Toepassing van wapeningsgeotextiel in Sigmadijk te Antwerpen Berekenings- & uitvoeringsaspecten

Transcriptie

1 Toepassing van wapeningsgeotextiel in Sigmadijk te Antwerpen Berekenings- & uitvoeringsaspecten Belgian Geosynthetics Society 9 juni 2015 Michaël De Beukelaer-Dossche Zeeschelde - Vlaamse Overheid Jan Couck Geotechniek Vlaamse Overheid

2 Beschrijving project Werken ikv Sigmaplan verhogen dijken van +9m tot +11m TAW Over 4,5km lengte langs Scheldelaan op RO Zeeschelde Randvoorwaarde aan landzijde : verbreding leidingenstrook GHA Randvoorwaarde aan rivierzijde : slikken-schorre creatie cfr Sigmaplan & verruimingswerken Westerschelde Gevolg : onvoldoende breedte om auto-stabiele gronddijk te verwezelijken (klassiek talud: landzijde 12/4 rivierzijde 16/4) Petrochemie 2

3 Dwarssnede 3

4 Werkwijze installatie geotextiel Tijdelijke verlaging dijk 4

5 Principe geotextiel Steilere taluds dan klassiek voor een sigmadijk, wegens plaatsgebrek Daarom geotextiel als wapening in de dijk Ontwerp: SBE + Jan Maertens 5

6 Ondergrond 6

7 Ontwerp Geotextielen - wapening in het grondmassief - werken op wrijving met de grond; grootte van de wrijving is afhankelijk van de verticale korrelspanning en de wrijvingscoëfficiënt - moeten een grote sterkte, een grote stijfheid én een lage kruip bezitten => daarom is gekozen voor geweven polyester geotextielen (PET) PET: - voordelen: hoge treksterkte + hoge E + lage kruip - nadeel: gevoelig voor basisch milieu (cement/kalk) Geweven geotextiel = sterkste Eisen: - geotextiel moet voldoende waterdoorlatend zijn zodat geen interne waterdrukverschillen optreden over het geotextiel. - Geotextielen op trek moet je voldoende verankeren aan de uiteinden. - Weerstand tegen perforatie - rek bij breuk >= 10 % (PTV829) 7

8 Geotextielen in Plaxis (eindige elementen methode) - als geogrid modelleren - enkel langse stijfheid, geen buigstijfheid - enkel trek, geen druk - E_pet = N/mm² - A = 100 mm²/m => EA = kn/m - interface modelleren rond element voor verminderde wrijving: wrijvingscoëfficiënt voor geotextielen/grond = 0,7 à 0,8 in Plaxis zowel in UGT en GGT berekenen: UGT: tg(phi ) en c delen door 1,25: Trek in geotextiel = 98 kn/m x 2,31 = 225 kn/m in UGT GGT: normale phi en c : Trek in geotextiel = 36 kn/m Sterkte loodrecht op lengte-as van de dijk, andere richting mag minder zijn. 8

9 Plaxis input 9

10 Plaxis model 10

11 Trek in geotextiel 11

12 Reductiefactoren Treksterkte van de fabrikant = sterkte op korte termijn Op lange termijn vermindert de sterkte van een polyester geotextiel door: - beschadiging tijdens de installatie - kruip - chemische en biologische degradatie - Daarom moet de sterkte gereduceerd worden om de sterkte op lange termijn te bekomen. De reductiefactoren zijn verschillend per type en per fabrikant => BBA-certificaat De meeste certificaten zijn online te bekijken op 12

13 Reductiefactoren In het ontwerp zijn de volgende aannames gemaakt: - reductiefactor voor installatieschade = 1,1 - reductiefactor voor kruip = 2 - reductiefactor voor hydrolyse = 1,05 - reductiefactor voor chemische en biologische degradatie = 1 Dus treksterkte van fabrikant delen door 1,1 x 2 x 1,05 = 2,31. Het is soms niet duidelijk in bestekken welke waarde bedoeld wordt. Er is een Geolon PET250/50 geplaatst: treksterkte = 250 kn/m (bij hoge rek) => toetsing van de reductiefactoren tov aannames in ontwerp: - reductiefactor voor installatieschade = 1,13 - reductiefactor voor kruip = 1,46 ~ levensduur (120 jaar) - reductiefactor voor chemische en biologische degradatie = 1,03 product van deze factoren is 1,13x1,46x1,03 = 1,7 < 2,31 => toetsing van E? 13

14 Bestek hoge sterkte geotextiel Het geotextiel is een geweven polyester geotextiel dat voldoet aan de eisen van NBN B voor geotextiel voor ophogingen op samendrukbare gronden. Het geotextiel wordt steeds met zijn productierichting haaks op de langsrichting van het talud gelegd. De waterdoorlaatbaarheid van het toegepaste geotextiel moet groter zijn dan 10 l/m².s (EN ISO 11058) De uitvoering omvat het leggen van stroken wapening op de in de aanbestedingsdocumenten aangeduide grondoppervlakken. De stroken geotextiel worden aangelegd dwars op de as van de dijk. De stroken dienen elkaar minstens 50 cm te overlappen in de dwarsrichting (dus volgens de langsrichting van de dijk). In de productierichting van het geotextiel (dus volgens de dwarsrichting van de dijk) dienen de stroken uit 1 ononderbroken geotextiel te bestaan: het aan elkaar naaien van twee stroken geotextiel om trek over te dragen in de productierichting is niet toegelaten. De grond waarop de wapening wordt gelegd wordt op het juiste niveau gebracht en is vrij van keien, boomstronken en andere harde materialen met dwarsafmetingen groter dan 10 cm. De aannemer mag enkel onbeschadigd geotextiel aanbrengen en hij dient schade tijdens de installatie ervan te voorkomen. Voordat de wapening met grond wordt bedekt, wordt met geschikte hulpmiddelen een lichte spanning op de wapening aangebracht om deze glad te trekken. De aanvulling wordt in lagen van minimaal 15 cm uitgevoerd. De maximale laagdikte is 30 cm. De laagdikte is zodanig dat het aanvullingsmateriaal nog op de juiste wijze verdicht kan worden. Het aanvullen wordt derwijze uitgevoerd dat het aanvullingsmateriaal verticaal op de wapening valt. Tenzij de wapening met minimaal 15 cm grond bedekt is, mag er geen verkeer of bouwverkeer op plaats vinden. Bij het tijdelijk stockeren van de rollen geotextiel dienen deze afgeschermd te worden van UV-straling. Dit is nodig om het desintegreren van het geotextiel te voorkomen. Het aanleggen van de geotextielen en het bijhorende grondverzet dient zo georganiseerd te worden dat de waterkerende functie van het grondlichaam altijd verzekerd blijft. Op plan C A22 staat de door de aanbestedende overheid voorgestelde uitvoeringsmethode voor het aanleggen van het wapeningsgeotextiel aangegeven. De aannemer mag een alternatieve uitvoeringsmethode voorstellen en ter goedkeuring voorleggen aan de aanbestedende overheid. Wanneer de aanbestedende overheid schriftelijk akkoord gaat met deze door de aannemer voorgestelde uitvoeringsmethode, mag deze toegepast worden. Indien de aanbestedende overheid niet akkoord gaat met de alternatieve uitvoeringsmethode, dient de oorspronkelijke, door de aanbestedende overheid voorgestelde uitvoeringsmethode te worden gevolgd. 14 Grootheid Symbool Eenheid Richting (*) Productie Dwars Minimale treksterkte α f kn/m Maximale rek bij breuk ε f % Minimale trekkracht 2% rek α 2 /α f % als % van de 5% rek IN SIGMADIJK treksterkte TE ANTWERPEN bij α 5 /α f % 25 25

15 Technische fiche hoge sterkte geotextiel 15

16 Technische fiche hoge sterkte geotextiel 16

17 Technische fiche hoge sterkte geotextiel 17

18 Discussie over veiligheidsfactoren voor geotextiel Reductiefactoren veiligheidsfactoren De treksterkte van het wapeningsgeotextiel kan verantwoord worden door analoog te redeneren als bij de dimensionering van damplanken. In GGT bedraagt de treksterkte in het geotextiel 53 kn/m. De rekenwaarde NSd van de treksterkte bedraagt dan 1,35 * 53 kn/m = 72 kn/m. De treksterkte van het geotextiel is gelijk aan 250 kn/m. De karakteristieke treksterkte TSk bedraagt 109 kn/m na reductie voor kruip, installatieschade, etc. (factor 2,3). De rekenwaarde van de treksterkte TSd bedraagt 109 kn/m / 1,3 = 84 kn/m wanneer op het geotextiel een partiële veiligheidsfactor gelijk aan 1,3 wordt toegepast. NSd < TSd => OK EC7? 18

19 Opdrukken / afschuiven klei op geotextiel Klei op geotextiel: => minder wrijving dan klei op grond => opletten van afschuiven en opdrukken van klei tgv een waterdrukverschil Analytische formule die ook de wrijvingsweerstand bij de teen van het talud in rekening brengt, uit Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies TAW. De vette grondlaag zal bij eenstijghoogteverschil van 3 meter (7mTAW 4 mtaw) niet afschuiven over het wapeningsgeotextiel wanneer ook de wrijvingsweerstand ter plaatse van de teen wordt ingerekend. 19

20 Opdrukken klei van geotextiel 20

21 Afschuiven klei op geotextiel 21

22 Nadelen van geotextielen in een dijk: 1. in bouwfase: - Door de aanwezigheid van een geotextiel onder de vette grond was het moeilijker om de vette grond te verdichten met machines. - Moeilijkheid om verticale filters te plaatsen door de dijk (uittredend water uit het talud) 2. Op lange termijn: - Niet iedereen weet dat er een geotextiel zit => kans op beschadiging bij vb. grondwerken, inheiwerken, 22

23 Geotextiel onder de steenbestorting Filtergeotextiel in een waterdoorlatende oeverbekleding: Geotextiel onder de breuksteenbestortingen + verankeren Terralys LF 46/46: geweven geotextiel in polypropyleen 23

24 Foto s grondwerken 24

25 Perkoenpalen + vullen schanskorven 25

26 Geotextiel 26

27 Geotextiel 27

28 Vette grond + breuksteen 28

29 Vette grond + breuksteen 29

30 Afgewerkte dijk 30

31 Toepassing van wapeningsgeotextiel in Sigmadijk te Antwerpen Berekenings- & uitvoeringsaspecten Belgian Geosynthetics Society - 9 juni 2015 Vragen of Opmerkingen?