Technisch Ontwerp kades waterbergingsgebied Valkenswaard Zuid

Transcriptie

1 Technisch Ontwerp kades waterbergingsgebied Valkenswaard Zuid Waterschap De Dommel 24 januari 2014 Definitief rapport 9X0590.A0

2

3 HASKONINGDHV NEDERLAND B.V. PLANNING & STRATEGY Larixplein 1 Postbus VB Eindhoven Telefoon Fax info@rhdhv.com Internet Amersfoort KvK Documenttitel Technisch Ontwerp kades waterbergingsgebied Valkenswaard Zuid Verkorte documenttitel Technisch Ontwerp Status Definitief rapport Datum 24 januari 2014 Projectnummer 9X0590.A0 Opdrachtgever Waterschap De Dommel Referentie 9X0590.A0/R00001/ /Eind Auteur(s) Collegiale toets Ing. C.G.M. van Doveren / M.W.J. Hulst ing. O.A.M. de Vrind Datum/paraaf 24 januari Vrijgegeven door ing. O.A.M. de Vrind Datum/paraaf 24 januari A company of Royal HaskoningDHV

4

5 Technisch Ontwerp - i - 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport 24 januari 2014

6

7 INHOUDSOPGAVE 1 INLEIDING 1 2 SITUATIEBESCHRIJVING 2 3 UITGANGSPUNTEN Geometrische kenmerken landschappelijk ontwerpprofiel Veiligheidsniveau Normfrequentie Planperiode Hydraulische randvoorwaarden Hoogtes van de kades en kunstwerken Veiligheidsfactoren Modellering waterstanden en waterspanningsverloop Verkeersbelasting Programmatuur Bekleding Minimaal benodigd profiel (veiligheidsprofiel) Grondeigenschappen Aandachtspunten projectgebied Onderdelen van toekomstige kaden/keringen Bekleding kaden Aansluiting op regelwerk Niet-waterkerende objecten Gehanteerde literatuur en documentatie 19 4 ONDERBOUWING ONTWERP Hoogte Piping Macrostabiliteit binnenwaarts en buitenwaarts Conclusie macrostabiliteit Microstabiliteit Bekleding Minimaal benodigd profiel (veiligheidsprofiel) Zettingen 26 Bijlagen A. Beschikbaar grondonderzoek B. Ontwerptekeningen C. Berekeningen kadehoogte D. Onderbouwing afslagzone E. Berekeningsresultaten MStab F. Berekeningsresultaten MSettle Blz. Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport 24 januari 2014

8

9 1 INLEIDING Voorliggende rapportage betreft het Technisch Ontwerp van de kades voor waterbergingsgebied Valkenswaard Zuid. Dit rapport is opgesteld als technische onderbouwing voor het Projectplan waterberging Valkenswaard-Zuid. Voor het ontwerp van de kades voor een aantal waterbergingsgebieden (waaronder Valkenswaard Zuid) is een generiek uitgangspuntendocument opgesteld d.d. 14 september 2011 (ref: 9W3573.C0/R0001/902246/Rott) met als doel de verschillende kades op uniforme wijze te ontwerpen. Het in dit rapport gepresenteerde technisch ontwerp is voor de grondkades besteksgereed ontwerp (DO-niveau). Voor knelpunten (bijzondere objecten, kunstwerken, kabels en leidingen) zijn principe oplossingen tot schetsniveau uitgewerkt. Het ontwerp van kunstwerken is niet opgenomen, omdat dit buiten de scope van de opdracht valt. Leeswijzer Hoofdstuk 2 beschrijft de situatie. In hoofdstuk 3 worden de uitgangspunten voor het kadeontwerp behandeld. Hoofdstuk 4 geeft een technische onderbouwing van het voorgestelde ontwerp met een beoordeling op faalmechanismen. Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

10 2 SITUATIEBESCHRIJVING Het gebied Valkenswaard Zuid ligt ten zuidwesten van Valkenswaard in de provincie Noord-Brabant. Door aanleg van een waterkerende kade in het gebied Valkenswaard-Zuid is op een relatief eenvoudige manier een gestuurde waterberging te creëren. Om de opgave van het knijpen van de afvoer te realiseren dient het gebied tot de hoogtelijn van 23,66 m+nap te kunnen vollopen. Voor het overgrote deel vormt de bestaande maaiveldhoogte de natuurlijke begrenzing voor het waterbergingsgebied. Alleen daar waar de maaiveldhoogte onvoldoende is, is aanleg van een kade noodzakelijk. Ligging De kade komt net ten zuiden van de Dommelsche Watermolen te liggen. De kade loopt van de westelijke naar de oostelijke flank van het Dommeldal en is weergegeven op figuur 1. Omdat het laagst liggende gebied aan de westkant van de Dommel ligt, is de kade aan de westkant langer dan aan de oostkant. Het kadetracé volgt zoveel mogelijk de natuurlijke hoogten in het maaiveld van de weg Het Broek in het westen naar Hoge Akkers in het oosten. Naast de keuze voor het tracé is de kade volledig landschappelijk ingepast door de toepassing van flauwe taluds en de begroeiing met gras. De hoogte van de kade is voorzien op 24,00 m+nap. Aan de flanken van het waterbergingsgebied vormt de hoogtelijn van 23,66 m+nap de natuurlijke begrenzing van het waterbergingsgebied. Bij het ontwerp van de kade is de primaire kerende functie van de kade leidend. Ten behoeve van een goede landschappelijke inpassing wordt het talud aangepast en worden specifieke inrichtingsmaatregelen getroffen. Vorm, afmetingen en constructie De waterkering krijgt aan asymmetrisch profiel, met op de kruin (maximaal 5 m breed) een onderhoudspad dat tevens dienst doet als wandelpad en aan de westzijde van het gebied deels als fietspad. Richting het lager gelegen gebied wordt een flauw talud (1:6 of flauwer) aangelegd met extensief beheerd gras, waardoor de overgang tussen natuurgebied en waterkering geleidelijk is. Op deze manier ontstaat aan de binnenzijde van de kade een uitloopgebied. Richting de bebouwde kom / nieuwe woonwijk, wordt een steiler talud aangelegd (1:3 of flauwer). Naast dit wordt de bestaande historische bomenrij tussen het zandpad en de westelijk gelegen woonwijk in ontwikkeling gehandhaafd en zijn onlangs door de gemeente haaks op de aan te leggen kade houtsingels en houtwallen aangelegd. Dit vormt een aandachtspunt voor het kadeontwerp. 9X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

11 4 5A 5 5B Figuur 2.1 Overzichtsfoto met kadevakken De grondopbouw ter plaatse van het gebied is redelijk uniform. Vanaf maaiveld (NAP+22,13 m à NAP+ +23,89 m) iss een toplaag van ca. 0, 50 m tot maximaal 1,000 m dikte aanwezig. De toplaag bestaatt uit humeus zand. Hieronder bevind zich tot een diepte van NAP+21,50 m à NAP+19,50 m een los tot matig gepakte, grindhoudende zandlaag (A) gevolgd door een matig gepakte zandlaag (B) tot de verkende diepte van NAP+3,00 m. De zandlaag (B) wordt door een leemlaag, variërend v in dikte van een halve tot enkel meters, doorsneden. De leemlaag bevind zich z op een diepte van ca. NAP+15, 000 m à NAP+ +8,00 m. Terr plaatse van kade vak 3 en 4 ligt dee leemlaag hoger, namelijk op ca. NAP+19,50 m, en heeft een dikte van ca. 0,500 m. Technisch Ontwerp Definitief rapport - 3-9X0590.A0/ 0/R00001/ /Eind 24 januari 2014

12 Op een viertal plaatsen wijkt de opbouw af van de opbouw hierboven beschreven. Ten eerste, op de grens van kadevak 2 en 3. Hier bevind zich onder de zandlaag (A) een kleipakket tot aan NAP+19,40 m à NAP+19,00 m, gevolgd door de zandlaag (B) waarna het standaard profiel wordt gevolgd. Ten tweede, ter plaatse van kadevak 4 is direct onder de toplaag een veenlaag van maximaal 1,50 m dik aanwezig. Hieronder volgt het standaardprofiel met de kanttekening dat de leemlaag hoger is gesitueerd. Ten derde, binnen kadevak 4, direct ten noordoosten van het zojuist beschreven afwijkend grondprofiel is er direct onder de toplaag een dunne zandlaag (ca. 0,5 m dik) aanwezig, hieronder bevind zich weer een bescheiden leemlaag ( ca. 0,3 m dik). Dit geheel wordt gevolgd door een doorgaand zandpakket. Vermoedelijk betreft het hier een verlaten beekbedding. Tot slot, ter plaatse van kadevak 5, direct aansluitend op de vermoedelijke verlaten beekbedding, is onder de toplaag een dunne veenlaag (ca. 0,5 m) aanwezig waarna het standaardprofiel wordt vervolgd. [ref 1] Een gedetailleerde beschrijving van de grondopbouw is in paragraaf 3.8 weergegeven. 9X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

13 3 UITGANGSPUNTEN De te realiseren kaden zijn ontworpen conform het generiek uitgangspuntendocument opgesteld d.d. 14 september 2011 (ref: 9W3573.C0/R0001/902246/Rott). Dit hoofdstuk beschrijft alleen op hoofdlijnen de uitgangspunten en de invulling daarvan. 3.1 Geometrische kenmerken landschappelijk ontwerpprofiel Met stakeholders, waaronder aanwonenden en de gemeente is een landschappelijk ontwerpprofiel vastgesteld (zie beeldkwaliteitsplan Buro 5 kenmerk d.d. maart 2010). Deze kent de volgende geometrische kenmerken: Taludhelling landzijde: 1:3 Taludhelling waterzijde (zijde waterberging): 1:6 Kruinbreedte: 5 m 3.2 Veiligheidsniveau Normfrequentie Conform het generiek uitgangspuntendocument bedraagt de normfrequentie (veiligheidsniveau) voor de te keren waterstand 1/ Planperiode De volgende planperiodes zijn aangehouden: Kades (grondconstructies): 40 jaar. Regelwerken; alleen civieltechnische onderdelen 100 jaar. Duikers; alleen civieltechnische onderdelen 100 jaar Hydraulische randvoorwaarden Ontwerp(buiten)waterstand De ontwerpwaterstand (2050) volgt uit het hydrologisch model en bedraagt: NAP+23,66 m. Val van de buitenwaterstand Voor de val van het hoogwater in de voorziene waterberging, is uitgegaan van een val naar het maaiveld indien er geen sloot nabij de dijk ligt en een val naar het bestaande winterpeil indien er een sloot naast de kade ligt. Het winterpeil in de voorziene waterberging in de huidige situatie bedraagt aan de westzijde van de Dommel 21,80+ en aan de oostzijde van de Dommel 21,36+ (worst case). Binnenwaterstand (slootpeil) De binnenwaterstand tijdens inzet waterberging is onzeker. Er wordt een worst case benadering toegepast. Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

14 3.2.4 Hoogtes van de kades en kunstwerken De benodigde hoogte van de kaden is gelijk aan: Ontwerpwaterstand (2050) + benodigde kruinhoogtemarge De benodigde kruinhoogtemarge is de som van opwaaiing en golfoploophoogte met een minimum van 0,3 m. De benodigde kruinhoogtemarge kan gelijk worden gesteld aan het minimum van 0,3 m omdat de overslag beperkt blijft tot maximaal 0,1 l/s/m. Dit is aangetoond met berekeningen in bijlage C. Er hoeven aan deklaag en bekleding op talud landzijde en kruin geen eisen te worden gesteld. De benodigde kruinhoogte bedraagt dus: 23,66 + 0,3 = NAP+23,96 m (afgerond NAP+24,0 m). De benodigde hoogtes van de kunstwerken is gelijk aan: Ontwerpwaterstand (2050) + toeslag 0,3 m + benodigde kruinhoogtemarge (0,3 m) = NAP+24,30 m Veiligheidsfactoren Opbarsten De bodemopbouw in het projectgebied bestaat voornamelijk uit zand. Er wordt verwacht dat opbarsten geen relevant faalmechanisme is. Lokaal kunnen veen-, klei- en leemlagen aanwezig zijn, waar opbarsten eventueel zou kunnen optreden. De veiligheidsfactor die gehanteerd is bij een controle op opbarsten met betrekking tot macrostabiliteit bedraagt 1,00 en met betrekking tot piping bedraagt deze 1,10. Macrostabiliteit binnen- en buitenwaarts Hier is een nadere invulling gegeven van het generieke uitgangspuntendocument door een nadere toelichting op de bepaling van de schematiseringsfactor. Er is een gedifferentieerd veiligheidsniveau ten aanzien van macrostabiliteit buiten- en binnenwaarts gehanteerd op grond van het inzicht dat schade aan de buitenwaartse zijde van de kade niet direct zal leiden tot een ongewenste overstroming. Veiligheidsfactor STBI ( R-STBI) = 0,95 x b Bij een schematiseringsfactor van b =1,1 moet voor R-STBI minimaal 1,05 worden aangehouden. Veiligheidsfactor STBU ( R-STBU) = 0,90 x b Bij een schematiseringsfactor van b =1,1 moet voor R-STBU minimaal 1,00 worden aangehouden. 9X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

15 Deze factoren zijn bepaald conform het addendum bij het technisch rapport waterkerende grondconstructies en zijn als volgt opgebouwd: r b m n d b Schematiseringsfactor (= 1,1. De schematisering van de bodemopbouw is uitgevoerd op basis van het uitgevoerde grondonderzoek en de stijghoogte middels DINOloket gegevens en grondwatermodellering) [ref. d]. Door Royal HaskoningDHV wordt genuanceerd gekeken naar de zogenaamde schematiseringsfactor. Onze experts zijn van mening dat de waarde voor deze factor kan worden verlaagd ten opzichte van de waarde die in het addendum is vermeld, namelijk 1,3, indien de waterspanningen en grondopbouw zijn bepaald op basis van een gedegen grondonderzoek, peilbuiswaarneming(en), grondwatermodellering en er bij de vaststelling van het ondergrondmodel voldoende rekening is gehouden met onzekerheden. Wij stellen voor om voor de overige waterkeringen in dit project een gereduceerde schematiseringsfactor van 1,1 te hanteren op basis van de beperkte onzekerheden en gevoeligheden in de schematiseringen volgend uit het uitgevoerde geotechnische onderzoek en ervaring in het gebied. m Materiaalfactor (=1,0. De berekeningen zijn uitgevoerd met rekenwaarden van de materiaalparameters. D.w.z. dat de representatieve materiaalparameters gedeeld worden door de partiële materiaalfactor uit tabel 1 van NEN6740 of Addendum Leidraad rivieren afhankelijk van bepaling sterkteparameters. Bij toepassing van rekenwaarden bedraagt m in bovenstaande vergelijking 1,0) [ref. d]. n Schadefactor (= 0,95 voor de binnenwaartse stabiliteit en 0,90 voor de buitenwaartse stabiliteit) [ref. d]. De schadefactor is bepaald op basis van de beta-factor. Deze is voor een normfrequentie van 1/100 jaar bepaald op een waarde ß = 3,65 voor macrostabiliteit binnenwaarts en ß = 3,24 voor macrostabiliteit buitenwaarts, waarbij geen rekening is gehouden met het lengte-effect, omdat een dijkvakbenadering en geen dijkringbenadering is gehanteerd. Hieruit volgen de respectievelijke schadefactoren [ref. d]: Macrostabiliteit binnenwaarts: n 1,0 0,13 ( 4,0) 1,0 0,13 (3,65 4,0) 0,95 Macrostabiliteit buitenwaarts: n 1,0 0,13 ( 4,0) 1,0 0,13 (3,24 4,0) 0,90 d Modelfactor (=1,0. Bij toepassing van Bishop wordt een modelfactor van 1,00 gehanteerd. Bij eventuele toepassing van Uplift Van wordt een modelfactor van 1,05 gehanteerd.) [ref.d]. Er volgt dus een schadefactor lager dan 1,00 voor het ontwerp. Dit wordt als voldoende conservatief beschouwd, omdat materiaalfactoren gebruikt zijn uit het Addendum bij het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, welke zijn bepaald voor een basisbetrouwbaarheidsindex ß = 4,0 [ref. d]. Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

16 Tijdens de aanleg van de kades inclusief de benodigde overhoogte (waar van toepassing) wordt een andere veiligheidsfilosofie aangehouden. Hierbij is het uitgangspunt dat de kades nog niet in functie zijn. De benodigde veiligheidsfactoren voor de stabiliteit binnen- als buitenwaarts bedragen 1,00 en onder normale omstandigheden (geen hoogwater). De sterkte- en stijfheidseigenschappen van de grondlagen zijn gebaseerd op NEN6740. Piping Piping kan niet optreden indien een zanddijk of zandkade op een zandondergrond ligt. Tevens is er geen sprake van piping indien er geen intrede- of uittredepunt kan optreden (geen gevaar voor opbarsten). Gezien de diepte en/of dikte van de waterremmende veen- en leemlagen is gemeend om te concluderen dat er misschien opbarsten en daarmee ook piping kan optreden voor het gebied Valkenswaard Zuid (zie ook paragraaf 4.2). Er is voor één geval een piping berekening volgens methode Bligh uitgevoerd. Op voorhand zijn er wel korrelgrootte-verdelingen van de ondiepe zandlagen uitgevoerd. [ref 2]. Microstabiliteit Het faalmechanisme microstabiliteit wordt getoetst conform Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies paragraaf [ref a.]. Kunstwerken en duikers Hiervoor zijn geen berekeningen gemaakt (buiten scope van onderhavig ontwerp). 3.3 Modellering waterstanden en waterspanningsverloop Het freatisch verloop in de kade tijdens de ontwerpwaterstand en bij val na MHW wordt geschematiseerd conform het generiek uitgangspuntendocument. 3.4 Verkeersbelasting Het voorziene landgebruik van de toekomstige waterberging betreft voornamelijk weiland, hooiland en/of natuur-/recreatiegebied. Hierdoor dient rekening te worden gehouden met verkeersbelastingen van onder andere calamiteitenverkeer of onderhoudsverkeer. Bij de stabiliteitsberekeningen wordt derhalve rekening gehouden met een verkeersbelasting van 13,3 kn/m 2 in rekening gebracht over een breedte van 2,5 m conform Handreiking Constructief Ontwerpen [ref. c]. De verkeersbelasting wordt in de cohesieve lagen volledig ongedraineerd (0%) aangebracht. 9X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

17 3.5 Programmatuur Macrostabiliteit binnen- en buitenwaarts De macrostabiliteit van de waterkeringen is berekend met behulp van D-GeoStability versie 10.1, build 1.4 (Deltares Systems) methode Bishop en indien van toepassing met methode Uplift Van. Zetting De zettingen van de waterkeringen is berekend met behulp van D-Settlement versie 9.2, build 1.2 (Deltares Systems) berekeningsmodel NEN-Koppejan (natuurlijke rek en consolidatiemodel Terzaghi. 3.6 Bekleding De bekleding bestaat uit gras. De grasbekleding wordt normaliter ontworpen op golfklap voor de bekkenzijde en golfoverslag voor de binnenzijde. Een onderlaag van klei is gebruikelijk bij waterkeringen. Een kleilaag wordt meestal zowel op het binnen- als op het buitentalud aangebracht ten behoeve van de waterdichtheid van het grondlichaam. Bij lage waterkeringen, zoals kaden in uiterwaarden of in gebieden waar klei niet beschikbaar is, zoals in de IJsseldelta en langs de Overijsselse Vecht, wordt klei evenwel meestal achterwege gelaten. Bij gebrek aan klei in het werk is besloten in principe af te zien van een kleilaag onder de leeflaag waarin de graszode wortelt. De kleilaag kan achterwege worden gelaten op basis van recente proeven in het kader van het landelijk onderzoeksprogramma Sterkte en Belastingen Waterkeringen. Hierbij zijn onder andere praktijkproeven met overslag gedaan op dijken waarin geen kleilaag aanwezig was. De grasbekleding blijkt zijn sterkte te ontlenen aan het wortelnet, zonder een onderliggende erosiebestendige laag, en weerstond hoge overslagdebieten gedurende langere tijd. Een kleilaag onder de leeflaag is tevens niet noodzakelijk vanuit het oogpunt van voeding voor de grasbekleding. Gegeven de beperkte hoogte van de kaden (orde 2 m ten opzichte van maaiveld) en de helling (1:3) zal de vochtvoorraad redelijk overeenkomstig het omliggend maaiveld zijn. De kruin heeft o.a. als functie onverhard wandelpad en bij kadevak 2 als fietspad met een asfaltverharding. Kruin en binnenzijde Onderscheid wordt gemaakt tussen: Kadevakken 1 en 3 t/m 5 Kadevak 2 Kadevakken 1 en 3 t/m 5 Aangezien het overslagdebiet beperkt blijft tot maximaal aan 0,1 l/m/s is het niet nodig eisen te stellen aan de deklaag en de bekleding voor de binnenzijde; het is niet nodig eisen te stellen ten aanzien van onderhoud en vee. Voor de kruin geldt in principe hetzelfde, maar indien de gebruiksintensiteit van het onverhard wandelpad hoog is kan er schade aan het gras ontstaan en dienen er herstel- en eventueel beheersmaatregelen te worden genomen. Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

18 Kadevak 2 Voor de binnenzijde geldt hetzelfde als voor de binnenzijde voor kadevakken 1 en 3 t/m 5. Op de kruin van kadevak 2 is een fietspad met asfaltverharding en funderingslaag voorzien. Hierbij is vooral de aansluiting tussen grasbekleding en fietspad kwetsbaar. Het is daarom nodig eisen te stellen aan de deklaag en de grasbekleding. Er dient een goede erosiebestendige grasmat te worden ontwikkeld en gehandhaafd. Hiervoor dient de toplaag te bestaan uit een leeflaag van teelaarde (zandige klei of leem). Om een ersoiebestendige grasmat te krijgen en te houden dient bij voorkeur waterstaatkundig of natuurtechnisch beheer te worden toegepast. Buitenzijde (waterbergingzijde) Aan de buitenzijde worden geen eisen gesteld aan de bekleding op basis van het overslagdebiet van 0,1 l/m/s. Het beheer van het talud van de kade dient echter wel op de functie van de kade afgestemd te worden. Beheer door middel van begrazing door vee in de vorm van groothoevigen is hierbij ongewenst. Dit type graslandbeheer (categorie D) leidt tot een zeer slechte erosiebestendige grasbekleding (zie kader). Vanuit het oogpunt van een voldoende erosiebestendige grasbekleding is graslandbeheer categorie A of B aan te bevelen. Graslandbeheer cat. D (bron: VTV2006) Zeer slecht erosiebestendige bekledingen ontstaan bij het achterwege blijven van jaarlijks beheer, bij jaarlijks één- tot viermaal (klepel)maaien zonder afvoer van het maaisel, bij beweiding met runderen en paarden en bij zeer zware bemesting en overbeweiding. Deze vormen van beheer zijn niet geschikt voor waterkerende dijken. Bij de regelwerken en aansluitingen hiervan op de kades zal nader onderzocht moeten worden welk eisen aan bekleding moeten worden gesteld (mogelijk toepassen van bestorting of damwanden). Dit valt echter buiten de scope van onderhavig ontwerp. Uit landschappelijke overwegingen is een goed ogende grasmat gewenst. Hieraan worden de volgende eisen gesteld: De bekleding van de waterkeringen dient te bestaan uit een grasmat die aangebracht wordt in een leeflaag van ca. 0,5 m dikte. De leeflaag (bijvoorbeeld in de vorm van teelaarde) bestaat uit schrale grond (zandige klei of leem) die ervoor zorgt dat de grasmat voldoende kan ontwikkelen. Door gebruik van schrale grond wordt het wortelstelsel gestimuleerd dieper door te dringen. 3.7 Minimaal benodigd profiel (veiligheidsprofiel) In het technische ontwerp van de dijk is in eerste instantie uitgegaan van een minimaal benodigd profiel (veiligheidsprofiel) om de veiligheid op alle faalmechanismen te garanderen, hierbij is ook rekening gehouden met het beschikbare materiaal. In het uiteindelijke landschappelijke ontwerp kan er dan eventueel voor gekozen worden om een ander landschappelijk profiel over deze dijk heen te plaatsen, zolang het minimaal benodigde profiel maar aan de veiligheidseisen blijft voldoen. Op het buitentalud is op het veiligheidsprofiel nog een marge van 30 cm gezet (aangegeven met beoordelingslijn erosie) waarmee de afslagzone is aangegeven (zie par.3.5 en bijlage D). 9X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

19 Het minimaal benodigde profiel (veiligheidsprofiel) wordt als volgt bepaald: Stap1: De minimale kruinhoogte van de waterkeringen is bepaald op basis van de ontwerpwaterstand met een overslagdebiet van 0,1 l/m/s en een taludhelling van minimaal 1:3 met een minimum kruinhoogtemarge van 0,3 m. Stap 2: Vervolgens zijn de volgende dimensies vanuit de in stap 1 bepaalde kruinhoogte bepaald: Kruinbreedte: 1,5 m. Helling binnentalud (landzijde): 1 : 4 (v : h), op basis van berekeningen voor de macrostabiliteit binnenwaarts. Helling buitentalud (bekkenzijde): 1 : 4 (v : h), op basis van berekeningen voor de macrostabiliteit buitenwaarts. Stap 3 Is een greppel/ bermsloot aanwezig? Zo ja, dan is minimaal benodigde afstand tot greppel / bermsloot bepaald uitgaande van een conservatieve aanname van de diepte van de sloot en sloottaludhelling van 1:3 Zo nee, dan dient i.v.m. microstabiliteit voor het binnentalud een helling van 1:5,2 te worden aangehouden vanaf het punt waar de freatische lijn kan uittreden. Onderstaande figuren geeft dit principe aan: Figuur 3.1 Principeschetsen veiligheidsprofiel (met en zonder bermsloot/greppel) 1 Greppels en bermsloten worden (indien mogelijk) behouden aan de binnenzijde van de waterkering, t.b.v. de drainerende werking voor de waterkering. Hierbij wordt opgemerkt dat er rekening mee gehouden dient te worden dat bij inzet van de waterberging er aan de buitenzijde van het waterbergingsgebied ook water kan staan als gevolg van natuurlijk voorkomende inundaties zoals deze nu ook in de huidige situatie plaatsvinden. 1 Voor de figuren is een fictief binnentalud met helling 1:6 aangehouden. Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

20 De helling van 1:4 aan de buitenzijde (waterbergingszijde) is gebaseerd op het minimaal restprofiel zoals in TR Actuele sterkte van dijken beschreven. Hierbij is het talud aan de droge kant van de waterkering. Door aanwezigheid van een grasbekleding, dat de optredende golfhoogte maximaal 0,25 m zal bedragen en dat het bergingsgebied bomenrijk is (geen groot strijkvlak) is een taludhelling van 1:4 aan de waterbergingszijde toch voldoende. Aan de toe te passen grond binnen het veiligheidsprofiel worden eisen gesteld vanuit oogpunt van veiligheid (zie ook par. 3.8). 3.8 Grondeigenschappen Het grondonderzoek is uitgevoerd door MOS Grondmechanica en heeft bestaan uit 15 sonderingen en 19 boringen [ref. 1]. Bij 2 boringen is per boring 1 geroerd monster genomen. De resultaten van het grondonderzoek zijn toegevoegd aan dit rapport in bijlage A. Tevens heeft MOS Grondmechanica korrelverdelingen bepaald van de 2 geroerde monsters [ref. 2]. De resultaten hiervan zijn weergegeven in bijlage A. Vanaf maaiveld (NAP+22,13 m à NAP+23,89 m) is een toplaag van ca. 0,50 m tot maximaal 1,00 m dikte aanwezig. De toplaag bestaat uit humeus zand. Hieronder bevind zich tot een diepte van NAP+21,50 m à NAP+19,50 m een los tot matig gepakte, grindhoudende zandlaag (A) gevolgd door een matig gepakte zandlaag (B) tot de verkende diepte van NAP+3,00 m. De zandlaag (B) wordt door een leemlaag, variërend in dikte van een halve tot enkel meters, doorsneden. De leemlaag bevind zich op een diepte van ca. NAP+15, 00 m à NAP+8,00 m. Ter plaatse van kadevak 3 en 4 ligt de leemlaag hoger, namelijk op ca. NAP+19,50 m, en heeft een dikte van ca. 0,50 m. Op een viertal plaatsen wijkt de opbouwopbouw af van de opbouw hierboven beschreven. Ten eerste, op de grens van kadevak 2 en 3. Hier bevind zich onder de zandlaag (A) een kleipakket tot aan NAP+19,40 m à NAP+19,00 m, gevolgd door de zandlaag (B) waarna het standaard profiel wordt gevolgd. Ten tweede, ter plaatse van kadevak 4 is direct onder de toplaag een veenlaag van maximaal 1,50 m dik aanwezig. Hieronder volgt het standaardprofiel met de kanttekening dat de leem laag hoger is gesitueerd. Ten derde, binnen kadevak 4, direct ten noordoosten van het zojuist beschreven afwijkend grondprofiel is er direct onder de toplaag een dunne zandlaag (ca. 0,5 m dik) aanwezig, hieronder bevind zich weer een bescheiden leemlaag (ca. 0,3 m dik). Dit geheel wordt gevolgd door een doorgaand zandpakket. Vermoedelijk betreft het hier een verlaten beekbedding. Tot slot, ter plaatse van kadevak 5, direct aansluitend op de vermoedelijke verlaten beekbedding, is onder de toplaag een dunne veenlaag (ca. 0,5 m) aanwezig waarna het standaardprofiel wordt vervolgd. [ref 1] De bodemopbouw binnen het gebied is globaal ingedeeld in vijf verschijningsvormen. In tabellen 3-1 t/m 3-5 is een representatieve bodemopbouw voor de vijf verschijningsvormen binnen het projectgebied aangegeven. 9X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

21 Tabel 3-1 Representatief standaard bodemprofiel doorsneden zandpakket binnen het projectgebied, op basis van sondering S902 en boring B900. Bovenkant laag [m t.o.v. NAP] Onderkant laag [m t.o.v. NAP] Grondsoort Consistentie Korrelgrootte +23,89 (MV) +23,09 ZAND, humeus, toplaag Los tot matig Matig fijn +23,09 +21,89 +21,89 +15,80 +15,80 +11,00 ZAND, zwak siltig, matig grindig ZAND, zwak siltig, zwak grindig ZAND, zwak siltig, dunne leemlagen Los tot matig Matig Matig grof Matig grof Matig - +11,00 +4,00 ZAND Matig - Tabel 3-2 Representatief bodemprofiel klei bovenop zandpakket binnen het projectgebied, op basis van boring B02. Bovenkant laag [m t.o.v. NAP] Onderkant laag [m t.o.v. NAP] Grondsoort Consistentie Korrelgrootte +23,02 (MV) +22,32 ZAND, humeus, toplaag Matig Matig fijn +22,32 +21,82 ZAND, zwak siltig matig Matig fijn +21,82 +20,42 ZAND, zwak siltig, zwak tot matig grindig Matig Matig grof +20,42 +19,32 KLEI, zwak siltig Matig - +19,32 +18,02 ZAND, zwak siltig Matig Matig fijn Tabel 3-3 Representatief bodemprofiel veenlaag bovenop zandpakket binnen het projectgebied, op basis van boring B05. Bovenkant laag [m t.o.v. NAP] Onderkant laag [m t.o.v. NAP] Grondsoort Consistentie Korrelgrootte +22,35 (MV) +21,95 ZAND, humeus, toplaag Matig Matig fijn +21,95 +20,55 Veen, matig siltig Slap - +20,55 +20,15 +20,15 +18,95 ZAND, zwak siltig, zwak tot matig grindig ZAND, zwak tot matig siltig Matig Matig Matig grof Matig fijn +18,95 +18,75 LEEM Matig - +18,75 +18,02 ZAND, zwak siltig Matig Matig fijn Tabel 3-4 Representatief bodemprofiel zandpakket zonder grind binnen het projectgebied, op basis van boring B07. Bovenkant laag [m t.o.v. NAP] Onderkant laag [m t.o.v. NAP] Grondsoort Consistentie Korrelgrootte +22,24 (MV) +21,54 ZAND, humeus, toplaag Matig Matig fijn +21,54 +21,04 ZAND, matig siltig matig Matig fijn +21,04 +20,74 LEEM, zwak zandig Matig - +20,74 +17,24 ZAND, matig siltig Matig Matig grof Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

22 Tabel 3-5 Representatief bodemprofiel dunne veenlaag bovenop zandpakket binnen het projectgebied, op basis van boring B08. Bovenkant laag [m t.o.v. NAP] Onderkant laag [m t.o.v. NAP] Grondsoort Consistentie Korrelgrootte +22,18 (MV) +21,96 ZAND, humeus, toplaag Matig Matig fijn +21,96 +21,58 VEEN, zwak siltg, zwak zandig Slap tot matig +21,58 +21,28 ZAND, zwak siltig Matig Matig fijn +21,28 +19,93 ZAND, zwak siltig, zwak tot matig grindig Matig - Matig grof +19,93 +17,18 ZAND, zwak siltig Matig Matig fijn Sondering S02 is verplaatst in verband met de ligging van De Dommel. Sondering SK05 is komen te vervallen in verband met de te verwachten spoorvorming op het terrein van derden. Ondergrond De in de berekeningen aangehouden grondparameters (rekenwaarde) zijn afgeleid op basis van het uitgevoerde grondonderzoek door MOS Grondmechanica [ref 1], tabel 1 van NEN 6740:2006 [ref. b] en ervaring. In tabel 3-6 zijn de representatieve waarden van de grondparameters samengevat. Tabel 3-6 Representatieve waarden van de grondparameters Grondlaag Consistentie Volumegewicht rep nat droog [ ] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] c rep [kpa] ZAND, humeus Los tot matig 20,0 18,0 27,0 0,0 ZAND, siltig Matig 20,0 18,0 31,0 0,0 LEEM, zwak zandig Matig 14,0 14,0 27,5 1,0 VEEN, mineraalarm Slap 11,0 11,0 15,0 5,0 KLEI Slap 15,0 15,0 22,5 0,0 ZAND Vast 21,0 19,0 35,0 0,0 droog = droog volumegewicht (natuurlijk watergehalte) [kn/m 3 ] nat = nat volumegewicht [kn/m 3 ] φ rep = representatieve waarde van de effectieve hoek van inwendige wrijving [ ] c rep = representatieve waarde van de effectieve cohesie [kpa] De rekenwaarden van de grondparameters worden bepaald door de representatieve waarden te delen door de betreffende partiële materiaalfactoren conform het addendum TR Waterkerende grondconstructies. [ref d]. Doordat de sterkteparameters via tabel 1 NEN 6740 zijn bepaald worden ook de materiaalfactoren van tabel 3 NEN 6740 gebruikt. In tabel 3-7 zijn de partiële materiaalfactoren weergegeven. 9X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

23 Tabel 3-7 Partiële materiaalfactoren Parameter m Volumiek gewicht ( nat/droog) 1,0 Inwendige wrijving (tangent φ ) 1,2 Cohesie (c ) 1,5 De rekenwaarden van de grondparameters worden weergegeven in tabel 3-8. Tabel 3-8 Rekenwaarden van de grondparameters Grondlaag Consistentie Volumegewicht d nat droog [ ] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] c d [kpa] ZAND, humeus Los tot matig 20,0 18,0 23,0 0,0 ZAND, siltig Matig 20,0 18,0 26,6 0,0 LEEM, zwak zandig Matig 14,0 14,0 23,5 0,7 VEEN, mineraalarm Slap 11,0 11,0 12,6 3,3 KLEI Slap 15,0 15,0 19,0 0,0 ZAND Vast 21,0 19,0 30,3 0,0 droog = droog volumegewicht (natuurlijk watergehalte) [kn/m 3 ] nat = nat volumegewicht [kn/m 3 ] φd p = rekenwaarde van de effectieve hoek van inwendige wrijving [ ] c d = rekenwaarde van de effectieve cohesie [kpa] Voor de zettingsberekeningen zijn ook de samendrukkingsparameters alsmede de verticale consolidatiecoëfficiënten van de grondlagen van belang. In tabel 3-9 zijn de representatieve waarden van de samendrukkingsparameters alsmede de verticale consolidatiecoëfficiënten samengevat. Tabel 3-9 Representatieve waarden van de samendrukkingsparameters en verticale consolidatiecoëfficiënten Grondlaag Consistentie Volumegewicht C p / C p nat droog [-] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] C s / C s [-] C v [m 2 /s] ZAND, humeus Los tot matig 20,0 18,0 300 / / x 10-3 ZAND, siltig Matig 20,0 18, / / ,05 LEEM, zwak zandig Matig 20,0 20,0 55 / / x 10-8 KLEI Slap 15,0 15,0 10 / / x 10-8 VEEN, mineraalarm Slap 11,0 11,0 5 / / x 10-7 droog = droog volumegewicht (natuurlijk watergehalte) [kn/m 3 ] nat = nat volumegewicht [kn/m 3 ] C p / C p = representatieve waarden van de primaire samendrukkingscoëfficiënten [-] C s / C s = representatieve waarden van de secundaire samendrukkingscoëfficiënten [-] C v = verticale consolidatiecoëfficiënt [m 2 /s] Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

24 De partiële materiaalfactoren voor de samendrukkingsparameters en verticale consolidatiecoëfficiënt zijn gelijk aan 1,0. Dit houdt in dat de rekenwaarden gelijk zijn aan de representatieve waarden zoals in tabel 3-9 weergegeven. Aan te brengen materiaal Aangenomen wordt dat de kade zoveel als mogelijk gebouwd wordt met herbruikbare grond uit het projectgebied. Voor de grond binnen het veiligheidsprofiel (zie par. 3.6) is de eis dat deze grond voor het hoofdbestanddeel uit zand dient te bestaan. Het zand mag de bijbestanddelen silt, klei of humeus hebben met dien verstande dat het percentage organisch stofgehalte kleiner dan 5 procent (< 5%) dient te bedragen. [ref h] De bijbehorende minimale eigenschappen van de aan te brengen grond zijn voorlopig vastgesteld in tabel Tabel 3-10 Materiaal dijk (representatieve waarden) Grondsoort Volumegewicht rep nat droog [ ] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] Grondlichaam kade (hoofdbestanddeel: zand bijmengsel: silt, klei, humeus) c rep [kpa] organisch stofgehalte > 20,0 > 18,0 > 27,0 0 < 5% Daarnaast dient het aan te brengen materiaal voor de kade naar behoren verdicht te worden. Na verdichting moet de droge dichtheid tenminste 97% van de proctordichtheid (éénpuntsproctor-proef) bij het aanwezige watergehalte bedragen. Aan de grond buiten het veiligheidsprofiel worden geen eisen gesteld uit oogpunt van veiligheid behalve dat het aandeel wortelresten maximaal 25% mag bedragen. Dit geldt ook voor de grond in de afslagzone waarvoor is uitgegaan van een conservatief scenario. Desalniettemin wordt aanbevolen om het volume grond tussen de leeflaag voor de grasbekleding en het veiligheidsprofiel aan de eigenschappen volgens tabel 3-10 te laten voldoen. Er dient een leeflaag bestaande uit teelaarde, zandige klei of leem van 0,5 m dikte te worden aangebracht. Daar waar deze leeflaag het veiligheidsprofiel doorsnijdt is er geen significante vermindering van de stabiliteit van de kade te verwachten. Het wortelstelsel van de grasmat draagt namelijk ook bij aan de stabiliteit. Zettingen Met behulp van zettingsberekeningen wordt de hoeveelheid overhoogte ten behoeve van de aanleghoogte bepaald. In hoofdstuk 4.7 wordt hier nader op ingegaan. Ter plaatse van grens van kadevakken 2 en 3 zijn zettingsgevoelige lagen aanwezig en in kadevakken 4 en 5 zijn sterk zettingsgevoelige lagen aanwezig. 9X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

25 3.9 Aandachtspunten projectgebied Onderdelen van toekomstige kaden/keringen Algemeen Op de kade worden rasters, poorten en tourniquets geplaatst. Deze moeten naar behoren geplaatst worden, zodanig dat er geen spleten tussen geplaatste objecten en omringende grond is. Dit ter voorkoming van intredepunten van water en van aangrijppunten van erosie van de kade. Kadevak 1 Op de kopse kant van de kade wordt de bestaande watergang gedempt. Alvorens tot demping over te gaan, dient de sliblaag uit de watergang te zijn gebaggerd. De aanvulling dient naar behoren te worden verdicht. Naast dit heeft de gemeente aangegeven dat bij voorkeur de huidige breedte van het pad langs de sloot blijft gehandhaafd en dat er bij voorkeur geen eisen worden gesteld aan het gebruik van het talud van de kaden aan de waterbergingszijde. Om hieraan gehoor te kunnen geven is de kruinbreedte van 5 meter teruggebracht tot 4 meter en wordt het talud aan de waterbergingszijde hier in 1:10 in plaats van 1:6 uitgevoerd. Kadevak 2 De bestaande greppel naast het pad wordt gedempt. Alvorens tot demping over te gaan, dient de eventueel aanwezige sliblaag of humeuze toplaag uit de greppel te zijn gebaggerd/gegraven. De aanvulling dient naar behoren te worden verdicht. Naast dit is voor een goede inpassing van de kade in overleg met de gemeente besloten om het talud aan de westzijde te verflauwen. Op dit traject is de aanwezigheid van bestaande en nieuw aan te planten bomen een aandachtspunt. Kadevak 5 Aan de zuidzijde van de kade wordt een watergang aangelegd. Aansluiting westzijde De kade (kadevak 1) dient aan de flank van het beekdal aan te sluiten op hoger gelegen terrein. Uit veldmetingen blijkt dat het terrein aan de westzijde op circa 23,6 m + NAP gelegen is. Hierdoor kan er bij maximale inzet van het waterbergingsgebied (23,66 m + NAP) water langs de kade richting watergang DL31 stromen. Om dit te voorkomen wordt een gedeelte van perceel H138 opgehoogd. Het terrein hier wordt opgehoogd tot 23,8 m + NAP en wordt aangesloten op de bestaande hoogtelijn van deze hoogte. Voor voldoende robuustheid wordt een zone van 10 meter breed op deze hoogte aangehouden. Omdat het terrein over een brede zone opgehoogd wordt is een waakhoogte van 30 cm niet nodig. De bezwijkmechanismen, zoals golfslag, die op een kade van toepassing zijn gelden hier vanwege de beperkte waterdiepte niet. Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

26 Aansluiting oostzijde De kade (kadevak 5B) dient aan de flank van het beekdal aan te sluiten op hoger gelegen terrein. Uit veldmetingen blijkt dat het terrein aan de oostzijde op circa 23,6 a 23,7 m + NAP gelegen is. Hierdoor is er een kans dat bij maximale inzet van het waterbergingsgebied (23,66 m + NAP) water langs de kade richting aangelegen aspergeveld en watergang DL32 gaat stromen. Om dit risico uit te sluiten wordt een gedeelte van perceel E513 opgehoogd. Het terrein hier wordt opgehoogd tot 23,7 m + NAP. Voor voldoende robuustheid wordt een zone van 10 meter breed op deze hoogte aangehouden. Omdat het terrein over een brede zone opgehoogd wordt is een waakhoogte van 30 cm niet nodig. De bezwijk-mechanismen, zoals golfslag, die op een kade van toepassing zijn gelden hier vanwege de beperkte waterdiepte niet Bekleding kaden Voor het buitentalud (waterbergingszijde) is een beheer middels begrazing door groothoevig vee ongewenst. Het beweiden van groothoevigen wordt vanuit waterkerend oogpunt sterk afgeraden (zie o.a. VTV 2007 bijlage 8-1). Indien men vanuit natuurlandschappelijk oogpunt toch beweiding wilt hebben, dan genieten schapen de voorkeur boven andere kleinhoevigen. Ten aanzien van kadevak 1 is hierin een andere keuze gemaakt en is het talud verflauwd tot 1: Aansluiting op regelwerk Het ontwerp van de (aansluiting op) het regelwerk valt buiten de scope van de opdracht Niet-waterkerende objecten Kabels en leidingen Ter plaatse van kadevak 2 worden door de gemeente kabels en leidingen door de kade aangelegd. Dit ten behoeve van de ontwikkeling van de woonterp gelegen in het waterbergingsgebied. Bij het ontwerp van de kabels en leidingen dient men aan te tonen dat voldaan wordt aan Algemene Regels Keur Waterschap De Dommel Voor de aanleg ervan dienen de desbetreffende nutsbedrijven hiervoor een aanvraag vrijstelling in te dienen bij het waterschap. Begroeiing Op de volgende kadevakken bevinden zich bomen die bij eventuele ontworteling de kade zouden kunnen aantasten. kadevakken 1, 2, 3, 4 en 5A aan de landzijde. Hiermee is in het ontwerp al rekening gehouden door de toetsing of de ontgronding buiten het veiligheidsprofiel blijft. Bomen zijn getoetst aan de hand van het veiligheidsprofiel (beoordelingsprofiel). Als een boom inclusief eventuele ontgrondingskuil (door windworp) het veiligheidsprofiel doorsnijdt, dient het profiel te worden verschoven dan wel de boom te worden verwijderd. Hierbij is uitgegaan van een ontgrondingskuil van 4 m breed en 1 m diep conform VTV X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

27 Een ontgrondingskuil hoeft niet te worden toegepast als aan één van de volgende voorwaarden wordt voldaan: de boom is lager dan 5 m de boom is vitaal genoeg (dit blijkt uit bomenonderzoek) takken zijn gesnoeid inkeping in stam maken zodat hij daar breekt, en niet ontgrondt Onderstaand figuur geeft het principe weer: Verstoringszone (ontgrondingskuil) boom > 5 m 1:4 1:6 1:5 ontgrondingskuil (1 x 4 m) veiligheidsprofiel hoogte en stabiliteit ontwerpprofiel 1:4 Overige constructies Overgangen In kadevak 2 komt een overgangen voorzien van een asfaltverharding of verharding met klinkers (aan te leggen door de gemeente). De verharding wordt op een zandondergrond aangelegd en is geschikt voor verhuiswagens, vuilniswagens en onderhoudsmaterieel. Bij kadevak 4 is aan de bovenstroomse zijde, aan de linkeroever een veegvuiluitdraaiplaats voorzien. Deze dient vanaf de kade toegankelijk middels een afrit voorzien van grasbetontegels. De percelen aan de noordzijde van kadevak 4 dienen middels een overgang, zijnde grasbetontegels, toegankelijk te zijn Gehanteerde literatuur en documentatie [1] Grondonderzoek MOS, gebied Valkenswaard-Zuid [2] Labonderzoek MOS, gebied Valkenswaard-Zuid [3] Voortoets Howabo-varianten in het kader van Natura 2000, Arcadis [a] Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, TAW, juni 2001 [b] NEN , NEN, september 2006 [c] Handreiking Constructief Ontwerpen, TAW, april 1994 [d] Leidraad Rivieren, Addendum bij het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, ENW, juli 2007 [e] Technisch Rapport Waterspanningen bij dijken, TAW, september 2004 [f] Handreiking Ontwerpen en Verbeteren Keringen langs regionale rivieren, ENW, 2009 [g] Voorschrift Toetsen op Veiligheid Primaire Waterkeringen 2006, RWS, augustus 2007 [h] Grond voor kaden, rapport , STOWA, 2008 Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

28 4 ONDERBOUWING ONTWERP 4.1 Hoogte 4.2 Piping In dit hoofdstuk zijn alle relevante aspecten c.q. faalmechanismen besproken die relevant zijn voor het ontwerp van de nieuw aan te leggen waterkeringen. Specifieke uitgangspunten voor de waterkeringen zijn benoemd en indien noodzakelijk geacht onderbouwd. Daarnaast is de berekeningswijze omschreven en zijn de belangrijke aspecten in de berekeningen benoemd. De relevante faalmechanismen die zijn behandeld voor het geotechnisch ontwerp zijn: Hoogte; Piping; Macrostabiliteit binnenwaarts en buitenwaarts; Microstabiliteit. Daarnaast zijn nog de volgende overige relevante aspecten beoordeeld: Stabiliteit bekleding; Zettingen. De ontwerphoogte bedraagt NAP+24,00 m voor de kaden en NAP+24,26 m voor het regelwerk (zie par ). De aanleghoogte voor de kadevakken waar het doorsneden zandpakket-grondprofiel aanwezig is bedraagt NAP+24,05 m (0,05 m ter compensatie door variatie in de ondergrond en de herschikking van het korrelskelet en deze zijn volledig opgetreden tijdens of direct na de aanleg van de kades). Voor kadevak 4 profiel E bedraagt de aanleghoogte van de kade NAP+24,50 m in verband met een te verwachte zetting tot 0,50 m waarvoor een overhoogte van 0,50 m wordt aangehouden (zie 4.7). Voor kadevakken 3 en 5 profielen G en D dienen eveneens overhoogten te worden gebruikt om de optredende zettingen te compenseren zodat de ontwerphoogte gedurende 40 jaar wordt gehaald. Voor kadevak 3 profiel G bedraagt de aanleghoogte NAP+24,05 m (zie 4.7). Voor kadevak 5 profiel D bedraagt de aanleghoogte NAP+24,19 m (zie 4.7). Piping is het ontstaan van zandmeevoerende wellen als gevolg van kwelwegen in de grondlagen onder de waterkering. Piping kan alleen optreden als onder een slechtdoorlatende grondlaag (grondlaag of ondoorlatende waterkering) een (goed doorlatende) zandlaag aanwezig is en in het achterland het zand vrij kan uittreden door een afwezigheid van de deklaag of het opbarsten van de deklaag. Piping kan dan optreden indien in de (watervoerende) zandlaag een verschil in stijghoogte voor en achter de waterkering aanwezig is. De waterkering zal bestaan uit een zandkade met aan beide zijden een leeflaag van 0,5 m dikte voor de grasbekleding bestaande uit teelaarde. De ondiepe ondergrond bestaat uit een hier en daar doorsneden zandpakket of een waterremmende veenlaag. 9X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

29 Om te bepalen of er een uittredepunt kan ontstaan, is bekeken of de waterremmende lagen (leem en veen) kunnen opbarsten. In tabel 4-1 is dit beschouwd. Een stijghoogte van ca. NAP+22,00 m is aangehouden. Tabel 4-1 grondprofiel Onderkant waterremmende laag [m tov NAP] Waterdruk opwaarts [kn/m 2 ] Gronddruk neerwaarts [kn/m 2 ] Veiligheid tegen opbarsten [-] Doorsneden zandpakket +19,25 26,00 61,75 2,38 (profiel G)* Veenlaag (profiel E)** +20,25 17,50 28,25 1,61 * 0,50 m humeus zand (toplaag), 1,25 m zand en 1,25 m klei ** 0,50 m humeus zand (toplaag) en 1,75 m veen Bij kadevak 5A is aan de landzijde een sloot aanwezig en wordt er aan de waterbergingszijde een nieuw aan te leggen sloot geprojecteerd. Deze sloten zijn zodanig diep dat ze de ondiepe, dunne veenlaag doorsnijden en in de daaronder gelegen zandlaag eindigen (profiel D). Hierdoor is piping voor profiel D nog niet uit te sluiten en dient verder onderzocht te worden met behulp van de rekenregel van Bligh. Bligh L > C creep * ( H-0,3d) Waarbij: L = intreepunt (sloot waterberginszijde) tot uittreepunt (sloot landzijde) = 28,62 m C creep = creepfactor voor zand = 14* H = verval over de kade (MHW slootpeil) = 1,59 m** d = dikte waterremmende laag tot aan watervoerende laag = 0 m * op basis van gemiddelde korrelgrootte 271 m (korrelgrootteanalyse boring B08) ** slootpeil NAP+22,07 m aangehouden Indien de kwelweglengte L groter is dan C creep * ( H-0,3d) is er geen piping. 28,62 > 22,26 Conclusie piping De in de uitgangspunten gestelde geometrie van de waterkeringen voldoen aan het mechanisme piping. Er is genoeg grondgewicht aanwezig om opbarstsituaties en daarmee ook uittredepunten uit te sluiten. Voor kadevak 5A is op grond van de Bligh-berekening piping uit te sluiten. Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014

30 4.3 Macrostabiliteit binnenwaarts en buitenwaarts Het faalmechanisme macrostabiliteit betreft het afschuiven van een deel van het grondlichaam langs een glijvlak. Dit kan optreden als de belastingen op de dijk en/of het gewicht van de dijk zelf groter worden dan de sterkte van de dijk. De veiligheidsfactor (SF) van de macrostabiliteit is berekend met behulp van het computermodel D-GeoStability versie 10.1 (build 1.4). De macrostabiliteit voor zowel land- als bekkentalud is berekend voor de situatie tijdens de gebruikssituatie bij hoogwater voor het binnentalud en vallend water voor het bekkentalud. De berekeningen zijn uitgevoerd met rekenwaarden waarden van de grondparameters. De macrostabiliteit is bepaald voor een aantal maatgevende ontwerpprofielen. In onderstaande tabel 4-2 is aangegeven welke ontwerpprofielen zijn doorgerekend. Tabel 4-2: overzicht maatgevende ontwerpprofielen kadevak maatgevend ontwerpprofiel G 4 E 5 D Ten behoeve van het berekenen van de macrostabiliteit zijn de volgende maatgevende geometrieën en situaties vastgesteld: Stabiliteit van het binnentalud (landzijde) tijdens MHW en tijdens val na MHW. o Talud watergang is 1:6. o Kruinbreedte is 5,00 m. o Helling binnentalud 1:3 (of flauwer wanneer nodig). o Kruinhoogte NAP+24,00 m. Stabiliteit van het buitentalud (bekkenzijde) tijdens MHW en tijdens de val na MHW. o Helling bekkentalud 1:6. o Kruinbreedte is 5,00 m o Helling binnentalud 1:3 (of flauwer wanneer nodig). o Kruinhoogte NAP+24,00 m. MHW bedraagt NAP+23,66 m. Voor buiten- als binnentaludberekeningen is de freatische grondwaterstand tijdens MHW als tijdens val na MHW naar winterpeil (zijnde NAP+21,36 m voor gebied ten oosten van de Dommel en NAP+21,80 m voor het gebied ten westen van de Dommel) gemodelleerd. Voor buiten- als binnentaludberekeningen is in het diepe zandpakket een stijghoogte gelijk aan de freatische grondwaterstand aangehouden Op grond van de aanwezigheid van zettingsgevoelige lagen dient er een correctie van de maatgevende geometrieën plaats te vinden. Er worden overhoogtes aangebracht om de kruinhoogte van NAP+24,00 m over de planperiode te garanderen. Voor een detaillering hiervan wordt verwezen naar paragraaf X0590.A0/R00001/ /Eind Technisch Ontwerp 24 januari Definitief rapport

31 Naar aanleiding van verkennende berekeningen is bepaald dat de waterkerende functie van de kades pas mag worden toegekend na een periode van 31 dagen na start van het kadevak met de langste realisatieperiode (zie paragraaf 4.7), zijnde kadevak 4. Na berekening zijn de volgende resultaten ontstaan: Tabel 4-3: overzicht van de resultaten van de macrostabiliteit Kadevak ontwerp -profiel Minimale veiligheid Berekende veiligheid Berekende veiligheid (31 dagen na start Voldoet de kade na oplevering kadevak 4) 3 G binnenwaarts MHW 1,05 1,43 n.v.t. ja binnenwaarts val 1,05 1,42 n.v.t. ja buitenwaarts MHW 1,00 1,97 n.v.t. ja buitenwaarts val 1,00 1,95 n.v.t. ja 4 E binnenwaarts MHW 1,05 n.v.t. 1,11 ja binnenwaarts val 1,05 n.v.t 1,13 ja buitenwaarts MHW 1,00 n.v.t 1,71 ja buitenwaarts val 1,00 n.v.t 1,48 ja 5 D binnenwaarts MHW 1,05 n.v.t 1,18 ja binnenwaarts val 1,05 n.v.t 1,18 ja buitenwaarts MHW 1,00 n.v.t 2,02 ja buitenwaarts val 1,00 n.v.t 1,82 ja Tijdens hoogwater komt er ook water aan/tegen het binnentalud van de waterbergingskaden te staan. Dit komt omdat de doorvoercapaciteit net stroomafwaarts van de waterberging beperkt is. Een potentieel risico is dat, bij functioneren van de waterberging, de waterstand aan het binnentalud snel naar winterpeil valt waardoor er een verhoogde waterspanning in de kade is terwijl er aan de binnentaludzijde geen steundruk van het water is. Hierdoor kan macro-instabiliteit van het binnentalud optreden. Voor dit risico is ontwerpprofiel D maatgevend en is hier de macrostabiliteit binnenwaarts doorgerekend bij een val van de waterstand van NAP+22,70 m (zijnde de waterstand tegen binnentalud als gevolg van de onvoldoende doorvoercapaciteit) naar winterpeil (NAP+21,36 m). De berekende veiligheid bedraagt 1,15 (minimaal benodigd 1,05). De stabiliteit van de kades is gewaarborgd bij een eventuele val van het water aan de binnentaludzijde van de kades. De kades 3, 4 en 5 ondergaan nog zettingen na realisatie. In tabel 4.4 zijn deze weergegeven. De opdrachtgever kan op basis daarvan bepalen wanneer de waterkerende functie aan de kades wordt toegekend met dien verstande dat deze minimaal 31 dagen na de start van de langste realisatieperiode behoort te zijn. Technisch Ontwerp 9X0590.A0/R00001/ /Eind Definitief rapport januari 2014