datum afzender omschrijving Overige opmerkingen mail/voorstel/brochure HWBP kansenscan Sep 2014* Deltares André Koelewijn

Transcriptie

1 10 Grof zand filter DEEL A: Informatie verkregen van de indiener Dit deel is een feitelijke weergave van de verkregen informatie. Hier geeft de werkgroep in eerste instantie kort weer welke informatie zij ontvangen heeft van de indiener. Dit kunnen mails, brochures, een ingevuld formulier kansenscan HWBP zijn, of andere info. Graag beschrijven met datum en naam afzender. Soort informatie datum afzender omschrijving Overige opmerkingen mail/voorstel/brochure HWBP kansenscan Sep 2014* Deltares André Koelewijn Ingevulde kansenscan HWBP * In september 2015 is een update ingediend via de HWBP-kansenscan; deze blijkt in het navolgende gebruikt te zijn.

2 DEEL B: Beoordeling toepasbaarheid als oplossing voor piping (verantwoordelijkheid werkgroep) In dit deel van het formulier geeft de werkgroep weer wat haar indruk is over de innovatie op basis van de verkregen informatie. Als de werkgroep informatie tekort komt om tot een goed oordeel te komen, dan neemt zij dit op in de tekstvakken als vragen aan de indiener. De indruk van de werkgroep wordt aan de indieners teruggekoppeld, die daar hun commentaar aan kunnen toevoegen in de kolom commentaar indiener. Dit commentaar wordt verder niet meer gewijzigd en gaat mee naar de beoordelingscommissie. Op basis van het commentaar van de indiener past de werkgroep in tweede instantie eventueel haar oordeel aan. Vervolgens wordt het formulier naar Deltares gestuurd die aangeeft welke inhoudelijke ontwikkelstappen nodig geacht worden om tot veilige toepassing te komen binnen het huidige wettelijke kader.

3 Beoordeling innovatie als oplossing voor het piping-probleem Indruk werkgroep Commentaar indiener (deze kolom wordt door de werkgroep ingevuld) (deze kolom wordt door de indiener ingevuld) 1 Indiener(s) Deltares André Koelewijn INFORMATIE UIT DE AANVRAAG 2 3 Achtergrond indiener(s) (leverancier product of dienst, adviesbureau, kennisinstelling, overheid,..) Korte omschrijving van de innovatie (gebaseerd op informatie uit de aanvraag) Deltares is een onafhankelijk instituut voor toegepast onderzoek op het gebied van water en ondergrond De Grof Zand Barrière onderbreekt het transport van zand bij piping, zonder de waterstroom te onderbreken. Hierdoor blijkt een veel groter verval te kunnen worden gekeerd dan zonder barrière (een factor 3 tot 5 in laboratoriumproeven en minimaal 1,5 in een grotere proef) De methode is daarmee efficiënter dan een scherm dat de waterstroom omleidt en daarmee ook de pipingroute. De barrière wordt gemaakt door in een pipinggevoelige zandlaag een sleuf te maken met grover zand dat meer weerstand biedt tegen piping en fijn genoeg is om het aanwezige zand tegen te houden. Het kan nabij de binnen-teen van een dijk worden toegepast en vergt daardoor veel minder ruimte dan een traditionele oplossing zoals een berm. Wel is een afsluitende bovenlaag nodig, die desnoods eenvoudig aangebracht kan worden. De methode is goedkoop, vergt weinig ruimte en kan voldoende kerende hoogte opleveren om het pipingprobleem vrijwel overal weg te nemen. INDRUK VAN DE WERKGROEP

4 Geef in eigen woorden een korte omschrijving van het werkingsprincipe (max 20 woorden) Hoe kan deze innovatie toegepast worden voor piping bij waterkeringen? (bij meerdere: apart benoemen A, B, C, en dit onderscheid terug laten keren in onderstaande vragen) Hoe zou deze innovatie (een deel van) het piping-probleem op kunnen lossen? (areaal van toepassing; sneller/beter/goedkoper; (her)toetsing of ontwerp; locatiespecifiek of generiek) Hoe zeker is het dat de innovatie in technische zin kan werken voor toepassing? Welke technisch/inhoudelijke hobbels Door in de piping gevoelige zandlaag een granulair (geometrisch dicht) verticaal grof zand filter aan te brengen wordt de ontwikkeling van de pipe gestopt. Toepassing A: wordt toegepast als water doorlaatbaar verticaal filter ter plaatse van de teen van de dijk. Toepassing B: Toepassing C: Goedkoper : tot 70% - ten opzichte van een pipingberm is er veel minder grondaankoop en grondgebruik en de techniek is niet gecompliceerd. De techniek is ook minder gecompliceerd dan bij het alternatief van het verticaal zanddicht geotextiel en kent bovendien geen gevaar van verstopping. En is ook nog effectiever dan traditionele oplossingen. Waar blijkt dit uit? De werking van het grof zand filter is aangetoond met een proef in de IJkdijk (Oostdijk, 2012), verdere meerdere laboratoriumproeven in recente jaren en (conservatieve) schattingen gebaseerd op de theorie van Sellmeijer. NB: pas op voor verwarring met verticale filters waardoorheen de waterstroming primair verticaal is. Hier, bij de grofzandbarrière, is de stroming juist primair horizontaal. Verder is er sprake van een enkellaags filter (dat is effectief genoeg en al lastig genoeg om met zekerheid aan te brengen, zie ook onderdeel 7+8). Teen van de dijk moet hier worden opgevat als: bovenstrooms van het uittredepunt, en zodanig dat er geen andere (verkorte) kwelweg/pipingroute kan ontstaan. NB: het is dus géén verticaal filter, zoals hiervoor bij punt 4 is aangegeven. De grotere effectiviteit ten opzichte van traditionele oplossingen blijkt uit het feit dat een veel groter verval kan worden gekeerd. De afwezigheid van het gevaar van verstopping geldt bij een correcte aanlegwijze, dit is uiteengezet op pagina 6 van bijgevoegde memo (vanaf de 2e alinea daar). Wat betreft de vergelijking met het verticaal zanddicht geotextiel op dit punt: daarbij kan verstopping door fijne deeltjes (de fijne fractie van het omliggende zand) optreden tot voorbij het geotextiel zelf, waarbij door boogwerking op kleine schaal verstopping op kan treden die niet weggespoeld kan worden (anders dan bij de grofzandbarrière). Ook kan het geotextiel gemakkelijker hechting bieden aan bacteriën (probleem van biologische verstopping). Maken van een robuuste constructie: Dit wordt onderkend als een belangrijk punt, waarvoor met name door aannemers in de uitvoeringspraktijk een oplossing voor gevonden

5 worden voorzien? (Onderscheid toepassing A, B, C..) Met name het aantonen dat het grove zand zelf niet wordt getransporteerd als de pipe het filter bereikt dient te worden aangetoond op basis van regel van Sellmeijer. Uitvoeringstechnisch dient aandacht te worden besteed aan de maakbaarheid van het filter in een sleuf. Hoe wordt aangetoond dat een robuuste constructie ontstaat? Een grof zand filter is in andere waterbouwkundige toepassingen een bewezen techniek, maar de toepassing in waterkeringen als verticaal filter is nieuw. Is deze innovatie al eens ergens toegepast voor piping? Zo ja, op welke schaal en wat zijn de resultaten daarvan? zal moeten worden. Te denken valt echter aan aanbrengmethoden die met voldoende marge een voldoende dikke grofzandbarrière aanbrengen. Daarbij geldt overigens dat aan de bovenkant van de pipinggevoelige zandlaag, daar waar lokale instabiliteiten mogelijk zijn aan de benedenstroomse zijde een wat grotere dikte vereist zal zijn dan op slechts enkele decimeters daaronder (en daarboven) daar kan het materiaal immers niet of nauwelijks weg. Toepassing elders: Voor zover bekend is het alleen toegepast in aanvulling op weep holes (ontlastputten) bij enkele dammen in het Noord-Oosten van de VS, o.a. bij Amsterdam (staat New York), zoals genoemd door Lane in zijn repliek op commentaar (1935, op aanvraag beschikbaar). Daarin schrijft hij dat de effectiviteit van die ontlastputten daardoor met hooguit 10% toeneemt, kennelijk niet beseffend wat hier in potentie mee mogelijk zou zijn. 8 Is de innovatie maakbaar en uitvoerbaar bij waterkeringen? Zijn hier knelpunten in te voorzien? Over de maakbaarheid is nog weinig bekend en dient nog verder onderbouwd te worden. De uitvoeringstechnische haalbaarheid in de piping toepassing is dus onvoldoende bekend. Zijn hier voorbeelden van te geven? NB: het betreft dus geen verticaal filter, zoals hiervoor al aangegeven bij onderdeel 4. Bij de Oostdijk van de IJkdijk (2012) is met een klein kraantje simpelweg een sleuf gegraven die vervolgens gevuld is met grof zand (zie figuur 6 in bijgevoegd artikel uit Geotechniek special), in het geval van een ondiep of aan het oppervlak gelegen zandlaag zou dit elders ook kunnen waarna er nog wel een afdekking nodig is. Verder is er begin oktober 2015 bij het proefproject LiveDijk Willemspolder (bij

6 9 Wat is nodig om aan te tonen dat de innovatie voldoet/blijft voldoen aan de wettelijke eisen? (betrouwbaarheid) De innovatie kan worden getoetst met de gangbare instrumenten met enkele kleine aanpassingen in de randvoorwaarden en één van de leidende parameters: waar doorgaans gefocust wordt op de kwelweglengte gaat het bij de Grof Zand Barrière primair om het verval. Toepassing van de gangbare partiële veiligheidsfactoren is goed mogelijk, al zijn er verschillen: er is minder onzekerheid over de samenstelling van de ondergrond (gunstiger) en er is nog weinig ervaring met toepassing van 'Sellmeijer' bij grof materiaal. Wat zijn de ervaringen m.b.t. het aantonen werking van het systeem over de lange duur (robuustheid) en welke methodiek wordt daarbij gehanteerd of is daarvoor in ontwikkeling? IJzendoorn) over 50 meter lengte een grofzandbarrière aangebracht. Dit betreft een zomerkade waar gedurende (tenminste) 3 jaar observaties naar piping zullen worden uitgevoerd. Statistisch is daar twee maal per jaar een verval te verwachten waarbij zandmeevoerende wellen zullen optreden, zoals dat ook enkele jaren geleden daar is gebeurd, waarbij aangetekend dient te worden dat de kwelweglengte voor deze proef met een derde deel gereduceerd is en er bovendien nu sprake is van een (ongunstiger) kopsloot-situatie in plaats van een langsslootsituatie. De grofzandbarrière is daar aangebracht met een grondfrees, als ware het een grondverbetering (wat het natuurlijk ook gewoon is). Of daarmee een doorgaand filter is vervaardigd, zal het onderzoek de komende tijd moeten uitwijzen. Overigens voldoet het gebruikte zand daar niet aan alle gestelde eisen genoemd in bijgevoegde memo) Het model van Sellmeijer is nog niet gevalideerd voor korrelgroottes (d 70 ) groter dan 0,5 mm. Dit kan worden ondervangen door op meerdere grove zanden zogenaamde small-scale proeven uit te voeren (net zoals in de afgelopen jaren op fijner zand is gedaan), met aansluitend hercalibratie / aanvulling van de parameters van het Sellmeijermodel. Bij de Livedijk Willemspolder (zie ook de vorige vraag) zal gemiddeld twee maal per jaar piping kunnen optreden; de daar aangebrachte situatie wordt dus naar verwachting in betrekkelijk korte tijd aan een versnelde lange-duurtest

7 10 11 Is de slagkracht van de indieners voldoende groot om de innovatie tot toepassing te brengen? Zijn de juiste partijen betrokken? Overige opmerkingen vanuit werkgroep De focus van de innovatie ligt nu nog bij Deltares; voor verdere ontwikkeling, zoals full-scale testen - toepassing dienen andere partners, zoals waterschappen en grote aannemers gezocht te worden. Met name maakbaarheid, toetsing en lange duur gedrag dienen nog verder aandacht te krijgen in de vervolgfase. Hoe kijken grote uitvoerende marktpartijen tegen deze innovatie aan? Gaan ze het commercieel aanbieden? Deze innovatie is ook beoordeeld in de kansenscan van het HWBP. De conclusies die daar getrokken zijn, kunnen door verschillen in perspectief niet overeenkomen met de indruk van de werkgroep. Om de beoordelingscommissie een volledig beeld te geven, worden de conclusies van de kansenscan hier onder integraal overgenomen. onderworpen. Een punt van aandacht daarbij is wel dat daar inderhaast niet het juiste zandmengsel is toegepast (het toegepaste zand voldoet niet geheel aan de gestelde eisen, zie daarvoor ook de memo). Het uitvoeren van aanvullende pilots wordt sterk aanbevolen. Bij de LiveDijk Willemspolder zijn ook Waterschap Rivierenland en aannemer Van den Herik uit Sliedrecht (uitvoerder van één van de methoden voor het aanbrengen van het verticaal zanddicht geotextiel) betrokken zij zien de grofzandbarrière als een doorontwikkeling. Aan een verdere verbreding wordt gewerkt. Bij een recente brainstormsessie (georganiseerd in samenwerking met Rijkswaterstaat) waren Van den Herik en Boskalis beiden aanwezig; enkele dagen erna heeft Van den Herik besloten het aan te brengen bij de LiveDijk Willemspolder. Boskalis is iets terughoudender, maar wijst het vooralsnog niet af. Met andere marktpartijen is nog niet diepgaand gesproken hierover. In 2015 is de innovatie verder ontwikkeld. De toepassing van de innovatie is in vergelijking met bijvoorbeeld DMC buis en verticaal zanddicht geotextiel minder ver ontwikkeld. Gebruikmakend van de resultaten bij de ontwikkeling van de DMC buis en met name verticaal geotextiel heeft de innovatie potentie om snel geaccepteerd te worden. Rendement voor programma is hoog, vanwege grote kostenbesparing en groot toepassingsgebied.

8 12 Wat is er inhoudelijk nodig om tot veilige toepassing te komen? Wat is er nodig om de innovatie te kunnen toetsen aan de wettelijke eisen ten aanzien van waterveiligheid? TOETS DOOR DELTARES De ontwikkeling van de Grof Zand Barrière (GZB) zit in de fase van het onderbouwen van de ontwerpmethodiek en betrouwbaarheid. Het ontwerpmodel is deels analoog aan dat van het Verticaal Zanddicht Geotextiel (VZG). De betrouwbaarheid van het ontwerpmodel en de gevoeligheid van de invoerparameters op de constructieve sterkte moet worden onderbouwd met schaalproeven. Omdat er ook sprake kan zijn van niet lineaire schaalregels, is een 1 op 1 proef noodzakelijk. De kwaliteitseisen zijn nagenoeg gelijk aan de eisen, die zijn geformuleerd voor het VZG. Alleen aan de kwaliteitsbeheersing van het grove zand en de afmetingen van de GZB zullen aanvullende eisen moeten worden gesteld. De veranderingen in de beheerfase in de doorlatendheid in en rond de GZB, moet nader worden onderbouwd. Zolang er twijfels zijn, zouden de gradiëntveranderingen rond de GZB moeten worden gemonitord. Benodigde acties: - Het ontwerpmodel uitbreiden met de stabiliteit van het grove zand aan de potentiële piping-tip; - Uitvoeren schaalproeven voor het bepalen betrouwbaarheid en de gevoeligheid op de constructieve sterkte; - Uitvoeren 1 op 1 proef in verband met niet lineairiteit in de schaalregels; - Uitvoeren van betrouwbaarheidsanalyses i.r.t. waterveiligheid en voor het opzetten van veiligheidsfilosofie; - Het opstellen van kwaliteitseisen; - In een pilot of maakbaarheidsproef de haalbaarheid van de kwaliteitsbeheersing onderbouwen; - Aantonen dat de eigenschappen van de GZB in de tijd niet veranderen. - Kleinschalige labproeven op meerdere grove zanden om het toepassingsgebied van Sellmeijer onderbouwd te kunnen uitbreiden (en ook die uitbreiding uitvoeren) - Kleinschalige labproeven met een ondiepe grofzandbarrière met enige variatie aan zanden en configuraties (langssloot of kopsloot) - Enkele proeven in het lab op medium schaal in aanvulling op het voorgaande - Meerdere succesvolle proeven waarbij het aanbrengen van een grofzandbarrière op enige diepte wordt aangetoond, dit kunnen overigens proeven in een weiland zijn (het hoeft niet bij een dijk), wel bij uiteenlopende grondopbouwen zoals die ook bij pipinggevoelige dijken worden aangetroffen. - Meerdere tot piping leidende situaties bij de LiveDijk Willemspolder én de analyse daarvan. - Tenminste één andere grootschalige proef, waarbij de grofzandbarrière ook daadwerkelijk tot bezwijken wordt gebracht (dit kan bij een zomerkade, of in een IJkdijk-achtige proeffaciliteit, of in de nieuwe Deltagoot) en ook meerdere hoogwaters worden gesimuleerd. (- Extra: analyse van de onzekerheidsfactoren die bijdragen aan de partiële veiligheidsfactor voor piping (standaard 1,20; maar die kan oplopen tot meer dan 1,6 op de vereiste kwelweglengte een reductie is dan zeker de moeite waard)

9 DEEL C: Beoordeling rijpheid en kansrijkheid door beoordelingscommissie (verantwoordelijkheid beoordelingscommissie) De leden van de beoordelingscommissie krijgen het formulier toegestuurd, waarbij de informatie van de indiener als wordt bijlage meegestuurd. Ook is voor hen de quick-scan van Deltares beschikbaar over toetsbaarheid aan wettelijk eisen waterveiligheid. De leden van de beoordleingscommissie wordt gevraagd om ieder voor zich onderstaande twee tabellen in te vullen. slecht matig goed uitstekend Weet niet/nvt Opmerkingen Onderbouwing werkingsprincipe Is de (technische) werking van de innovatie als oplossing voor piping voldoende stevig onderbouwd? Inpasbaarheid in het waterbeheer Past toepassing van de innovatie in de praktijk van de waterbeheerder (met name toetsing en ontwerp van waterkeringen)? Kansen voor commerciële toepassing Kan de innovatie (tezijnertijd) toegepast worden als kansrijke aanbieding in aanbestedingstrajecten voor dijkversterkingen of dijkonderzoek waar piping een rol speelt? Toepasbaarheid op korte termijn Is de innovatie klaar voor commerciële toepassing? Drijvende kracht nodig voor ontwikkeling Zijn er voldoende financiële en menselijke middelen aanwezig om ontwikkeling te kunnen volbrengen? Is er voldoende drive bij de indieners? 1. Wat is de meeste logische volgende stap in de ontwikkeling van deze innovatie? 2. Hoe schat u de kansen in dat deze innovatie tot commerciële toepassing gebracht kan worden voor waterkeringen waar piping een rol speelt?

10 De reacties van de individuele BC-leden zullen door de werkgroep in een overzicht geplaatst worden, en verwerkt worden in een pre-advies aan de beoordelingscommissie. Op basis van het overzicht van reacties van de leden van de beoordelingscommissie en het pre-advies zal de beoordelingscommissie een definitief ontwikkeladvies vaststellen. Tevens zal zij een uitspraak doen over de meest kansrijke technieken die in aanmerking zouden moeten komen voor het vervolgtraject. Hierbij wordt onderscheid gemaakt in: A) introductie bij actuele dijkversterkingsprojecten HWBP waar piping een rol speelt. De POV Piping zal zich inspannen om deze technieken actief onder de aandacht te brengen van deze projecten. B) verdere ontwikkeling van de innovatie samen met de indieners. Dit kan vorm krijgen in het starten van een nieuwe activiteit binnen de POV Piping, dan wel een PCP-traject binnen HWBP/POV. Op basis van de uitspraken van de beoordelingscommissie zal de stuurgroep van de POV Piping voorjaar 2016 besluiten over het vervolgtraject.