vrijwel altijd nuttig en vragen een langere meetperiode om zinvolle metingen te krijgen, afhankelijk van de locatie. De volgende stap is het uitvoeren van gevoeligheidsberekeningen van de geotechnische risico s. Dit resulteert in scope, kansen, risico s, effecten van (mogelijke / kansrijke) oplossingsrichtingen, op basis van de gebruikte waarden per onderdeel. Het geeft richting aan de volgende stap, het plan van aanpak veld- en laboratoriumonderzoek, gerelateerd aan het doel per onderdeel, bijvoorbeeld scopebepaling, voorkeursalternatief of uitvoeringsgereed ontwerp. Het uitvoeren van het veld- en laboratoriumonderzoek + opstellen proevenverzameling, gericht op de te beschouwen faalmechanismen, komt in elk onderdeel terug en geeft de noodzakelijke parameters om vervolgens aanvullende berekeningen per onderdeel uit te voeren om de geotechnische risico s te evalueren. Tenslotte dient de informatie goed geborgd en overgedragen te worden naar het volgende onderdeel van het project én opgenomen te zijn in het risicodossier. Figuur 2.2 geeft de cyclus van deze zes stappen in de vier onderdelen weer. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 9 van 63

10 Figuur 2.2 Cyclisch proces Bij het begin van elk onderdeel wordt opnieuw een inventarisatie van de bestaande gegevens gedaan. Er kan immers een tijd tussen twee verschillende onderdelen zitten, of er werken andere mensen of zelfs andere partijen aan een nieuw onderdeel. Indien stap 6 van het voorgaande onderdeel correct en zorgvuldig is uitgevoerd, is de inventarisatie van de beschikbare gegevens een relatief eenvoudige stap. Belangrijk in het schema is de pijl met de tekst Denk altijd vooruit. Het kan nuttig zijn om geotechnische informatie al in een eerder onderdeel te verzamelen omdat zeker is dat dit in de volgende fase nodig is, en op deze manier geld wordt bespaard of overlast wordt beperkt. Daarnaast kan gedetailleerde informatie nodig zijn om de scope scherp af te bakenen. Het kan ook leiden tot nieuwe inzichten (het nut van eerder weten). Bij lange doorlooptijd van onderzoeken (bijvoorbeeld waterspanningen) is het ook verstandig om vroeg te starten, dus in een eerdere fase dan strikt noodzakelijk. Voorbeeld Overdracht en borging informatie In een project is een heavescherm bedacht. In de fase overgang richting planuitwerking is deze informatie verloren gegaan, en is het scherm vervolgens als pipingscherm berekend. Het ontwerp voorziet in een smalle berm binnendijks van het scherm. Het gevolg is dat opbarsten niet meer plaatsvindt direct achter het scherm, wat wel de bedoeling was. Hierdoor ontstaan toch kleine zandmeevoerende wellen. Deze overdrachtsfout zorgt voor een nieuw geotechnisch risico, wat voorkomen had kunnen worden als de overdracht zorgvuldig was uitgevoerd. Leg dus keuzes vast, maak ze traceerbaar. Controleer de aannames die zijn gebruikt. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 10 van 63

11 Het basisidee van het stappenplan is dat per onderdeel juist voldoende onderzoek wordt gedaan om de risico s afdoende te kunnen inschatten en daarmee de juiste besluiten te kunnen nemen. Het stappenplan is een iteratief proces, het werkt niet specifiek van grof naar fijn, maar doorloopt loops, waarmee steeds gerichter detailinformatie verzameld wordt en de scope doelgericht en risicogestuurd beter afgebakend kan worden. Er is al vermeld dat geotechnisch onderzoek maatwerk is. Meerdere keuzes zijn mogelijk. De te stellen criteria bepalen de strategie van het geotechnisch onderzoeksplan. Het is belangrijk om het doel van het onderdeel in ogenschouw te nemen. Risicogestuurd geotechnisch onderzoek gaat er van uit, dat juist voldoende informatie verzameld wordt: niet te veel, niet te weinig. Dit om de juiste besluiten te kunnen nemen, en daarvoor dus de juiste keuzes te maken. Risicogestuurd grondonderzoek In de CUR uitgave Risicogestuurd grondonderzoek (CUR 247) worden ook zes stappen onderscheiden. Deze stappen zijn als basis gebruikt voor dit handelingsperspectief en concreet ingevuld voor dijkversterkingen. De CURstappen zijn voor de volledigheid als bijlage B toegevoegd In het handelingsperspectief wordt per onderdeel beschreven wat er gedaan wordt, wat de stappen inhouden voor dit betreffende onderdeel en wat het beoogde resultaat is. Bijlage C geeft een overzicht van de stappen per onderdeel. Tabel 2.1 geeft een overzicht van de stappen in het handelingsperspectief, met omschrijving en enkele bijpassende vragen + opmerkingen. Nr. Stap Omschrijving Bijpassende vragen / opmerkingen 1. Inventarisatie Inventariseren van bestaand (bruikbaar) grond- en laboratoriumonderzoek. Dit geeft inzicht in de hoeveelheid / waarde van bestaande, bekende gegevens. Welke gegevens heb ik nodig? Welke gegevens heb ik? Check op hoeveelheid en kwaliteit. 2. Analyse Uitvoeren van geotechnische analyse op basis van bekende waarden (conservatief, realistisch, optimistisch). Dit resulteert in inzicht op de scope, kansen, risico s, effecten. Welke risico s blijken uit eerdere toetsing / beoordeling? Welke gegevens ontbreken, waar zitten de witte vlekken? Welk risico loop ik, als ik deze gegevens niet aanvul? Vervolgstap betreft stap 3 (plan van aanpak onderzoek) of stap 6 (gegevens voor fase acceptabel). Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 11 van 63

12 3. Plan van aanpak Opstellen plan van aanpak aanvullend veld- en laboratoriumonderzoek, gerelateerd aan doel per onderdeel. Plan van aanpak is inclusief visie en strategie. Hoe bepaal ik welke aanvullende gegevens ik nodig heb? Welke ontbrekende gegevens ga ik meten en hoe? Hoe verzamel ik de ontbrekende gegevens? Ga ik ook al gegevens voor volgende onderdelen meten? 4. Onderzoek Uitvoeren van veld- en laboratoriumonderzoek. Onderzoek toespitsen per onderdeel, geeft de noodzakelijke parameters om berekeningen per onderdeel uit te voeren. Opstellen / uitbreiden proevenverzameling. Sturen op organisatie en kwaliteit. 5. Evaluatie Uitvoeren van geotechnische analyse op basis van lokale en meer gedetailleerde waarden. Dit resulteert in een scherpere scope, kansen, risico s, effecten. Heb ik voldoende gegevens om de voor dit onderdeel benodigde berekeningen uit te voeren? Zijn in stap 2 voorziene risico s gereduceerd en/of beheerst? 6. Overdracht Informatie borgen en overdragen naar het volgende onderdeel van het project, én opgenomen in het risicodossier. Stap 6 is stap 1 van de volgende fase. Tabel 2.1 Stappen handelingsperspectief Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 12 van 63

13 3 Versterkingsopgave project 3.1 Inleiding In de initiatiefase worden de traject- en projectopgave bepaald, zie figuur 3.1. Deze worden bepaald door: De opgave waterveiligheid De opgave omgeving Vanuit de trajectopgave kunnen projecten worden gedefinieerd die nodig zijn om in 2050 aan de norm te voldoen. De projectopgave vormt de scope van een project en bevat de ruimtelijke afbakening in tekst en kaartbeeld van de veiligheidsopgave, samen met de inpassing en gebiedsopgave op projectniveau. Inpassingsen gebiedsopgave Veiligheidsopgave Figuur 3.1 Benodigde analyses voor vaststellen projectopgave [Lit.7] In de verkenningsfase wordt een voorkeursalternatief gekozen dat antwoord geeft op de versterkingsopgave vanuit veiligheid, inpassing en omgeving. Door het continue, van grof naar fijn, maken van keuzen wordt vanuit een oneindig aantal potentiële oplossingen een beste oplossing gekozen. Figuur 3.2 geeft dit schematisch weer. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 13 van 63

14 Figuur 3.2 Ontwerpen in de verkenningsfase [Lit.7] De versterkingsopgave is breder dan alleen de veiligheidsopgave. Het gaat bij de versterkingsopgave ook om het inpassen van bestaande functies en waarden, én het meenemen van gewenste gebiedsontwikkelingen of extra met het project te realiseren doelen, bijvoorbeeld verbetering van de ruimtelijke kwaliteit. De gegevens die in het onderdeel versterkingsopgave worden verzameld zijn in principe van voldoende kwaliteit (en kwantiteit) om de haalbaarheid van het project te kunnen bepalen. De beschikbare ondergrondinformatie is verzameld en overzichtelijk gebundeld. Tevens is er een duidelijk beeld van de omgevingswensen en de aanwezige waarden, functies en meekoppelkansen, hier verder benoemd als omgevingsopgave. De geotechnische risico s zijn voldoende in kaart gebracht om het juiste besluit te kunnen nemen. In dit hoofdstuk is de veiligheidsanalyse + veiligheidsopgave traject het technisch spoor. De omgevingsanalyse + inpassings-/ gebiedsopgave is het omgevingsspoor. Het is wenselijk om de inventarisatie (stap 1) en de analyse geotechnische risico s (stap 2) van het technisch- en omgevingsspoor gescheiden te doorlopen. Het technisch spoor borduurt voort op bestaande Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 14 van 63

15 (technische) gegevens uit de vorige beoordelingsronde en het omgevingsspoor brengt meekoppelkansen, functies en kansen in beeld, waarvoor mogelijk nog niet eerder geotechnisch onderzoek voor is uitgevoerd. Figuur 3.3 laat de gescheiden stappen zien en benoemt deze als 1a, 1b, 2a en 2b. Vervolgens worden de vervolgstappen 3 tot en met 6 gezamenlijk uitgevoerd. Technisch spoor Stap 1a Omgevings spoor Stap 1b Stap 2a Stap 2b Stap 3, plan van aanpak Stap 4, onderzoek Stap 5, evaluatie Stap 6, overdracht Figuur 3.3 Parallelle uitvoering van stap 1 en 2 voor de versterkingsopgave Voor de verkenningsfase wordt ervan uitgegaan dat de versterkingsopgave uit de initiatiefase bekend is. Deze versterkingsopgave is echter vaak dan nog onvoldoende concreet. Het kan handig zijn om al vóór de verkenningsfase meer informatie te verzamelen, bijvoorbeeld door het starten/uitvoeren van langdurige meetcampagnes. Om doelstelling en randvoorwaarden van het project scherp te krijgen wordt de probleemanalyse daarom in de verkenningsfase verder uitgediept. Het is van belang de resultaten van het technisch spoor en het omgevingsspoor goed samen te brengen. Risico s zitten vaak op raakvlakken. Mogelijkheden/onmogelijkheden in het uitvoeren van geotechnisch onderzoek of vergunbaarheid van werkzaamheden zijn belangrijk om duidelijk in beeld te hebben. Ook het zoeken naar alternatieve oplossingen / systeembenaderingen en het bieden van ruimte aan innovaties spelen mee om te komen tot de versterkingsopgave en de range waarbinnen deze zich bevindt. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 15 van 63

16 Veiligheidsanalyse + veiligheidsopgave Een goede veiligheidsanalyse geeft inzicht in: de actuele waterveiligheid van de waterkering op het niveau van de verschillende faalmechanismen de ontwikkeling van het veiligheidsbeeld in de tijd de gevoeligheden van de verschillende uitgangspunten De actuele waterveiligheid geeft een beschrijving van de huidige situatie. De beschrijving geeft de faalkansen in relatie tot de norm van de verschillende mechanismen in een dijktraject en welke dijkvakken deze faalkansen bepalen. Ook wordt ingegaan op de invloed van niet waterkerende objecten (NWO s) op de faalkans. Deze informatie volgt rechtstreeks uit de wettelijke beoordeling. Wanneer een project is aangemeld op basis van een beoordeling volgens het algemeen filter op trajectniveau of naar aanleiding van een afkeuring in de derde toetsronde kan deze informatie worden afgeleid uit de resultaten uit de (verlengde) derde toetsronde aangevuld met VNK-resultaten. De ontwikkeling van het veiligheidsbeeld beschrijft hoe het waterveiligheidsbeeld in de tijd verandert. Daarbij wordt ingegaan op: Toekomstige maatregelen die in het watersysteem worden uitgevoerd Invloed van klimaatscenario s op hydraulische belastingen Invloed van bodemdaling Invloed van nieuwe kennis die nog niet in Technische Leidraden is opgenomen, bijvoorbeeld kennis die in Projectoverstijgende Verkenningen wordt ontwikkeld De invloed van Beleid(voornemens) zoals wijziging meerpeil(en) of veranderen afvoerverdelingen van Rijntakken (Lek ontzien) Het is belangrijk om inzicht te hebben in de gevoeligheden van de verschillende uitgangspunten die in de veiligheidsanalyses voor het bepalen van hydraulische belastingen op en sterkte van waterkeringen worden gehanteerd. Het is ongewenst wanneer de onzekerheid rondom uitgangspunten bepalend is voor het uitwerken van varianten en keuze van een voorkeursalternatief. Een goede veiligheidsanalyse geeft inzicht in de invloed van de verschillende uitgangspunten op het veiligheidsbeeld. Op basis van mogelijke/ waarschijnlijke combinaties van uitgangspunten kunnen scenario s opgesteld worden, die de basis vormen voor gevoeligheidsanalyses. De gevoeligheidsanalyses geven inzicht hoe de opgave per faalmechanisme per scenario verandert en waarom. Hierbij gaat het dus over werken met bandbreedte van uitgangspunten en spelen met uitgangspunten. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 16 van 63

17 . De veiligheidsopgave beschrijft het veiligheidsprobleem op trajectniveau in de tijd. Waarom voldoet de waterkering niet, wat is nu echt het probleem en hoe ontwikkelt het probleem zich in de tijd? Met de beoordeling op basis van het WBI komt de beheerder tot een veiligheidsoordeel van zijn traject. Daarmee weet de keringbeheerder in hoeverre een traject voldoet aan de norm en welke onderdelen en mechanismen hierin bepalend zijn. Hierbij beschouwen we alle faalmechanismen. Als de dijk nu wel op hoogte is, op welke termijn is dat dan niet meer zo? Klimaatverandering én grondslag spelen hierbij een rol, en ook locatie specifieke ontwerpeisen / uitgangspunten die door de keringbeheerder zijn vastgesteld. Deze zijn onder andere afhankelijk van dominante faalmechanismen, type verbetermaatregel, toekomstige ingrepen in watersysteem en verwachte kennisontwikkeling. Het gewenste detailniveau heeft grote invloed op de benodigde hoeveelheid grond- en mogelijk ook laboratoriumonderzoek voor dit onderdeel. Een aanpak met een relatief grote dichtheid aan berekeningen, maar een nog wat beperkte omvang van nieuw grond- en laboratoriumonderzoek ligt in deze fase voor de hand. Veelal is vanuit eerder onderzoek een goed beeld van de bodemopbouw beschikbaar en kan op basis van vuistregels en correlaties worden gerekend. De beschikbare gegevens moeten voldoende gedetailleerd zijn om te bepalen of een profiel wel of niet voldoet. Zodra dit met redelijke zekerheid vastgesteld kan worden is, voor dit onderdeel, geen extra onderzoek nodig. Omgevingsanalyse + inpassings/gebiedsopgave Een goede omgevingsanalyse gaat in op: ruimtelijke inpassing en meekoppelkansen planologische procedures gebiedsontwikkelingen Ruimtelijke inpassing en meekoppelkansen: een samenhangend complex van gebruikskwaliteit, belevingskwaliteit en toekomstkwaliteit. Een dijkversterking (en/of rivierverruiming en gebiedsontwikkeling) heeft een verandering van het gebied tot gevolg. Het is de opgave voor ieder project om ervoor te zorgen dat deze verandering leidt tot behoud van de gebiedskwaliteiten en zo mogelijk versterking ervan of het toevoegen van nieuwe kwaliteiten. Planologische procedures: In de verkenning wordt geanalyseerd welke procedures nodig en/ of handig zijn om de dijkversterking of andere maatregelen planologisch vast te leggen. Voldoet een Projectplan Waterwet Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 17 van 63

18 met project MER in de planuitwerking? Zijn er ruimtelijke ontwikkelingen waardoor een Structuurvisie en planmer in de Verkenning nodig zijn? Gebiedsontwikkelingen : Reeds geplande ontwikkelingen in de omgeving kunnen invloed hebben op het project. Daarnaast zijn er vaak kleine of grote wensen, kansen en initiatieven in het gebied, die mee kunnen liften op het dijkversterkingsproject. De inpassingsopgave beschrijft de bij het realiseren van de veiligheidsopgave in te passen bestaande functies en waarden (conditionering). In de omgevingsvisie staan de ruimtelijke ontwikkelingen vanuit de omgeving beschreven. De omgevingsvisie wordt in een ruimtelijke analyse vertaald naar een opgave voor het traject. De gebiedsopgave beschrijft de bij het realiseren van de veiligheidsopgave (en inpassingsopgave) mee te nemen gebiedsontwikkelingen en eventueel de daarbij behorende extra met het project te realiseren doelen (bijvoorbeeld verbetering van de ruimtelijke kwaliteit naast veiligheid tegen overstroming/hoogwaterbescherming). 3.2 Inventarisatie + analyse geotechnische risico s Stap 1A: Inventarisatie bestaand grond- en laboratoriumonderzoek, technisch spoor In stap 1A van de veiligheidsanalyse wordt geïnventariseerd wat er reeds bekend is over de grondgesteldheid van de ondergrond, onder en naast de dijk. Dit kan informatie betreffen uit de (verlengde) 3 e toetsronde, uit VNK rapporten, eigen berekeningen/onderzoeken en ook algemenere bronnen zoals de Stochastische ondergrondschematisatie (SOS), de Algemene Hoogtekaart Nederland (AHN), Data en Informatie van de Nederlandse Ondergrond (DINO) loket, Basisregistratie Ondergrond (BRO), historische grondwaterkaarten etc. Deze informatie wordt op een overzichtelijke manier gebundeld en vormt de dataset die fungeert als basis voor het project. Gedacht kan worden aan in ieder geval een inventarisatie van de onderzoeken: Toetsrapporten uit de 3 e toetsronde, Veiligheid Nederland in kaart (VNK), etc. Geotechnisch onderzoek, o.a. boringen, sonderingen, Electromagnetische (EM) onderzoeken. Dit onderzoek kan uitgevoerd zijn in het kader van toets- en/of eerdere versterkingen. Ongeacht de leeftijd van de onderzoeken kan er altijd relevante informatie uit worden afgeleid. Hydrologisch onderzoek, o.a. peilbuizen en waterspanningsmeters. Deze informatie kan erg waardevol zijn. Het meten van Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 18 van 63

19 waterspanningen vereist over het algemeen een lange meetperiode. Het opbouwen van een goede dataset kan daardoor lang duren en kostbaar zijn. Reeds beschikbare informatie kan daarom erg waardevol zijn. In het DINO loket zijn vaak ook meerjarige meetreeksen beschikbaar. Ook als de beschikbare meetreeksen niet direct bruikbaar zijn, bijvoorbeeld omdat de afstand tot de dijk te groot is, kunnen deze reeksen toch waardevolle inzichten geven. Laboratoriumonderzoek, triaxiaalproeven, Direct Simple Shear (DSS), maar ook zaken als volume gewichten, samendrukkingsproeven, korrelverdelingen etc. Ondanks dat oude triaxiaalproeven wellicht niet meer bruikbaar zijn voor het afleiden van sterkte eigenschappen kan er nog steeds relevante informatie uit deze proeven verkregen worden. De volume gewichten blijven van toepassing. Ook kan de oude indeling in grondsoorten een goede eerste indicatie geven van de omvang van het nieuwe onderzoek Historisch (kaart)materiaal, vorige dijkversterkingen, informatie over oude doorbraken, (zandmeevoerende) wellen en ontwikkelingen in de directe omgeving. Ervaringen van de beheerder(s) tijdens recente hoogwaterperioden. Gedacht wordt aan informatie over mogelijk opgetreden (zandmeevoerende) wellen, opgetreden slootpeilen en of natte plekken op het binnentalud. Als bekend is welke gegevens nodig zijn, en vervolgens welke gegevens voorhanden zijn, kunnen onzekerheden en gevolgen worden benoemd. Is er bijvoorbeeld (lokaal) zeer afwijkende en mogelijk maatgevende bodemopbouw te verwachten? Voorbeeld Geotechnische risico s In de verkenningsfase zijn de te inventariseren risico s nog op een abstract niveau. Aan de hand van de beschikbare informatie wordt er gekeken welke eigenschappen in het gebied kunnen zorgen voor geotechnische risico s. De aanwezigheid van slappe lagen kan zorgen voor (grote) zettingen. Veenlagen zijn van invloed op de macrostabiliteit dijken. Aanwezigheid van ondiepe zandbanen zorgen voor een pipingprobleem. Het is belangrijk om in deze stap al verder te kijken dan alleen de lokaal beschikbare onderzoeken. De ondergrondscenario s uit het WBI-SOS, samen met algemene geologische kennis kunnen een goede aanvulling zijn op (de dichtheid van) het lokale geotechnisch onderzoek. Lokaal onderzoek en de ondergrondscenario s uit het WBI-SOS leveren tezamen zicht op de mogelijke variaties in de bodemopbouw binnen een traject en daarmee tot de dichtheid / omvang van het geotechnisch onderzoek. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 19 van 63

20 Op basis van dit inzicht en expert judgement is het mogelijk om de variatie in de bodemopbouw te bepalen. Tevens is er zicht op de kans van voorkomen van relevante ondergrondscenario s op basis van een kwalitatieve analyse per faalmechanisme. In latere onderdelen ligt een kwantitatieve aanpak meer voor de hand. Voorbeeld Risico onvoldoende gebiedskennis Een specialist / adviseur met voorkennis over het gebied heeft in alle gevallen de voorkeur. De specialist / adviseur kan goed inschatten wat de risico s zijn: Kunnen er slappe lagen zijn? Zijn er geulafzettingen te verwachten? Wat is het gevolg hiervan? Bij het ontbreken van gebiedskennis stijgt de kans dat er risico s (of kansen) onopgemerkt blijven. Betrek hier ook altijd de dagelijks beheerder bij. De dagelijks beheerder weet of een locatie bereikbaar is voor geotechnisch onderzoek met een sondeermachine, of kan gemakkelijker de perceel eigenaar bereiken. De opgedane kennis en inzichten over de bodemopbouw wordt vastgelegd in een geotechnisch risicodossier. Hierin wordt vastgelegd welke onzekerheden er zijn en welke risico s deze onzekerheden met zich meebrengen. Dit risicodossier wordt na elke volgende stap en onderdeel verder aangescherpt. WBI SOS Binnen de ontwikkeling van het Wettelijke Beoordelingsinstrumentarium is ook het WBI-SOS ontwikkeld. Het WBI-SOS, stochastische ondergrond schematisatie, is beschikbaar voor elk normtraject. In het WBI-SOS zijn normtrajecten onderverdeeld in trajecten. Binnen deze trajecten zijn ondergrondscenario s gedefinieerd en is per scenario de kans van aantreffen gegeven. Een ondergrondscenario bestaat uit een bodemopbouw die binnen het gebied verwacht wordt, inclusief verwachte hoogteligging van de laagscheidingen. Bij het opstellen van het WBI-SOS is niet alleen gekeken naar het bestaande geotechnisch onderzoek (DINO), maar is ook gekeken naar de ontstaansgeschiedenis en is veel geologische kennis meegenomen. Dit betekent concreet dat het WBI-SOS ondergrondscenario s kan bevatten die niet binnen een specifiek traject zijn waargenomen. Deze scenario s zijn dan toegevoegd omdat ze passen binnen de ontstaansgeschiedenis van het gebied. Een concreet voorbeeld hiervan kan zijn de aanwezigheid van zandbanen in het rivierengebied. Ook als in het beschikbare geotechnisch onderzoek geen zandbaan is aangetroffen kan deze wel in het WBI-SOS zijn opgenomen, omdat vanuit de ontstaansgeschiedenis zandbanen te verwachten zijn. Het WBI-SOS kan een goed hulpmiddel zijn. Echter bij een kleine hoeveelheid lokaal onderzoek blijven de onzekerheden groot. Doordat het WBI-SOS gebaseerd kan zijn op een relatief kleine hoeveelheid geotechnisch onderzoek kan niet met zekerheid worden gesteld dat alle relevante ondergrondscenario s in het WBI-SOS zijn opgenomen. Ook kan Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 20 van 63

21 het voorkomen dat ondergrondscenario s niet aanwezig zijn. Gaandeweg het project zal daarom, op basis van lokaal geotechnisch onderzoek, gecontroleerd moeten worden of er ondergrondscenario s toegevoegd dan wel verwijderd moeten worden. Lokale kennis over de ondergrond is in alle fasen van het project van groot belang. Resultaat stap 1A: Inzicht in wat er beschikbaar is aan grond- en laboratoriumonderzoek, inclusief een eerste inzicht in de kwaliteit van dit onderzoek. Daarnaast is het bekend waar de geotechnische risico s liggen, door o.a. gebruik van het WBI-SOS. Stap 1B: Inventarisatie bestaand grond- en laboratoriumonderzoek omgevingsspoor In dit onderdeel van de omgevingsopgave, worden de wensen en eisen van de opdrachtgever en de omgeving geïnventariseerd. De focus ligt op de aanwezige waarden, functies en meekoppelkansen. Ook aanwezige elementen in de omgeving die invloed kunnen hebben op het project worden hier meegenomen. Wensen en eisen van de omgeving kunnen worden geïnventariseerd door in gesprek te gaan met omwonenden en andere betrokken partijen. Wensen vanuit de omgeving kunnen betrekking hebben op bereikbaarheid, behoud van waarden en functies of het verbeteren van de ruimtelijke kwaliteit. Het kan gaan om extra oplossingsrichtingen waar mogelijk nog geen grondinformatie voor beschikbaar is. Ook de aanwezigheid van niet waterkerende objecten (NWO s) worden in de omgevingsanalyse geïnventariseerd. NWO s kunnen een grote invloed hebben op het waterkerend vermogen van een dijk, en kunnen ook obstakels vormen bij het uitvoeren van werkzaamheden aan een waterkering. Het is daarom van belang om al vroeg inzichtelijk te hebben met welke NWO s rekening gehouden dient te worden bij het maken van een ontwerp. Tevens worden geotechnische risico s en kansen die hiermee gepaard gaan geïnventariseerd en toegevoegd aan het risicodossier. Voorbeeld Dijkverlegging (1) Vanuit de omgeving kan de wens ontstaan voor een dijkverlegging, bijvoorbeeld wanneer verhogen / verbreden veel verstoring geeft of wanneer er een combinatie mogelijk is met een gebiedsontwikkeling. Hoe vroeger deze wens naar voren komt, hoe eerder de haalbaarheid kan worden onderzocht, inclusief een analyse van geotechnische risico s die dit met zich meebrengt. Vaak is extra geotechnisch onderzoek nodig. Dit onderzoek kan in de deze fase nog beperkt zijn in omvang en intensiteit. Passend bij deze fase is het uitvoeren van een aantal verkennende boringen en/of sonderingen om een globaal beeld van de bodemopbouw op het beoogde tracé te verkrijgen. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 21 van 63

22 Resultaat stap 1B: Inzicht in de omgevingsopgave en hiervoor benodigde (grond)informatie. Aanvulling op het risicodossier en aanvullende (niettechnische) uitgangspunten voor het project. Stap 2A: Analyse geotechnische risico s, technisch spoor Deze stap kenmerkt zich door het uitvoeren van gevoeligheidsberekeningen, op basis van de in de vorige stap verzamelde informatie, expert judgement en beschikbare waarden uit andere bronnen (handleidingen, leidraden etc.). Met deze berekeningen worden onzekerheden vastgesteld, inclusief de invloed van deze onzekerheden op het project. Vragen die beantwoord worden in deze fase: Welke risico s blijken uit eerdere toetsing / beoordeling? Welke gegevens ontbreken, waar zitten de witte vlekken? Welk risico loop ik, als ik deze gegevens niet aanvul? Welke risico s spelen een significante rol in de keuze van de scope en welke niet? Het gebruik van het WBI-SOS kan een aanvullende stap zijn. Door hier gebruik van te maken kunnen per faalmechanisme de ondergrondscenario s met de grootste invloed op het ontwerp worden geïdentificeerd, als input voor het plan van aanpak aanvullend veld- en laboratoriumonderzoek (stap 3). Doorlooptijden vaststellen parameters Tabel 2.2 geeft voor een aantal veel voorkomende parameters een globale inschatting van de doorlooptijd voor de uitvoering van het grond- en/of laboratoriumonderzoek. Deze doorlooptijd is een benadering en sterk afhankelijk van de lokale situatie, de hoeveelheid en het type onderzoek, echter geeft een redelijk beeld van de normale doorlooptijd. De doorlooptijd is exclusief voorbereidingstijd en de tijd voor analyse. De voorbereidingstijd kan, afhankelijk van het type en de omvang van het onderzoek, variëren tussen enkele weken en meerdere maanden. Het maakt voor het project wel uit welk soort onderzoek nodig is. Samendrukkingsproeven duren relatief lang, en dit kan een knelpunt vormen in de projectplanning. Bij onvoldoende beschikbare tijd is een optie om minder samendrukkingsproeven uit te voeren en deze te combineren met lokale sonderingen om toch bruikbare waarden te verkrijgen. Parameter Faalmechanisme Doorlooptijd onderzoek Stijghoogte respons STPH, STBI Jaren, doorlopend Ongedraineerde schuifsterkte parameters, methode WBI (Sratio, m en POP) STBI, STBU 4-8 maanden Ongedraineerde schuifsterkte parameters methode Dijken op Veen (DOV) STBI, STBU 6-12 maanden Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 22 van 63

23 D70 STPH 2-4 maanden Doorlatendheid watervoerend pakket (o.b.v. pompproef) STPH 2-4 maanden Volume gewichten STBI, STBU, STPH 2-4 maanden Tabel 3.1 Doorlooptijd veel voorkomende parameters voor de faalmechanismen: opbarsten, heave en piping (STPH), macrostabiliteit binnenwaarts (STBI), macrostabiliteit buitenwaarts (STBU) In verband met de benodigde omvang van het onderzoek in relatie tot de beschikbare capaciteit in Nederland, is het raadzaam om geotechnisch onderzoek goed vooruit te plannen. Voorbeeld Doorlooptijd Met het plaatsen van een raai van peilbuizen kan de weerstand van een voorland (als input voor pipingberekeningen) worden gemeten. Dit vereist echter wel waterstanden die hoger zijn dan het voorland. Indien sprake is van een laaggelegen voorland dat gemiddeld genomen elk jaar onder water komt te staan is de verwachte doorlooptijd beperkt (circa 1 à 2 jaar). Is echter sprake van een hoger gelegen voorland, dat gemiddeld maar eens in de 10 à 20 jaar onder water komt te staan, dan is de verwachte doorlooptijd aanzienlijk langer. Door vooraf de benodigde waterstanden en bijbehorende herhalingstijden te bepalen kan een beslissing worden gemaakt over het benodigde onderzoek. In deze fase is een strategische visie nodig over de regionale of lokale bepaling van de parameters. Een proevenverzameling met ongedraineerde parameters kan bijvoorbeeld beter voor een groter gebied worden opgesteld. Ook geohydrologische onderzoeken kunnen mogelijk beter voor wat grotere gebieden worden uitgezet. De meest analyses geschieden van grof naar fijn. Indien er nog weinig tot geen lokale gegevens beschikbaar zijn, is het zinvol om eerst, op basis van ervaringsgetallen, gevoeligheidsberekeningen uit te voeren en te verkennen waar de gevoeligheden zitten en welke parameters belangrijk zijn. Het kader geeft een eenvoudig voorbeeld voor de aanpak van Gevoeligheidsberekeningen ongedraineerd rekenen, inclusief de keuzen die gemaakt kunnen worden. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 23 van 63

24 Voorbeeld Aanpak gevoeligheidsberekeningen ongedraineerd rekenen. A. Berekeningen uitvoeren op basis van de veilige waarden uit de schematiseringshandleiding. Mogelijk kan, bijvoorbeeld bij dunne cohesieve deklagen of overgedimensioneerde waterkeringen, op basis van deze benadering al een voldoende oordeel worden verkregen. Het uitvoeren van uitgebreid laboratoriumonderzoek kan in dit geval achterwege blijven. B. Berekeningen uitvoeren met minder conservatieve waarden. Op basis van uitgevoerde onderzoeken bij verschillende waterschappen zijn ervaringscijfers beschikbaar. Dit geldt zowel voor de S-ratio, m en POP, als voor de Nkt. Deze waarden kunnen in deze fase goed gebruikt worden. Doel van deze berekeningen is om te verkennen of met minder conservatie rekenwaarden aan de norm wordt voldaan. Daarnaast wordt inzicht verkregen in welke parameters lokaal meer en welk minder invloed hebben. C1. Indien de waterkering na B. (met realistischere, minder conservatieve waarden) voldoet, ligt het voor de hand om veld- en laboratoriumonderzoek uit te voeren. Dit onderzoek kan betrekking hebben op een of meerdere parameters, afhankelijk van de uitkomsten van de gevoeligheids-berekeningen. Doel hiervan is aantonen dat de waterkering voldoet. C2. Indien de benadering na B. leidt tot ruim afkeuren van de waterkering is onderzoek naar de sterkteparameters niet direct zinvol. Afhankelijk van oplossingsrichtingen en planning wordt gekeken in welke fase nader onderzoek naar de ongedraineerde schuifsterkte zinvol en noodzakelijk is. Let hierbij wel op de doorlooptijd van het benodigde onderzoek. Het kan zinvol zijn om sowieso in deze fase betreffende paramaters al wel te meten, bijvoorbeeld voor een proevenverzameling. Bij het uitvoeren van de gevoeligheidsanalyses strekt het tot aanbeveling om ook de ondergrondscenario s mee te nemen. Er zijn een aantal berekeningen nodig om te onderbouwen welke scenario s maatgevend / invloedrijk zijn voor welke mechanisme. Dit is input voor het risicodossier. Voor de ongedraineerde stabiliteitsberekeningen zelf is een tweetal methoden beschikbaar om te komen tot een set ongedraineerde schuifsterkte parameters. Gekozen kan worden tussen de WBI methode en de Dijken op Veen methode (DOV). Beide methoden hebben specifieke voor- en nadelen. Bij deze methoden horen ook specifieke eisen aan het type laboratoriumonderzoek. Beide methoden vereisen specifiek grond- en laboratoriumonderzoek. Bijlage A geeft een toelichting op beide methoden. Meer inhoudelijke informatie over ongedraineerde schuifsterkte is te vinden in de betreffende schematiseringshandleiding. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 24 van 63

25 Voorbeeld Risicodossier Uit het WBI-SOS blijkt een gerede kans (bijvoorbeeld 10%) op de aanwezigheid van een ondiepe en gefundeerde zandbaan. Een dergelijke bodemopbouw geeft een verhoogde kans op het optreden van piping en vereist zeer waarschijnlijk een maatwerkoplossing. In deze fase van het project kan het identificeren van dit risico voldoende zijn. Indien het wel of niet aanwezig zijn, of de ligging/plaats van de geul invloed heeft op de scope van het project is extra onderzoek in deze fase van het project wel wenselijk. In het risicodossier wordt opgenomen: 1) Welk risico er is. In dit geval de aanwezigheid van een ondiepe gefundeerde zandbaan; 2) Hoe groot het risico is. In dit geval: 10%; 3) Hoe dit risico beheerst gaat worden. In dit geval door het uitvoeren van extra geotechnisch onderzoek. Het doel van dit onderzoek is om inzichtelijk te maken of deze zandbaan daadwerkelijk aanwezig is. Tevens wordt, afhankelijk van de gekozen maatwerkoplossing, onderzoek gedaan naar de eigenschappen van deze zandbaan. Resultaat stap 2A: Inzicht in scope, kansen, risico s en effecten. Inzicht in welke parameters van belang zijn en welke doorlooptijd het bepalen van elke parameter heeft. Inzicht in de relevante ondergrondscenario s en de bijbehorende geotechnische risico s. Stap 2B: Analyse geotechnische risico s omgevingsopgave Deze stap betreft het uitvoeren van gevoeligheidsberekeningen om de haalbaarheid van eisen en wensen van de omgeving te toetsen en inzicht te krijgen in de hoeveelheid en type benodigd geotechnisch onderzoek om dit te kunnen realiseren. Ook worden in stap 2B de bijkomende geotechnische risico s geclassificeerd. Dit gebeurt net als in onderdeel 1B op een relatief hoog abstractieniveau. Wederom kan gebruik worden gemaakt van beschikbaar lokaal geotechnisch onderzoek en de WBI-SOS ondergrondscenario s. Voorbeeld Dijkverlegging (2) Vanuit de omgevingswensen kan een dijkverlegging als alternatief naar voren komen. In deze fase kan volstaan worden met een eenvoudige analyse op basis van bestaande boringen / DINO loket / WBI-SOS scenario s en het globale beeld van de bodemopbouw in het gebied. Naast een geotechnische gevoeligheidsanalyse moet in deze stap ook gedacht worden aan een gevoeligheidsanalyse van de niet-technische eisen. Als aan een wens vanuit de omgeving niet kan worden voldaan, wat heeft dit dan voor Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 25 van 63

26 effect op het project? Zijn de eisen en wensen vanuit de omgeving überhaupt haalbaar? Hierbij kan worden gedacht aan inpassing en financiële haalbaarheid. Resultaat stap 2B: Aanvulling op het risicodossier en aanvullende (niettechnische) uitgangspunten voor het project. 3.3 Plan van aanpak, onderzoek, evaluatie, overdracht Stap 3: Plan van aanpak grond- en laboratoriumonderzoek In deze stap wordt een plan van aanpak opgesteld voor het uit te voeren geotechnisch onderzoek. Het gaat hierbij om antwoord te krijgen op onder meer de volgende vragen: Hoe bepaal ik welke aanvullende gegevens ik nodig heb? Welke ontbrekende gegevens ga ik meten en hoe? Hoe verzamel ik de ontbrekende gegevens? Ga ik ook al gegevens voor volgende onderdelen meten? In stap 2 zijn geotechnische risico s geclassificeerd, waarvoor in deze stap beheersmaatregelen worden geselecteerd. De informatiebehoefte voor deze beheersmaatregelen wordt vastgesteld voor deze fase, en daarmee de kosten en doorlooptijden van het eventueel uit te voeren geotechnisch onderzoek. Met de informatiebehoefte voor alle fasen en de doorlooptijden en kosten voor verschillende onderdelen van het grond- en of laboratoriumonderzoek wordt een plan van aanpak (PvA) opgezet met een doorkijk voor het onderzoek in het hele project. Dit omvat dus meerdere fases. Aangezien er later in het project geconvergeerd wordt naar detailontwerpen zal dit PvA in elke fase moeten worden aangescherpt. Voorbeeld Risico planning Het halen van een planning is vaak een risico in een project. Dit geldt ook voor de planning van grond- en laboratoriumonderzoek. Verschillende methoden van geotechnisch onderzoek hebben verschillende doorlooptijden (zie tabel 3.1 in paragraaf 3.2). Het uitlopen van de doorlooptijden is een risico waarmee in de planning rekening gehouden moet worden. Uitloop kan komen doordat het onderzoek niet goed verloopt, of dat het laboratorium onvoldoende capaciteit heeft. Hoe met dit risico wordt omgegaan is een voorbeeld van een beheersmaatregel. Per risico wordt gekeken op welke manier de informatiebehoefte kan worden opgelost. Hierbij is vooral belangrijk welke soorten geotechnisch onderzoek er nodig zijn en hoeveel er nodig is. Wanneer hier een overzicht van is wordt gezocht naar overlappende onderzoeken. Zo kan het geotechnisch onderzoek zo efficiënt mogelijk worden uitgevoerd. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 26 van 63

27 Voorbeeld Oplossen informatiebehoefte Wanneer uit de gevoeligheidsberekeningen blijkt dat er een stabiliteitsprobleem is waarbij de dominante factor opbarsten is loont het om alvast een meetcampagne op te starten om de stijghoogte in kaart te brengen. Wanneer er wordt verwacht dat er zandbanen aanwezig zijn die negatieve gevolgen kunnen hebben voor piping kan geofysisch onderzoek worden gebruikt om deze te karteren. Het is belangrijk om in deze stap alvast een doorkijk te maken naar de volgende projectonderdelen. Welke informatie is nu nodig en welke bij een later onderdeel? Daarbij spelen overwegingen zoals kosten en overlast een belangrijke rol. Wellicht kunnen kosten bespaard worden door in een eerder onderdeel een beperkte extra inspanning te doen. Bijvoorbeeld door een onderzoek net iets groter op te zetten; een paar extra boringen zijn effectiever dan later een nieuw onderzoek met hetzelfde aantal boringen opzetten. Een ander voorbeeld is het al laten aanbrengen van een peilbuis en filter zodat bij later onderzoek niet opnieuw dure mechanische boringen nodig zijn. Voorbeeld Vooruitdenken De hoeveelheid uit te voeren geotechnisch onderzoek hangt niet alleen af van de informatiebehoefte voor het huidige projectonderdeel. Het advies is om altijd vooruit te denken richting volgende onderdelen. In de praktijk komt het vaak voor dat geotechnisch onderzoek uitgesteld wordt omdat het niet strikt noodzakelijk is voor het huidige onderdeel. Het komt geregeld voor dat extra boringen of sonderingen in een later stadium alsnog worden uitgevoerd. Ook kan het uitvoeren van te weinig onderzoek er toe leiden dat er moet worden teruggekomen op beslissingen. Aan de andere kant gebeurt het ook dat er te veel grond- en laboratoriumonderzoek wordt uitgevoerd, dat in een later stadium niet nodig is. Zie hiervoor Voorbeeld verzamelen verkeerde gegevens bij stap 4. Kijk dus altijd vooruit naar de toekomstige informatiebehoefte door het toepassen van een no-regret strategie. Doorgaans is de effectiviteit van extra geotechnisch onderzoek groot, zeker voor de veiligheidsopgave. Voor de omgevingsopgave is het aan te raden hier strikter mee om te gaan. Bij de uitwerking van het plan van aanpak geotechnisch onderzoek dient een onderzoeksmethode gekozen te worden die aansluit bij de specifieke kenmerken van het betreffende gebied en reeds beschikbare informatie. In een gebied met naar verwachting zandbanen is het noodzakelijk om bij het uitvoeren van het geotechnisch onderzoek rekening te houden met deze Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 27 van 63

28 zandbanen. Zo dient de kans op het niet aantreffen van een aanwezige zandbaan acceptabel klein te zijn. Dit speelt vooral wanneer de aanwezigheid van een zandbaan een zeer ongunstig effect op een of meerdere faalmechanismen heeft. Tevens dient bepaald te worden in welke fase van het project deze informatie echt noodzakelijk is. Een zeer lokale discontinuïteit heeft een beperkte invloed op de versterkingsopgave. Ter plaatse van deze lokale discontinuïteit zal een maatwerk oplossing uitkomst moeten bieden. Indien deze discontinuïteit goed in het risicodossier is geborgd vormt opsporen in een later stadium geen probleem. Resultaat stap 3: PvA voor grond- en laboratoriumonderzoek verkenning, inclusief hoeveelheden en met een doorkijk naar het benodigde aanvullend onderzoek in latere projectonderdelen. Voorbeeld Dijkverlegging (3) Vanuit de omgevingswensen kan een dijkverlegging als alternatief naar voren komen. In deze fase kan volstaan worden met een beperkt aantal boringen en sonderingen. Het doel is om een eerste indicatie van de bodemopbouw op het tracé te bepalen. Gezien alle onzekerheden ligt uitgebreid geotechnisch onderzoek in deze fase nog niet voor de hand. Stap 4: Uitvoeren grond- en laboratoriumonderzoek Afhankelijk van het project en de hoeveelheid vooraf beschikbare informatie die in de voorgaande stappen is verzameld kan het voorkomen dat nog geen geotechnisch onderzoek wordt gedaan, of hooguit kleinschalig. Het geotechnisch onderzoek in dit onderdeel is verkennend van aard en dient vooral om geotechnische risico s te ontdekken of beter te classificeren. Wanneer er voldoende tijd is, kan in deze stap een langdurige meetcampagne worden opgezet, bijvoorbeeld een twee tot vijfjarige meting van de grondwaterstroming. Voorbeeld Verzamelen verkeerde gegevens Voor het uitvoeren van geotechnisch onderzoek is van belang dat men weet welke gegevens nodig zijn. Het is bijzonder ineffectief als er (dure) ongedraineerde parameters worden verzameld terwijl de te toetsen dijk niet ongedraineerd reageert. Zorg altijd voor advies van een deskundige met lokale kennis. Resultaat stap 4: Meetresultaten ter aanvulling van de in stap 1 t/m 3 verzamelde basisinformatie van het project, of resultaten waarmee geotechnische risico s beter kunnen worden geïdentificeerd of geclassificeerd. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 28 van 63

29 Stap 5: Evaluatie geotechnische risico s In deze stap worden, aan de hand van de verzamelde informatie en meetresultaten, gedetailleerde analyses voor de geotechnische faalmechanismen gemaakt om de versterkingsopgave van het project te bepalen. Het gaat er bij deze stap om, dat er voldoende geotechnische informatie is om de scope voor de versterkingsopgave te kunnen vaststellen, als basis voor het volgende onderdeel. Deze informatie heeft betrekking op: Dichtheid en kwaliteit van het beschikbare grond- en laboratoriumonderzoek (inclusief stap 4). Heterogeniteit van de ondergrond en de bestaande geometrie. Detailniveau van de uitgevoerde toetsing / beoordeling. Mate van afkeuren en robuustheid van dit oordeel. De in stap 2 en 3 geïnventariseerde en geclassificeerde geotechnische risico s kunnen in stap 5 worden geëvalueerd en eventueel worden herzien, evenals de bijbehorende beheersmaatregelen. Resultaat stap 5: De basisinformatie en geotechnische risico s, ter bepaling van de scope voor de versterkingsopgave, als basis voor het volgende onderdeel: het proces van mogelijke oplossingsrichtingen naar een voorkeursalternatief. Stap 6: Overdracht en borging informatie In deze stap wordt de bestaande dataset aangevuld met de resultaten en nieuwe data uit stap 4 en 5. Dit gebeurt op zodanige wijze dat overdracht eenvoudig en compleet kan gebeuren, bijvoorbeeld door gebruik te maken van geo-datamanagement (GIS) of een wiki. Tevens wordt het risicodossier bijgewerkt en overgedragen naar het volgende onderdeel. Het risicodossier is eenduidig, transparant, goed toegankelijk en relateerbaar aan overige projectinformatie. Het geotechnisch onderzoek wordt tevens aangeleverd aan de Basisregistratie Ondergrond (BRO). Resultaten van sterkteproeven worden opgenomen in de landelijke database voor laboratoriumonderzoek. Resultaat stap 6: Bijgewerkt risicodossier, overzicht grond- en laboratoriumonderzoek, lokale / regionale proevenverzameling, scope van de versterkingsopgave. 3.4 Casus 1 Casus 1 betreft een lokale oplossing van circa 300 m, zie figuur 3.4. Voor het dijktraject waar onderhavig dijkvak onderdeel van uit maakt is een veiligheidstoetsing (op basis van oude veiligheidsnorm) uitgevoerd. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 29 van 63

30 Figuur 3.4 Bovenaanzicht casus 1 Tijdens de veiligheidstoetsing zijn enkele sonderingen en handboringen beschikbaar, zie figuur 3.5. Waterspanningen zijn op dit deel van het dijktraject niet gemeten. Voor de stabiliteitsanalyse binnenwaarts is gebruik gemaakt van waterspanningsmetingen op circa 200 m afstand en van het waterspanningsbeeld op basis van een regionaal grondwatermodel. Figuur 3.5 Overzicht bestaande sonderingen + boringen Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 30 van 63

31 Ten behoeve van de veiligheidstoetsing is het volgende grondonderzoek beschikbaar: Ter plaatse van de kruin: 1 sondering Ter plaatse van de binnenteen: 3 sonderingenter plaatse van het buitendijkse maaiveld: 1 sondering en 6 handboringen. Mechanische boringen zijn niet uitgevoerd, de bodemopbouw is bepaald op basis van de sondeerresultaten.de volumieke massa s zijn geschat. Op basis van het beschikbare onderzoek is een geotechnisch lengteprofiel opgesteld voor respectievelijk binnenteen, kruin en buitenteen, zie figuur 3.6. Het profiel ter plaatse van de binnenteen is het bovenste profiel. Figuur 3.6 Geotechnisch lengteprofiel Het dijkvak is afgekeurd op zowel het faalmechanisme macrostabiliteit als op piping. In de verkenningsfase is besloten als VKA een damwand aan te brengen in de binnenkruin van de dijk ter verbetering van de binnenwaartse stabiliteit en ter voorkoming van piping. Er is hier geen aanvullend grondonderzoek en geen ontwerpberekening voor de damwand uitgevoerd. Ook is in het projectplan dit VKA overgenomen als definitief ontwerp In het kader van de voorbereiding van het dijkversterkingsbestek is ten behoeve van het ontwerp van de damwand aanvullend onderzoek uitgevoerd. Dit onderzoek bestaat uit: sonderingen in de kruin van de dijk, in de lijn van de damwand enkele binnen en buitendijkse handboringen ter bepaling van de dikte van de deklaag en de precieze grenzen van de pipinggevoelige met zand opgevulde holocene geul. Figuur 3.7 geeft het aanvullende onderzoek op de plattegrond weer. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 31 van 63

32 Figuur 3.7 Aanvullend grondonderzoek Op basis van het aanvullende onderzoek zijn de grenzen van de met zand opgevulde geul vastgesteld. Tevens is geconstateerd dat er buitendijks geen intrede punt aanwezig is binnen de benodigde kwellengte. Derhalve kan ten behoeve van het voorkomen van piping de damwand achterwege blijven. Binnendijks blijken de afdekkende lagen dikker te zijn dan ten tijde van de keuze voor het VKA en definitief ontwerp is aangehouden, waardoor de stabiliteit zonder voorziening al aan de eis voldoet. Figuur 3.8 Resultaat stabiliteitsberekeningen De dikte van de afdekkende laag is groter enerzijds doordat de top van de met zand opgevulde geul dieper ligt en anderzijds doordat het maaiveld hoger ligt dan ten tijde van de voorbereiding van het projectplan aangehouden. De veiligheidstoetsing gaf met beperkt grondonderzoek aan dat er een veiligheidsopgave is. Bij nader onderzoek blijkt deze er niet te zijn. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 32 van 63

33 4 Keuze voorkeursalternatief (VKA) Hoofdstuk 3 beschrijft het handelingsperspectief geotechnisch onderzoek voor het onderdeel versterkingsopgave. Hoofdstuk 4 gaat in op het volgende onderdeel van de verkenningsfase: het afwegen en beoordelen van mogelijke oplossingsrichtingen naar kansrijke oplossingen (zeef 1, zie figuur 3.2), en van kansrijke oplossingen naar een voorkeursalternatief, (zeef 2). Dit hoofdstuk beschrijft dit onderdeel in twee substappen: zeef 1 en zeef Zeef 1: Van mogelijke oplossingsrichtingen naar kansrijke oplossingen Het doel van de eerste zeef is te komen tot een beperkt aantal kansrijke oplossingen voor het versterkingsproject. Op het gebied van geotechnisch onderzoek is het resultaat na stap 5 een set meet- en rekenresultaten waarmee de verdiepingsslag kan worden gemaakt van kansrijke oplossingen naar een VKA en uiteindelijk richting een uitvoeringsontwerp. Voorbeeld Te weinig kennis Het komt regelmatig voor dat er te weinig aandacht is voor kwalitatief hoogwaardige geotechnische kennis. Dit kan effecten hebben op budget en planning of dat er verkeerde beslissingen worden gemaakt. De keringbeheerder kan dit risico verkleinen door eigen geotechnische kennis te ontwikkelen of adviseurs / geotechnisch onderzoekers in te huren die de lokale situatie kennen en snappen. Stap 1: Inventarisatie bestaand grond- en laboratoriumonderzoek Op basis van de in het vorig onderdeel vergaarde informatie worden mogelijke oplossingsrichtingen afgewogen en beoordeeld. Per oplossingsrichting worden bijkomende geotechnische risico s geïnventariseerd. De lijst met mogelijke oplossingsrichtingen kan erg breed zijn bestaan uit bewezen- en niet bewezen technieken, innovatieve oplossingen, rivierverruimingsmaatregelen, maatregelen in het kader van meerlaagse veiligheid. Creativiteit is bij deze fase geboden. Resultaat stap 1: Kwantitatieve en kwalitatieve check aanwezig grond- en laboratoriumonderzoek, lokale / regionale proevenverzameling ten behoeve van afweging / beoordeling oplossingsrichtingen. Stap 2: Analyse geotechnische risico s De mogelijke oplossingsrichtingen worden afgewogen en beoordeeld op dominante beoordelingscriteria. Stap 2 kenmerkt zich door het gebruik van Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 33 van 63

34 vuistregels, ervaringscijfers en eenvoudige rekeninstrumenten. Dit resulteert in verkennende berekeningen + inschattingen en het identificeren en classificeren van geotechnische risico s. Ook met niet-eenvoudige rekeninstrumenten kunnen analyses worden gemaakt. Voorbeeld Classificeren risico s Bij het classificeren van risico s is het belangrijk om de gevolgen duidelijk in kaart te brengen. Als in het ontwerp niet is uitgegaan van een ondiepe zandbaan, en deze blijkt er uiteindelijk wel te liggen, bestaat de kans dat de dijk niet voldoet aan piping-eisen. Het geotechnisch onderzoek dient deze informatie wel te bevatten. Als deze informatie ontbreekt kan ten onrechte een oplossingsrichting vervallen of juist als kansrijk aangemerkt worden. Hoe eerder deze informatie er is hoe beter. Als dit later wordt ontdekt heeft dit effect op planning en budget en kan tevens leiden tot maatschappelijke en bestuurlijke onrust als er verkeerde keuzes zijn gemaakt. Als een lokale zandbaan helemaal niet wordt ontdekt, blijft het risico op overstroming hoog. Om in te schatten hoe groot de kans is dat er lokaal ondiepe zandbanen aanwezig zijn biedt het WTI SOS een handvat. Voorbeeld Eenvoudig project Een in een agrarische omgeving gelegen dijk is afgekeurd op piping. Bij een recent hoogwater zijn zandmeevoerende wellen geconstateerd. Het geconstateerde kwelweglengte tekort is groot (>100m) en de dunne deklaag (<2 m) barst op bij relatief lage waterstanden (1/10 per jaar). Traditionele oplossingen zijn het ingraven van een kleidek ter plaatse van het voorland of het aanleggen van een binnendijkse pipingberm. Echter, als gevolg van de benodigde afmetingen (>100m) liggen andere oplossingsrichtingen meer voor de hand. Bijvoorbeeld het aanleggen van een filterconstructie, een innovatieve oplossing als verticaal gronddicht geotextiel of een heavescherm. Zorg er voor dat er juist voldoende informatie aanwezig is om de keuze voor alle oplossingsrichtingen (valt af of is kansrijk) geotechnisch goed te kunnen onderbouwen. Resultaat stap 2: Inzicht of aanwezig grond- en laboratoriumonderzoek, lokale / regionale proevenverzameling kwantitatief en kwalitatief voldoende is om van mogelijke oplossingsrichtingen naar kansrijke oplossingen te komen. Stap 3: Plan van aanpak grond- en laboratoriumonderzoek Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 34 van 63

35 In deze stap wordt het in het vorige onderdeel opgestelde plan van aanpak, indien nodig, aangescherpt op basis van de vorige stap 2. Hierbij is het van belang om een transparante, onderbouwde en navolgbare keuze te maken om van mogelijke oplossingsrichtingen naar enkele kansrijke oplossingen te komen. Ook hier is het belangrijk om door te kijken naar de volgende projectonderdelen. Resultaat stap 3: Update van het PvA geotechnisch onderzoek. Voorbeeld Dijkverlegging (4) Indien een dijkverlegging een kansrijke oplossingsrichting lijkt, is er behoefte om nu het geotechnisch onderzoek uit te breiden om gedetailleerdere berekeningen uit te kunnen voeren. Het betreft bijvoorbeeld detaillering / verdichting van eerder onderzoek, echter nog geen onderzoek naar uitvoeringsaspecten. Het resultaat is een compleet beeld van de bodemopbouw. Stap 4: Uitvoeren grond- en laboratoriumonderzoek Het betreft het benodigde geotechnisch onderzoek om verantwoord de kansrijke oplossingen te kiezen. De gegevens worden geanalyseerd en indien van toepassing wordt een proevenverzameling opgesteld. Voorbeeld Beheersen informatierisico Het uitvoeren van geotechnisch onderzoek is als zodanig óók een voorbeeld van een beheersmaatregel. Namelijk een maatregel op het risico dat je onvoldoende of onjuiste gegevens hebt, dus een informatierisico hebt. Dit is een risico dat grote gevolgen kan hebben. Een risico is bijvoorbeeld dat de D70 verkeerd wordt ingeschat. Lokaal komen lagen voor met veel fijner zand, wat leidt tot een vergrote kans op piping, Dit heeft mogelijk tot gevolg dat de dijk niet voldoet op piping. Ook het over het hoofd zien van een slappe veenlaag die lokaal toch aanwezig blijkt te zijn brengt een risico met zich mee, namelijk het risico dat de dijk niet voldoet op macrostabiliteit. Door het uitvoeren van geotechnisch onderzoek kunnen dit soort risico s worden verkleind. Resultaat stap 4: Meetresultaten ter aanvulling van de in de eerdere stappen verzamelde basisinformatie van het project, of resultaten waarmee geotechnische risico s beter kunnen worden geïdentificeerd of geclassificeerd. Stap 5: Evaluatie geotechnische risico s Stap 5 kenmerkt zich door geotechnische analyses, die de basisinformatie geven voor een transparante, onderbouwde en navolgbare keuze van kansrijke oplossingen. Met de verzamelde informatie kunnen bijvoorbeeld de dimensies Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 35 van 63

36 van de maatregel, het ruimtebeslag, de technische haalbaarheid, inpasbaarheid en de kosten worden bepaald. Voorbeeld Te weinig onderzoek in intensief bebouwde omgeving In een intensief bebouwde omgeving is vaak weinig ruimte voor een versterkingsmaatregel. De keuze voor een maatregel die weinig ruimte nodig heeft ligt voor de hand. Dit kan een constructieve maatregel zijn. Om de keuze voor een constructieve maatregel bij de eerste zeef verantwoord te doen wordt extra geotechnisch onderzoek als no-regret gezien. Stel dat er slechts beperkt lokaal onderzoek is gedaan, dan kan het voorkomen dat men er in de planuitwerking pas achter komt dat een constructieve damwand veel langer, dieper of sterker moet zijn, omdat de grondslag bij nader onderzoek toch slechte blijkt. Mogelijk is een andere oplossingsrichting onterecht afgevallen. Berekeningen die leiden tot de globale afmetingen van de verschillende oplossingsrichtingen volstaan. Belangrijk is wel om de onzekerheden expliciet te maken. Bijvoorbeeld of de bebouwing wel / niet kan blijven staan bij de keuze voor een stabiliteitsberm. Of dat er wel / niet een asverschuiving van de dijk nodig is. Indien dit met globale berekeningen aangetoond kan worden is dat voldoende. Zo niet, dan worden gedetailleerdere berekeningen uitgevoerd. Voorbeeld Piping In het geval van piping kan in deze fase volstaan worden met berekeningen die leiden tot de globale afmetingen van de verschillende oplossingsrichtingen. Op basis van deze globale afmetingen wordt gekeken naar de technische haalbaarheid, in pasbaarheid en de kosten per oplossingsrichting. Zo zal een horizontale pipingberm met een breedte van 100 meter vaak niet goed in te passen zijn. De globale afmetingen van een filterconstructie zijn goed in te schatten en daarmee ook de globale kosten en impact. Resultaat stap 5: De basisinformatie en geotechnische risico s voor het volgende onderdeel, het proces van kansrijke oplossingen naar een voorkeursalternatief. Stap 6: Overdracht en borging informatie In deze stap wordt de dataset en risicodossier bijgewerkt met de nieuwe data uit geotechnisch onderzoek en berekeningen. Alle informatie wordt transparant en navolgbaar klaargezet voor de overdracht. In dit onderdeel is de motivatie en onderbouwing van alle oplossingrichtingen van belang. Dit geldt voor de afgevallen én kansrijke oplossingen. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 36 van 63

37 Resultaat stap 6: Bijgewerkt risicodossier, overzicht grond- en laboratoriumonderzoek, lokale / regionale proevenverzameling. 4.2 Zeef 2: Van kansrijke oplossingen naar VKA Het doel van de tweede zeef is te komen van een aantal kansrijke oplossingen tot een voorkeursalternatief (VKA). Het resultaat in termen van geotechnisch onderzoek zijn metingen en berekeningen op zodanig detailniveau dat aangetoond kan worden dat het VKA aan de eisen / uitgangspunten voldoet en dat het een haalbare oplossing biedt voor de versterkingsopgave. Stap 1: Inventarisatie bestaand grond- en laboratoriumonderzoek De kans is groot dat het bestaand grond- en laboratoriumonderzoek voldoende is. Echter, het kan zijn, dat voor sommige kansrijke oplossingen een extra informatiebehoefte is, om te gelijkwaardig mee te wegen. Ook kan het gaan om verdere verkenning van dimensies van de maatregel, het ruimtebeslag, de technische haalbaarheid, inpasbaarheid en kosten (SSK en LCC analyses). Resultaat stap 1: Overzicht van extra informatiebehoefte per kansrijke oplossing en bijkomende geotechnische risico s. Stap 2: Analyse geotechnische risico s Met de tot nu toe verzamelde informatie worden gevoeligheidsberekeningen en consequentieanalyses uitgevoerd. Gevoeligheidsberekeningen moeten aantonen of aanvullend onderzoek gewenst is. Het gaat hier bijvoorbeeld om de exacte ligging van geulen, of nader onderzoek naar de ondergrond onder- /naast erfverharding. Ook kan het toepassen van meerdere raaien evenwijdig aan de dijk extra benodigd inzicht verschaffen. Voorbeeld Detailniveau Er wordt als oplossingsrichting een stabiliteitsberm beschouwd. De beschikbare ruimte bedraagt, vanwege te handhaven bebouwing, slechts 10 m. Het is hier vooral belangrijk om aan te tonen dat de berm binnen de beschikbare 10 m kan worden aangelegd. Als uit de analyse blijkt dat de berm mogelijk breder wordt is extra onderzoek nodig om te kunnen beslissen of de oplossing nog steeds kansrijk is. In stap 5 worden gedetailleerde analyses uitgevoerd aan de hand van het uitgevoerde onderzoek. Als hieruit blijkt dat de berm breder wordt dan 10 m is de oplossing niet kansrijk, of wordt deze gecombineerd met een andere maatregel (zonder rekening te houden met een profiel van vrije ruimte). Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 37 van 63

38 Resultaat stap 2: Inzicht of aanwezig grond- en laboratoriumonderzoek, lokale / regionale proevenverzameling kwantitatief en kwalitatief voldoende is om van kansrijke oplossingen richting een VKA te komen. Stap 3: Plan van aanpak grond- en laboratoriumonderzoek In deze stap wordt, indien nodig, het plan van aanpak verder aangescherpt. Het plan van aanpak komt tegemoet aan eisen op het gebied van transparantie, onderbouwing en navolgbaarheid, inclusief doorkijk naar planuitwerking en realisatie. Resultaat stap 3: Bijgewerkt PvA voor geotechnisch onderzoek dat nodig is om tot een VKA te komen. Voorbeeld Dijkverlegging (5) Als een dijkverlegging kansrijk lijkt kan extra grond- en laboratoriumonderzoek nodig zijn, om de beoordeling en afweging op alle beoordelingscriteria te kunnen doen. Bijvoorbeeld inzicht in zetting en uitvoeringsfasering geeft een beeld van de benodigde realisatietijd. Stap 4: Uitvoeren grond- en laboratoriumonderzoek Het grond- en laboratoriumonderzoek dat nodig is om tot een VKA te komen wordt uitgevoerd. De gegevens worden geanalyseerd en indien van toepassing toegevoegd aan de proevenverzameling. Resultaat stap 4: Meetresultaten waarmee gedetailleerde berekeningen gemaakt kunnen worden om tot een VKA te komen. Stap 5: Evaluatie geotechnische risico s In deze stap vormen nieuwe meetresultaten en gegevens uit eerdere fasen de basis voor gedetailleerde berekeningen om de kansrijke oplossingen goed te kunnen beoordelen op alle beoordelingscriteria. Resultaat stap 5: Een VKA, onderbouwd door gedetailleerde geotechnische berekeningen. Stap 6: Overdracht en borging informatie In deze stap wordt de dataset en risicodossier bijgewerkt met de nieuwe data uit geotechnisch onderzoek en berekeningen. Alle informatie wordt transparant en navolgbaar klaargezet voor de overdracht. In dit onderdeel is de motivatie en onderbouwing van alle kansrijke oplossingen van belang. Dit geldt naast het VKA ook voor de afgevallen kansrijke oplossingen. Resultaat stap 6: Bijgewerkt risicodossier, overzicht grond- en laboratoriumonderzoek, lokale / regionale proevenverzameling. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 38 van 63

39 4.3 Casus 2 Casus 2 betreft een dijkvak van circa 350m, zie figuur 4.1. In het kader van de tweede toetsronde (2006) is het dijkvak afgekeurd. Tijdens de toetsing zijn van de in figuur 4.1 geschetste rode boringen en sonderingen onderzoeksgegevens beschikbaar. Waterspanningen zijn in dit dijkvak niet gemeten. Voor de stabiliteitsanalyse binnenwaarts is gebruik gemaakt van waterspanningsmetingen in de watervoerende zandlaag van een meetlocatie op circa 1 km afstand. Op basis van deze set gegevens is het dijkvak afgekeurd op het faalmechanisme binnenwaartse stabiliteit. Figuur 4.1 Bovenaanzicht casus 2 met boringen + sonderingen In het kader van de voorbereiding van de dijkversterking is ten behoeve van de verkenningsfase aanvullend grondonderzoek gedaan. Dit betreft de blauwe onderzoekspunten in figuur 4.1. Waterspanningen zijn gemeten op circa 800 meter uit het onderhavige dijkvak. Ten behoeve van het ontwerpen van het versterkingsprofiel is samengevat het volgende grondonderzoek beschikbaar: Ter plaatse van de kruin: 4 locaties Ter plaatse van de deels aanwezige binnenberm: 1 locatie Ter plaatse van het binnendijkse maaiveld: 2 locaties Een onderzoekspunt bestaat meestal uit een boring + sondering Waterspanningsgegevens op circa 800 meter, westelijk van het dijkvak Van alle boringen zijn van de voorkomende bodemlagen de volumieke massa s bepaald. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 39 van 63

40 Op basis van deze set gegevens is voor het dijkvak een VKAversterkingsprofiel bepaald, zie figuur 4.2. Figuur 4.2 Versterkingsprofiel casus 2 Om het binnentalud aan de stabiliteitsnorm te laten voldoen blijkt een asverschuiving van 5 m noodzakelijk om de bestaande binnenberm te verlengen. Het VKA is ongewijzigd vastgesteld in het projectplan en als voorontwerp aan de aannemer ter beschikking gesteld. De aannemer dient in principe op basis van het voorontwerp een uitvoeringsontwerp te maken. Bij het opstellen van het uitvoeringsontwerp blijkt dat het ontwerpprofiel uit het projectplan op delen van het dijk vak niet uitvoerbaar is vanwege beïnvloeding van kabels en leidingen. Tevens mondt het ontwerp uit in een vanuit verkeerskundig oogpunt onwenselijke situatie, bij de aansluiting van de dijkweg aan het einde van het dijkvak op het aansluitende dijkvak. In onderhavig dijkvak wordt de weg 5 meter rivierwaarts verschoven, terwijl in het aansluitend dijkvak, waar geen dijkversterking nodig is, de dijkweg niet verschuift. Vanwege beide genoemde problemen is het ontwerp aangepast, met als uitdaging om deze binnen de kaders van het projectplan te houden. Figuur 4.3 laat een gedeelte zien van het geotechnisch lengteprofiel. Het figuur laat zien dat er tussen circa NAP -8 m en circa NAP -11 m een tussenzandlaag voorkomt. Deze tussenzanddlaag wordt door een kleilaag van circa 1,0 m dikte gescheiden van het eerste watervoerende pakket. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 40 van 63

41 Figuur 4.3 Geotechnisch lengteprofiel Tijdens het opstellen van het VKA en het definitief ontwerp is aangenomen dat de stijghoogte in de tussenzandlaag tijdens MHW omstandigheden gelijk is aan de stijghoogte in het eerste watervoerend pakket. Er zijn geen stijghoogtemetingen uitgevoerd in de tussenzandlagen. Ten behoeve van het optimaliseren van het uitvoeringsontwerp is het grondonderzoek uitgebreid, zie figuur 4.4. Figuur 4.4 Uitbreiding grondonderzoek Het grondonderzoek bestaat uit het plaatsen van peilbuizen en het uitvoeren van boringen en sonderingen. Er zijn peilbuizen geinstalleerd in het eerste watervoerend pakket en in de tussenzandlaag. De peilbuizen zijn in de boorgaten afgesteld. Een set peilbuizen staat in de binnenteen van de dijk en een stet peilbuizen staat wat verder in het achterland. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 41 van 63

42 Aan het einde van het dijkvak nabij de aansluiting met het aangrenzende dijkvak zijn een sondering en boring uitgevoerd. Een aanvullende handboring ter plaatse van het erf van het daar staande woonhuis is gedaan om de dikte van de erfophoging te bepalen. Figuur 4.5 Resultaten stijghoogtemetingen Figuur 4.5 geeft de resultaten van de stijghoogtemetingen: De grijze lijn is het getij op de rivier De blauwe lijnen zijn de gemeten stijghoogten in de binnen teen van de dijk, de rode lijnen de stijghoogtemetingen verder in het achterland De donker blauwe lijn en donker rode lijn zijn de resultaten van de stijghoogte meting in de tussenzandlaag De licht blauwe lijn en licht rode lijn zijn de resultaten van de stijghoogte meting in het eerste watervoerend pakket Duidelijk is te zien dat de stijghoogte in de tussenzandlaag lager is dan in het eerste watervoerend pakket en dat de amplitude demping in de tussenzandlaag groter is dan in het eerste watervoerende pakket. Op basis van deze resultaten is het stijghoogte verloop bepaald tijdens het MHW, voor zowel de tussenzandlaag als het eerste watervoerend pakket. Met de aldus bepaalde stijghoogteverlopen en de resultaten van het aanvullende sondeer- en booronderzoek is een nieuwe schematisering gemaakt voor de stabiliteitsanalyse in het maatgevende dwarsprofiel van het dijkvak. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 42 van 63

43 Figuur 4.6 geeft de schematisatie van de bodemopbouw op basis van het grondonderzoek dat beschikbaar was voor de uitwerking van het VKA en projectplan. Figuur 4.7 geeft de schematisatie van de bodemopbouw op basis van het bestaande + aanvullend grondonderzoek. Figuur 4.6 Schematisatie bodemopbouw bestaand onderzoek Figuur 4.7 Schematisatie bodemopbouw bestaand + aanvullend onderzoek Op basis van de schematisatie volgens figuur 4.7 met het aanvullende grondonderzoek blijkt de dijk aan de eis te voldoen met een asverschuiving van minder dan 1 meter in plaats van 5 meter. Hiermee is tevens het probleem van de aansluitng op het naastliggende dijkvak verholpen. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 43 van 63

44 5 Uitwerken ontwerp in projectplan De beide onderdelen van de verkenningsfase leiden tot het VKA. Binnen het VKA kunnen nog meerdere mogelijkheden zijn voor de uitwerking van het projectplan. Het gaat hierbij om optimalisaties binnen het voorkeursalternatief. Dit noemen we varianten, zie Figuur 5.1. Figuur 5.1 Trechteren van alternatieven tot projectplan De planuitwerking bestaat uit drie stappen: uitwerking, beoordeling en besluitvorming, zie Figuur 5.2. Figuur 5.2 MIRT fasen en onderlinge samenhang, stappen planuitwerking Het handelingsperspectief geotechnisch onderzoek gaat vooral in op de uitwerking. Net als in de verkenningsfase vindt er een ontwerpproces plaats. Het ontwerp wordt verder geoptimaliseerd. Van belang hierbij is de marktbenaderings-strategie. Wordt er gekozen voor een traditionele RAW aanpak of voor een geïntegreerd contract? Dat bepaalt of planuitwerking en realisatie apart of samen worden opgepakt. De handreiking Planuitwerking [Lit.5] gaat hier op in. De handreiking Planuitwerking gaat uit van een cyclisch ontwerpproces, zie Figuur 5.3. Het gaat hierbij om het optimaliseren van het ontwerp. Voorwaarde hierbij is dat deze optimalisering/detailleringslag binnen de grenzen van het voorkeursalternatief gebeurt. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 44 van 63

45 Figuur 5.3 Cyclisch ontwerpproces Het onderdeel planuitwerking doorloopt dezelfde 6 stappen als in de onderdelen van de verkenningsfase. De nadruk bij de planuitwerking ligt op het invullen van kennisleemten die tijdens het detailleren ontstaan. Hiervoor is mogelijk aanvullend (gedetailleerd) geotechnisch onderzoek nodig. De doorkijk naar de realisatie kan leiden tot het voorbereiden en opzetten van monitor/meetcampagnes. 5.1 Stappen planuitwerking Stap 1: Inventarisatie bestaand grond- en laboratoriumonderzoek Ten behoeve van de verkenningsfase zijn de nodige geotechnische onderzoeken uitgevoerd. Het is belangrijk om in stap 1 te starten met een kwaliteit/resultaatcheck van deze onderzoeken. Als het handelingsperspectief goed is gevolgd is dit het geval, waarbij ook de keuzes die zijn gemaakt in de verkenningsfase traceerbaar zijn. In het ontwerpproces komen diverse detailoptimalisaties aan bod. Naast het uitwerken van mogelijke ontwerpvarianten, wordt er gefocust op materiaaloptimalisaties. Ook het opstellen van een grondbalans hoort bij de planuitwerking, zodat duidelijk wordt hoeveel grond er nodig en beschikbaar is. De geotechnische eigenschappen van de aanwezige en eventueel te leveren grond speelt hierbij een belangrijke rol. Indien kabels en leidingen, archeologie en niet gesprongen explosieven (NGO) een potentieel geotechnisch risico vormen, wordt dit ook meegenomen. Resultaat stap 1: Overzicht van extra informatiebehoefte voor ontwerpuitgangspunten, mogelijke ontwerpvarianten, optimalisaties in het ontwerp en omgevingsaspecten met bijkomende geotechnische risico s. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 45 van 63

46 Stap 2: Analyse geotechnische risico s Op basis van de in de verkenningsfase verzamelde informatie worden gevoeligheidsberekeningen en consequentieanalyses uitgevoerd ten behoeve van de ontwerpstappen die in stap 1 zijn geïnventariseerd. Aan de hand van de analyses in deze stap worden de geotechnische risico s geclassificeerd. Voorbeeld Damwand Het voorkeursalternatief kan als oplossingsrichting een damwand zijn. In de planuitwerkingsfase wordt deze damwand nader gedetailleerd. Gekeken wordt naar het wel of niet toepassen van ankers en of gordingen. Ook de lengte en het type damwand worden verder gedetailleerd. Resultaat stap 2: Inzicht of aanwezig grond- en laboratoriumonderzoek, lokale / regionale proevenverzameling kwantitatief en kwalitatief voldoende is om de optimalisering/detailleringslag uit te kunnen voeren. Stap 3: Plan van aanpak grond- en laboratoriumonderzoek In deze stap wordt, indien nodig, het plan van aanpak verder aangescherpt. Het plan van aanpak komt tegemoet aan eisen op het gebied van transparantie, onderbouwing en navolgbaarheid, inclusief doorkijk naar de realisatie. Het aanvullend grond en laboratoriumonderzoek geeft extra informatie ten behoeve van de optimalisering/detailleringslag. Ook kan het nodig om ten behoeve van kabels en leidingen of archeologisch onderzoek proefsleuven te graven. Indien nodig is het handig om deze werkzaamheden toe te voegen aan het plan van aanpak. In de verkenningsfase is de haalbaarheid van het ontwerp onderzocht, en is een beeld verkregen van de grondgesteldheid. Als het handelingsperspectief is gevolgd is al een doorkijk gemaakt naar de planuitwerking. Idealiter worden er in deze fase dus zo min mogelijk nieuwe metingen gedaan. Resultaat stap 3: Bijgewerkt PvA voor geotechnisch onderzoek dat nodig is om de optimalisering/detailleringslag uit te voeren. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 46 van 63

47 Voorbeeld Benodigde geotechnische informatie planuitwerking Voldoende geotechnisch onderzoek voor een gedetailleerd inzicht in de bodemopbouw en de variatie daarin. De intensiteit van het geotechnisch onderzoek is afhankelijk van de geïdentificeerde geotechnische risico s. Het geotechnisch onderzoek kan bestaan uit een combinatie van boringen, sonderingen, peilbuizen, waterspanningsmeters, sensoren, bezwijkexperimenten, stresstesten. Een set (on)gedraineerde sterkteparameters om stabiliteitsberekeningen uit te voeren. Deze set is tot stand gekomen op basis van recente triaxiaal- en of DSS proeven. Een set parameters om gedetailleerde pipingberekeningen uit te voeren. Deze set bevat in ieder geval de rekenwaarden voor de D70, de dikte en doorlatendheid van het watervoerend pakket, het stijghoogte verloop in het watervoerend pakket, gedetailleerde informatie over de dikte, samenstelling en het gewicht van de deklaag. Samendrukkingsproeven, om gedetailleerde zettingsberekeningen te maken. Beschouwing van de uitvoeringsstabiliteit om inzicht te krijgen in nut en noodzaak van zetting versnellende maatregelen. Atterbergse grenzen, korrelverdelingen en milieukundige analyses om de eigenschappen en (her)bruikbaarheid van de vrijkomende grondlagen vast te stellen. Stap 4: Uitvoeren grond- en laboratoriumonderzoek Het grond- en laboratoriumonderzoek dat nodig is om tot een VKA te komen wordt uitgevoerd. De gegevens worden geanalyseerd en indien van toepassing toegevoegd aan de proevenverzameling. Resultaat stap 4: Meetresultaten waarmee de optimalisering/detailleringslag van het ontwerp kan worden uitgevoerd. Stap 5: Evaluatie geotechnische risico s In deze stap vormen nieuwe meetresultaten en gegevens uit eerdere fasen de basis voor gedetailleerde berekeningen voor de optimalisering en detailleringsslag. Ontwerpvarianten kunnen nauwkeurig bepaald worden en een detailleringsslag uitgevoerd. Verificatie dat de versterkingsopgave inderdaad wordt behaald. Tevens komt de stabiliteit tijdens de uitvoering al aan bod. Hierbij wordt ook gekeken naar zettingen, consolidatietijden en de stabiliteit van bijvoorbeeld taluds wanneer deze worden belast door zwaar materieel. Aan de hand van deze berekeningen kunnen detailoptimalisaties die niet of moeilijk realiseerbaar zijn in deze stap afvallen. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 47 van 63

48 Resultaat stap 5: Een definitief uitvoeringsgereed ontwerp, voldoet aan alle eisen, is maakbaar en wordt onderbouwd door gedetailleerde geotechnische berekeningen. Stap 6: Overdracht en borging informatie In deze stap wordt de dataset en risicodossier bijgewerkt met de nieuwe data uit geotechnisch onderzoek en berekeningen. Alle informatie wordt transparant en navolgbaar klaargezet voor de overdracht. Het doel van de planuitwerking is een maakbaar en uitvoeringsgereed ontwerp. Aanvullingen op het risicodossier zijn vooral hierop gericht. Resultaat stap 6: Bijgewerkt risicodossier, overzicht grond- en laboratoriumonderzoek, lokale / regionale proevenverzameling, uitvoeringsaspecten. 5.2 Casus 3 Casus 3 betreft een lokale oplossing van circa 150 m dijk, zie figuur 5.4. Voor het dijktraject waar onderhavig dijkvak onderdeel van uitmaakt is een veiligheidstoetsing uitgevoerd. Het traject is afgekeurd op piping. Figuur 5.4 Bovenaanzicht casus 3 Tijdens de veiligheidstoetsing zijn enkele sonderingen en handboringen beschikbaar. Dit betreft de blauwe onderzoekspunten in figuur 5.5 Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 48 van 63

49 Figuur 5.5 Bovenaanzicht inclusief onderzoekspunten Ten behoeve van de veiligheidstoetsing is het volgende grondonderzoek beschikbaar: ter plaatse van het buitendijkse maaiveld 2 sonderingen en 6 handboringen. Op basis van het beschikbare onderzoek is een geotechnisch lengteprofiel opgesteld voor de buiten teen, zie figuur 5.6. Figuur 5.6 Geotechnisch lengteprofiel ter plaatse van de buitenteen Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 49 van 63

50 Het dijkvak is afgekeurd op het faalmechanisme piping. Het VKA en definitief ontwerp voorzien in een klei-ingraving in het voorland, zie figuur 5.4. In het kader van de voorbereiding van het dijkversterkingsbestek is ten behoeve van het ontwerp van de klei-ingraving een inventarisatie gedaan van al het lokaal aanwezige grondonderzoek. De inventarisatie leverde boringen op uit de DINO database en boringen uitgevoerd in het kader van archeologisch onderzoek. Totaal circa 20 boringen. Daarnaast is er aanvullend onderzoek uitgevoerd met 3 aanvullende ondiepe boringen. Figuur 5.7 geeft het volledige overzicht. Figuur 5.7 Overzicht bestaand + aanvullend grondonderzoek Op basis van het totaal beschikbare onderzoek zijn de grenzen van de met zand opgevulde geul en de dikte van de slecht doorlatende deklaag vastgesteld. Uit het onderzoek blijkt dat de eerder vastgestelde kleiingraving naar het noorden moet worden verschoven. Handelingsperspectief geotechnisch onderzoek pagina 50 van 63