1. Trajectindeling profiel van vrije ruimte

Transcriptie

1 MEMO ARCADIS NEDERLAND BV Het Rietveld 59a Postbus AR Apeldoorn Tel Fax Onderwerp: Profiel Van Vrije Ruimte WSRL: Geotechnische uitgangspunten en werkwijze Arnhem, 23 juli 2015 Van: ir. J. Niemeijer Afdeling: Divisie Water & Milieu Apeldoorn Aan: waterschap Rivierenland, t.a.v. dhr. H. Kool Projectnummer: C Opgesteld door: ir. M. Arends Kopieën aan: DIVISIE WATER & MILIEU In deze memo is een toelichting gegeven bij de uitgangspunten die zijn gehanteerd bij het opstellen van het Profiel Van Vrije Ruimte (PVVR) binnen waterschap Rivierenland. Het betreft uitsluitend de rekentechnische uitgangspunten. 1. Trajectindeling profiel van vrije ruimte De trajectindeling wordt bepaald met de volgende gegevens en uitgangspunten: De lengte van een traject is gemiddeld circa 2 km, in gebieden met veel bebouwing bij zonodig korter. De trajectscheidingen worden bepaald op basis van: Veranderingen in maaiveldhoogten Veranderingen in deklaagdikte of andere eigenschappen van de deklagen Sprongen in de invloedslijnen voor piping en macrostabiliteit De toetsoordelen In mindere mate: aanwezigheid bebouwing, overige discontinuïteiten in het grondgebruik. De aanwezigheid van bebouwing is vooral bij de bepaling van de bouwgrens ingebracht. De trajectscheidingen worden met deze informatie bepaald op basis van expert-judgement, er zijn geen gevoeligheidsberekeningen gedaan om de keuzes te onderbouwen. Bij deze trajectindeling wordt niet gelet op de geometrie van het aanwezige dijkprofiel, omdat een geheel nieuw profiel (PVVR) wordt bepaald. Als de kruinhoogte (sterk) varieert terwijl alle andere aspecten gelijk blijven, dan is voor de kruinhoogte een trajectscheiding gedefinieerd. In deze gevallen is wel dezelfde stabiliteitsschematisatie gebruikt, waarin alleen de kruinhoogte is aangepast. 1/6

2 2. Trajectindeling leggerprofielen Voor de beschikbare leggerprofielen is eveneens de geldigheid bepaald. De leggerprofielen hebben een onderlinge tussenafstand van enkele honderden meters. De grenzen van de trajecten zijn op basis van dezelfde kenmerken als de trajectgrenzen voor het profiel van vrije ruimte bepaald. Een trajectgrens voor het PVVR is altijd ook een trajectgrens voor de geldigheid van een leggerprofiel. Bij het bepalen van de geldigheid van de leggerprofielen is wel gelet op de aanwezige geometrie van de dijk. Als tussen twee leggerprofielen geen duidelijke overgangen zijn in geometrie, grondopbouw of andere kenmerken, dan is de grens halverwege de leggerprofielen gekozen. De grenzen van de trajecten voor het profiel van vrije ruimte vallen altijd samen met een trajectgrens voor de legger. Hierbij is de grens voor het PVVR maatgevend gesteld, hoewel in sommige gevallen op basis van de huidige situatie bij voorkeur een andere locatie gekozen zou worden. Soms lijkt er ook een tekort aan leggerprofielen te zijn, dat wil zeggen dat het gekozen leggerprofiel niet over het hele traject waarvoor het geldt representatief is. 3. Hoogte en ontwerpwaterstand profiel van vrije ruimte De ontwerpwaterstand voor het profiel van vrije ruimte is de waterstand volgens HR m. De kruinhoogte van het profiel van vrije ruimte is gelijk aan deze waterstand, vermeerderd met de waakhoogte volgens het leggerprofiel. Deze waterstand en waakhoogte zijn per leggerprofiel bepaald. Als momenteel overhoogte aanwezig is in het registerprofiel, dan wordt deze opgebruikt. In enkele extreme gevallen is hierdoor geen verhoging van de kruin nodig. 1 Hydraulische randvoorwaarden voor primaire waterkeringen, Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat, /6

3 4. Stabiliteit profiel van vrije ruimte Voor het bepalen van de vereiste afmetingen van het profiel van vrije ruimte ten aanzien van macrostabiliteit is een beschikbare invoer van een stabiliteitsberekening binnen het traject gekozen. Deze invoer is vervolgens gecontroleerd en aangepast, op de volgende punten: sterkte eigenschappen: de sterkte-eigenschappen incl. materiaalfactoren die bij de 3e toetsronde zijn toegepast zijn ook voor het PVVR gebruikt. In feite zijn de schematisaties gebruikt die voor de 3e toetsronde zijn opgesteld. Voor dijkring 16 geldt dit niet volledig. Voor deze dijkring zijn ook Mstab schematisaties uit andere bronnen gebruikt. controle grondopbouw op basis van beschikbare grondlengteprofielen. Hierbij is ook nagegaan of een representatieve grondopbouw is gekozen. Voor dijkring 43 is dit niet gedaan, omdat voor deze dijkring bekend is dat voor de 3e toetsronde deze controle al heeft plaatsgevonden. toepassen maatgevende waterstand en kruinhoogte binnen het traject controle potentialen (op basis van analytische formules TR Waterspanningen) controle freatische lijn: daling over afdeklaag op buitentalud rechte lijn naar binnenteen rechte lijn van BBL naar BIT gelijk aan binnendijks maaiveld bij de Uplift-Van berekeningen is de freatische lijn 0,5 m onder de BBL en maaiveld gelegd (bij de Uplift-Van berekeningen geeft dit een lagere stabiliteit dan wanneer de freatische lijn gelijk aan maaiveld wordt gekozen) controle verloop stijghoogte over deklaag: indringing maximaal 5 m, indien de deklaag minder dan 5 m dik is, dan stationair verkeersbelasting: o 13 kn/m2 over een breedte van 2,5 m o 100% consolidatie in de zandlagen o 10% consolidatie in de klei- en veenlagen o Spreidingshoek graden. De uitgangspunten voor de geometrie van het PVVR in de stabiliteitsberekening zijn: buitentalud gelijk aan registerprofiel verhoging buitentalud onder 1:3 kruinbreedte gelijk aan kruinbreedte registerprofiel, vanwege handhaven huidige functie; vanwege de buitendijkse reservering voor het PVVR wordt de kruin breder. Verderop is dit nader toegelicht. kruin horizontaal binnentaludhelling 1:3 bermhoogte EBL: bepaald op basis van de stabiliteitseis, bij het bepalen van de bermafmetingen is gelet op de continuïteit van de bermbreedte. Hierdoor zijn sommige bermen relatief hoog. Omdat (momenteel) de gedachte is dat op de berm niet gebouwd mag worden vanwege de mogelijkheid een pipingscherm aan het eind van de berm aan te brengen, is met name de breedte voor de ruimtelijke reservering van belang. 3/6

4 Bermbreedte: bepaald op basis van de stabiliteitseis talud van EBL naar BIT (bestaand maaiveld) loopt onder 1:5. De stabiliteit van het bermtalud is niet beoordeeld. Aangenomen is dat een helling van 1:5 altijd voldoende stabiel is. De eigenschappen van het ophoogmateriaal zijn: Cohesie 3 kpa, wrijvingshoek 22 graden, soortelijk gewicht 18 kn/m3 (zowel droog als nat). Op basis van de bermafmetingen die op deze wijze zijn bepaald en de kruinhoogte per leggerprofiel en de aanwezige kruinbreedte per leggerprofiel, wordt per leggerprofiel een profiel van vrije ruimte geconstrueerd. De bermafmetingen zijn binnen de trajectgrenzen van het PVVR derhalve constant, maar de kruinhoogte- en breedte variëren per leggerprofiel. De eis voor de stabiliteit is bepaald volgens het Addendum bij het Technisch rapport waterkerende grondconstructies. Er moet gelden: SF s. b. m, met: SF s b m stabiliteitsfactor volgens berekening schadefactor binnentalud (1,08 voor normfrequentie 1/1250, dijkvakmethode) schematisatiefactor, gelijk aan 1,3 (zie toelichting hierna) modelfactor, gelijk aan 1 voor het Bishop model en 1,05 voor het UpliftVan model. De modelfactor is in de praktijk al verwerkt in de gepresenteerde stabiliteitsfactor. Hieruit volgt de eis: SF 1,39, voor de dijkringen met een normfrequentie van 1/1250 per jaar. Deze eis is ook voor dijkring 16 en voor de Heerewaardense Afsluitdijk aangehouden. De schematiseringsfactor is gelijk gehouden aan de bovengrens van 1,3. Er zijn geen gevoeligheidsberekeningen gedaan. Dit past niet binnen de nauwkeurigheid waarmee het PVVR wordt bepaald. Aangenomen is dat de schematisering voldoende veilig is, omdat dezelfde schematiseringen in hoofdlijn ook voor de toetsing zijn gebruikt. De reserve die de schematiseringsfactor biedt geeft ruimte voor varianties in de ondergrond en geometrie binnen het traject waar het PVVR maatgevend voor is verondersteld. Verwacht wordt dat in het algemeen de stabiliteit ruim voldoet, maar dat op kritieke locaties wellicht weinig oversterkte aanwezig is. Het eventuele overschot aan de sterkte is een buffer voor overige onzekerheden. Uitgangspunt bij deze stelling is wel dat het beschikbare grondonderzoek een redelijk beeld geeft. Het geldt verder vanzelfsprekend bij de huidige rekenmethoden, modellen en normering. 4/6

5 5. Buitendijkse reservering profiel van vrije ruimte Aan de buitendijkse zijde wordt ook een strook gereserveerd binnen het profiel van vrije ruimte. Deze strook wordt als volgt gedefinieerd: Het binnentalud wordt onder 1:3 verhoogd tot de vereiste kruinhoogte van het PVVR De huidige kruinbreedte Een talud onder een helling van 1:3 tot het aanwezige maaiveldniveau (volgens de AHN2) Het huidige maaiveld Een eventueel aanwezige buitenberm kan door deze definitie verdwijnen of ingekort worden. Het bleek echter niet mogelijk om deze op eenvoudige wijze bij het PVVR te betrekken. 6. Piping Berekend is waar opbarsten op kan treden bij de ontwerpwaterstand volgens het PVVR. Hierbij is gebruik gemaakt van de beschikbare databases van de derde toetsronde. In trajecten waar met de verhoogde waterstand geen opbarsten optreedt, wordt in het PVVR geen rekening gehouden met piping. In de overige trajecten wordt wel rekening gehouden met piping. Er wordt vanuit gegaan dat een eventuele toekomstige pipingmaatregel bestaat uit een binnendijks verticaal scherm, of een andere oplossing die relatief weinig ruimte in neemt. Er is geen rekening gehouden met de aanleg van een pipingberm. Het uitgangspunt is dat een eventueel pipingscherm aan het einde van de binnenberm van het PVVR wordt geplaatst. Binnendijks van het scherm wordt een beschermingszone in acht genomen om het scherm te kunnen plaatsen. Deze zone is minimaal 15 m breed, of 3 maal de dikte van de samendrukbare laag. Deze laatste eis hangt samen met de ophoging die voor de stabiliteitsberm nodig is en de schade ten gevolge van zettingen die die ophoging zou kunnen veroorzaken. OP een afstand van 3 maal de dikte van de samendrukbare laag, met een minimum van 15 m, wordt geen schade ten gevolge van zettingen meer verwacht. 7. Beschermingszone en bouwgrens Binnendijks In de trajecten met geen of weinig bebouwing wordt de bouwgrens gelegd op 10 m binnendijks van de binnenteen van het PVVR. Deze strook van 10 m is nodig voor het zonodig aanbrengen van een pipingmaatregel aan het eind van de stabiliteitsberm. De piping maatregel moet aan het einde van de binnendijkse berm worden aangebracht, omdat anders de berm ondermijnd kan worden door piping. Dat zou gevolgen hebben voor de macrostabiliteit en is daarom niet toegestaan. Een pipingmaatregel onder het dijklichaam of bij de buitenteen is in het geheel niet effectief. Bij een dergelijke maatregel kan het dijklichaam zelf worden ondermijnd. De grens van de binnendijkse beschermingszone ligt op de volgende lijn: de binnenteen van het PVVR + 15 m, of 3x de dikte van het samendrukbare pakket. Hierbij is de grootste maat maatgevend. 5/6

6 Binnen deze zone kan nieuwbouw nog een nadelige invloed ondervinden van een eventuele toekomstige dijkversterking. Binnen de beschermingszone kunnen eisen aan nieuwbouw worden gesteld, zodat de nieuwbouw bestand is tegen nadelige invloeden van een eventuele toekomstige dijkversterking. Tussen bouwgrens en waterkering mag niet worden gebouwd met uitzondering van locaties binnen een leggervlak. Aan de polderzijde van de bouwgrens (voor zover nog binnen de beschermingszone) mag wel worden gebouwd, maar gelden voorwaarden (rekening houden met toekomstige dijkversterking). Buitendijks De bedoeling van de buitendijkse beschermingszone is onder andere dat eventueel aanwezige kleilagen daarbinnen wordt beschermd om piping te voorkomen. Het is tevens mogelijk dat bij een toekomstige dijkversterking klei wordt ingegraven binnen de beschermingszone. Vanwege de grote benodigde kwelweglengtes wordt de grens van de beschermingszone zo ver mogelijk richting rivier gelegd tot een maximum van 150 m uit de referentielijn. Dit is de grens die WSRL in het algemeen hanteert als uiterste grens van de keurzonering. Waar de rivier dichter bij de dijk ligt, is de oeverlijn van de rivier bepalend. Bij buitendijkse gebieden die bij maatgevend hoogwater droog blijven, is het niet nodig deze binnen de beschermingszone te brengen omdat hier geen intredepunt voor piping kan ontstaan. In deze situatie wordt de bestaande breedte van de beschermingszone gehandhaafd. De bouwgrens is niet van toepassing op het buitendijkse deel van de waterkering. Intensief bebouwde gebieden De bouwgrens in intensief bebouwde gebieden is bepaald aan de hand van de aanwezige bebouwing. De uitgangspunten die daar bij zijn aangehouden zijn opgenomen in de uitgangspuntennotitie met betrekking tot het tekenwerk. Een intensief bebouwd traject is hierbij gedefinieerd als een cluster van minimaal 5 gebouwen op een onderlinge afstand van 50 m of minder. De reden hiervoor is dat praktijkervaring bij dijkversterking leert dat: een cluster van 5 gebouwen of meer zelden verplaatst wordt bij dijkversterking het aanbrengen van een berm tussen gebouwen op een afstand van 50 m of minder niet haalbaar is Voor trajecten die ongevoelig zijn voor het mechanisme piping is geen bouwgrens aangegeven. Ook niet voor intensief bebouwde trajecten. 6/6