Stand van zaken betreffende het voorontwerp van de damaanzetten en landhoofden

2.1

augustus

1979 lPROBU-N-79068

1

-NOTA

STAND VAN ZAKEN BETREFFENDE HET VOOR-ONTWERP VAN DE DAMAANZETTEN EN LAND-HOOFDEN

21 augustus 1979 1PROBU-N-79068

1.1. Doel van de nota 1.2. Algemene beschrijving 1.2.1. De damaanzet 1.2.2. Het landhoofd 1.2.3. De breukstenen dam 1.2.4. De brug ligger 1.2.5. Uitvoeringsfasering 1.3. Ontwikkelingen in het ontwerp 1.4. Diverse alternatieven

2. NATl'EWERKEN

2.1. De geometrie van de kop damaanzet 2.2. Materialen in kop damaanzet

2.3. Varianten met fosforslakken 2.4. Variant met breuksteen 2.5. Variant met zandasfalt 2.6. Gabions

2.7._ Fundatie en fundatieniveau betonelementen 2.8. Breukstenen dam

2.9. Passage groot materieel

3. GRONDMECHANISCHE ASPEKTEN 3.1. Het landhoofd

3.1.1. Veiligheidscoëfficiënten 3.1.2. Deformaties betonelementen

3.1.3. Stabiliteit van de betonelementen

3.1.4. Deformaties en stabiliteit damwandkonstruktie 3. 2. Breukstenen dam

3.2.1. Deformaties breukstenen dam 3.2.2. Stabiliteit breukstenen dam 3.3. Hydraulische verhangen

3.3.1. Statische verhangen 3.3.2. Dynamische verhangen 3.4. Materiaaleigenschappen

3.4.1. Filtereigenschappen

3.4.2. Stijfheidseigenschappen steenachtige materialen 3.4.3. Zandasfalt

7

9

9

13

13

13

13

14

23

25

25

28

28

35

40

44

44

49

53

57

57

57

58

59

60

60

60

60

60

60

61

61

61

62

62

3 -3 •5. Aan-en inzanding 3•6. Aangroei 3.7. Randpijlers 4. HYDRAULISCHE RANDVOORWAARDEN 4.1. Inleiding

4.2. Hydraulische randvoorwaarden in de bouwfase

4.2.1. Normen

4.2.2. Waterstand en inkomende golven

4.2.3. Stroomsnelheden langs damaanzet

4~2.4~ ~fbelasting op betonelementen c.q. kistdam

4.2.5. Plaatsen betónelementen

4.2.6. Stabiliteit stortsteen kop damaanzet

4.3. Hydraulische randvoorwaarden in de eindfase

4.3.1. Normen

4.3.2. Golfrandvoorwaarden

4.3.3. Golf (spray)belasting op de brugligger boven de breukstenen dam

4.3.4. Golfbelasting op de betonelementen c.q. kistdam

4.3.5. Stabiliteit breukstenen dam en storsteentaluds

4.3.6. Vervalbelasting 5. LANDHOOFDKONSTRUKTIE BETON/DAMWAND 5.1. Algemeen 5.2. Prefab-betonelementen 5.2.1. Algemeen 5.4.2. Rechthoekige elementen 5.2.3. Cirkelvormige elementen 5.2.4. Fundatieniveau 5.2.5. Montage 5.2.6. Bouwfasestabiliteit 5.2.7. Vulmateriaal 5.2.8. Plaatsingstoleranties en vervormingen 5.2.9. Voegkonstrukties

5.3. Aanbrengen breukstenen dam vanaf de brugligger

5.4. Brugdekoverstekken

5.5. P'laats breukstenen dam t.o.v. de pijlerschacht

5.6. Aanbrug als inhangligger 5.7. Kistdamkonstruktie

5.7.1. Algemeen

5.7.2. Kistdamkonstruktie bij fosforslak-of breuksteenvariant

5.7.3. Kistdamkonstruktie bij zandasfaltvariant

Blz.

6

2

63

63

64

64

6

5

65

65

6

6

67

7

1

7

1

7

1

7

1

74

7

4

74

7

5

75

76

7

6

7

6

76

76

8

0

8

0

8

2

8

3

84

8

4

8

5

87

87

8

7

88

88

88

8

8

8

8

6. UITVOERING, PLANNING EN KOSTEN 6.1. Verschillende ontwerpen

6.2. Uitvoering steenontwerp 6.3. Uitvoering zandasfaltontwerp 6.4. Aanleg breukstenen dam

6.5. Planning 6.6. Kosten

....-~--- --6.6.1. Algemeen"

6.6.2. Damaanzetten

6.6.3. Onderbouw breukstenen dammen

6.6.4. Landhoofden, brugliggers (eindvelden lang 65 m),

~~op damaanzetrcen, bovenbouw breukstenen dammen

7. SAMENVATTING EN VOORLOPIGE KONKLUSIES

7 •1. Algemeen

7.2. De damaanzetten

7.2.1. De damaanzetten als geheel (het beklede zandlichaam)

7.2.2. Kopt.alud damaanzet met fosforslakken_{- _..-. _.- ~}

-7.2.3. Koptalud .damaanzet met breuk~1:~en.(vigerend plan).

7.2.4. KOPtalud damaanzet met zandasfalt

7.3. De breukstenen dam

7.4. Het landhoofd 7 •4 •1. Kistdam

7.4.2. Betonelementen

7.4.3. Voorzieningen toekomstige wegverbreding

7.5. Brugligger 7.6. OVerzicht Ahnex 1

89

90

90

90

91

92

94

102

~

s.

102

102

102

102

104

104

104

104

104

105

106

108

108

108

109

109

109

109

111

- 5

-LIJST VAN FIGUREN 1.1.1. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. 1.3.4. 1.3.5. Blz. situatie stormvloedkering benaming onderdelen damaanzet

8

10 11

1

2

15

18

19

20

21

dwarsprofiel damaanzet breukstenen dam

kistdam op 45,00 muit randpijler kistdam op 65,00 muit randpijler kistdam op 2 x 45,00 m uitrandpij Ler kistdam op 90,00 m uit randpijler kisttlam op 2 x 65,00 m uit randpijler vigerend plan PGO-nota nr. 7

6.4.3. _{plaatsen breuksteen onder brug ligger} 6.4.4. plaatsen breuksteen zeezijde

6.4.5. plaatsen'_{breuksteen met blokkenvaartuig}

6.5.l. tijdschema 6.5.2. tijd-wegdiagram

96

97

98

100

101

Bijlage 7.6.l. Annex 1 Samenvatting overzicht Notitie DDWT-79.306

110

111

7

-1. INLEIDING

1•1. Doel van de nota

Sinds de beslissing van de SGO (in sep.tember 1978) om de landhoofdpij-lers te laten vervallen, is alleen ten behoeve van de PGO-nota's 7 en 8 een globale stand van zaken van het ontwerp van "damaanzetten en land-hoofden" gepresenteerd.

Onder "damaanzetten en landhoofden" moeten in dit verband worden ver-staan de zes overgangskonstrukties tussen de bestaande oevers, respek-tievelijk de werkeilanden en de ran~pijlers van de stormvloedkering .

• figuur 1. 1. 1. De lokaties zijn:

Noord-Beveland (Roompot zuid) Noordland (Roompot noord) Neeltje Jans (Schaar zuid) Roggenplaat zuid (Schaar noord) Roggenplaat noord (Hammen zuid) Schouwen (Hammen noord)

Het doel van deze nota is een gedetailleerd overzicht te geven van de stand van zaken van het ontwerp van deze onderdelen van de stormvloed-kering.

Na een algemene beschrijving van de verschillende werkonderdelen en de ontwikkelingen welke hebben geleid tot de vigerende ontwerpvarianten

(hoofdstuk 1.2., 1.3. en 1.4.) worden in de hoofdstukken 2 tot en met 6 deze varianten nader uitgewerkt en worden de grondmechanische aspek-ten, de hydraulische randvoorwaarden, het onderzoek, de planning en de kosten besproken.

In hoofdstuk 7 wordt een samenvatting gegeven en worden voorlopige kon-klusies getrokken

Deze nota betreft de stand van zaken van het voorontwerp. Na het beschik-baar komen van nadere gegevens uit o.a. het hydraulisch modelonderzoek en het onderzoek van zandasfalt kan selektie plaatsvinden uit de diverse alternatieven.

Aanvullende notities zullen van tijd tot tijd worden gemaakt om beslissin-gen voor deze selektie mogelijk te maken.

.20

.

' ...~.," _RCGGENPLAAT ut Ui N, 0-ct:

o

o

% :.i " u.L

a

-l. LU. I.

o

tiL BOUWPUT

a:

SCHAAR IJl t _" . (h, , ',0."

o

,

.

'

'_' '." '....•.'r. "'-, 1" ',"-._ NOORDLAND 'r " \..' " .

,

tO 2D km' ~.. ,

.

.

~-" '-..;'~-:.. . .' .

..

' .. ~~"..~.. --.- " ..; .: ...

', .

.

-

-

:

-

.

NO

0 ~

Ó

'

,

B ~ .~'E~L A N

0

_

'

...

::-··

·

·

SI

T

UAl

l

e:

:

STORMVLOEDKERING

.··

·

_;

.

~" . " .. .~'.-" . . ,

fig

.

1.1.1.

9

-1.2. Algemene beschrijving

Elk van de zes overgangskonstrukties tussen de oevers c.q. de werkei-landen en de randpijlers bestaat uit de volgende onderdelen (figuur 1.2.1.) damaanzet - landhoofd breukstenen dam brugligger. 1.2.1. ~~_~~~~~~

.

(figuren 1.2.2. en 1.2.3.)

De damaanzet is een bekleed zandlichaam, waarop het landhoofd wordt gefundeerd. Het zandlichaam bij de kop van de damaanzet kan worden opgebouwd achter onder water opgebouwde kaden van breuksteen of zand-asfalt. Aan deze kaden worden bepaalde filtereisen gesteld.

De teen van de damaanzet ligt ca. 5 m verwijderd van de voet van de randpijler.

De kruin ligt op ca. N.A.P.+12 m. Dit is gelijk aan het niveau van de weg over de kering en ca. 0,50 m hoger dan de waterkering op het werkeiland Neeltje Jans.

De kruinbreedte van de damaanzetten wordt bepaald door de voor de wegen benodigde ruimte. Daar variatie in kruinbreedte slechts tot marginale kostenverschillen leidt en een verbreding in de toekomst zeer ingrijpend zou zijn, is in de thans globaal berekende kruin-breedte van 50 m ook ruimte voor een eventuele uitbreiding tot auto-snelweg begrepen.

De taluds aan de zeezijde zijn boven N.A.P. gelijk aan die van de waterkering op het werkeiland Neeltje Jans. Aan de hand van de

re-sultaten van het nog te noemen hydraulisch modelonderzoek zal dit echter nader moeten worden beschouwd.

De bekledingen van de damaanzetten bestaan uit de bekende konstruk-ties: kraagstukken vanaf N.A.P. en lager, gepentreerde breuksteen tussen N.A.P. en N.A.P.+6 m en asfaltbeton boven N.A.P.+6 m.

De voorgestelde konstruktie van de damaanzetten moet nog worden ge-kontroleerd op aspekten van grondwaterstroming.

0::: LU

g

z

W

....J

W

Cl

et:

I.!J

Cl

Z

o

~

z

-~

«

z

UJ

CD

fig. 1.2.1-.

- 11 -

'.-.

\...

_---.;.._- _·-~tt-·-i

--

~

-..,./,-._-",.,.:.~...:.-:.. .-~,__

-_

_{-.._}

--

-

_

-

-

--.

.

_....

..

_~

.

_{--_}

.---_ -iO ---.:.___ ...

_--_._--_

..

_---

-

--

--_ -.:..!l·!_ . __ •_

-

..

_

-

-.

-_

._

...

-

-_

.

.'~..~..:_: .' -rr:....'., :: _

.

.

,.... --, '.,"_ .;.. ,...!. .""....----«,

.

' .-_\.. ".' ,_ I '-I. " r' ,:1

1

\

'

,

,',' " -;:,-_ "

}

__

.__

'

_

:

t

__

-

_

.

_

,

.

=_ -·i: F' 5-,---

-DAMAANZET

a:

-c ₀ lJJ >! _N Cl

...,

-c-a. N ....J lJJ _{0 <:} lJJ ~

....

_<: N J: 0 Ü Z (./) ï= -e

8

. ~"_.

ê

>.

t:!

-l-e

(/'I lJJ ! ~

i

I-:;) '(/'I _.s>

ad

0 ~ 4: lJ.1 4:

a:

Cl i ~ ~

-!

_I- N_lJ.1 lJJ _lJ.1 N _N 0

z

~ 4( 0- 4( z % « N

_<

Cl ~ UJ i ~ i ₀

I

a:

I

t/)

0---

c::

~ Q ~

_...,

N lJJ Cl ....J lJJ :1: U til

c::

lJJ I-

-s

o

I I • .J _

8

4-

-

-

-

-Cl

z

<: N ..

,

,,

~-

-

i 13 i

-Het dwarsprofiel is voor alle zes damaanzetten gelijk. De lengte verschilt echter per lokatie. Nadat de konstrukties voor de andere hierna te noemen onderdelen zijn vastgesteld, kunnen deze worden ingepast en kan het ontwerp van de damaanzetten per lokatie worden uitgewerkt.

1.2.2. het landhoofd

Het landhoofd is een deel van de waterkering tussen damaanzet en randpijler en vormt tevens het oplegpunt voor de brugligger. In het landhoofd wordt ook de toegang tot het inwendige van de brugligger opgenomen. De breedte van het landhoofd wordt mede door deze toegang bepaald.

Het ontwerp van het landhoofd omvat twee alternatieven. Beschouwd is een kistdam bestaande uit damwanden die geheid worden vanaf een niveau van N.A.P.+3 m. Eveneens onderzocht is een uit betonelementen opgebouwd landhoofd, die op meerdere niveaus op de damaanzet kunnen worden gefundeerd (N.A.P.-S m, -3 m en -0,10 m).

1.2.3. de breukstenen dam

De breukstenen dam vormt de waterkering tussen landhoofd en de rand-pijler. De kruin is gelegen op N.A.P.+S,80 m en korrespondeert met het peil van de bovenkant bovendorpelbalken. De onderbouw van de breukstenen dam kan worden beschouwd als de beëdiging van de drem-pel van de stormvloedkering tegen de damaanzetten. In deze nota wordt veel aandacht geschonken aan de overgang tussen de open konstruktie van de breukstenen dam en het zand van de damaanzet •

De brugligger tussen randpijler en landhoofd is langer dan de brug-liggers op de rest van de kering, doch zal voor wat betreft de uit-wendige dwarsafmetingen daaraan gelijk zijn.

In verband met meerdere faktoren zoals stroomsnelheden, werkbezet-tingen,~rUimte voor materieel, is de eis gesteld dat de damaanzetten

in hoofdzaak gereed moeten zijn voordat de randpijlers worden

De volgorde van uitvoering is gerelateerd aan de volgorde waarin de plaatsing van de pijlers en de daarmee samenhangende werkzaamheden zijn gepland. In beginsel wordt uitgegaan van een uitvoering van 2 à 3 damaanzetten per jaar, in verband met het hiervoor in te zet-ten materieel. De natte werken dienen voor het grootste deel te wor-den uitgevoerd gedurende de zomermaanden.

Op deze ~spekten wordt nader ingegaan in hoofdstuk 6.

Onderscheiden wordt de bouwfase , waarbij de damaanzet gereed is en voldoende ruimte beschikbaar blijft voor het varende werkmaterieel en de eindfase, waarbij de breukstenen dam is voltooid.

1.3. Ontwikkelingen in het ontwerp

Nadat eerder op technische gronden en in verband met kosten- en plan-ningsaspekten, oplossingen met caissons en in steen ingepakte dorpel-balken waren verworpen, werd in september 1978 besloten de kerende konstrukties tussen randpij lers ,;~:uu:damaanzettente·laten bestaan

uit een breukstenen dam met een kap van betonblokken figuur 1.3.1.

Deze breukstenen dam ligt v.oor de hand daar de breuksteen van de drempel

er in feite reeds de basis van vormt.

Een twee-dimensionaal model van de breukstenen dam is met succes in het

Waterloopkundig Laboratorium beproefd.

Proeven met berijdbare betonelementen in de kruin verliepen minder

gunstig. Daar de berijdbaarheid van de kruin t.b.v. het onderhoud door

Directie Bruggen later niet noodzakelijk werd geacht, is deze voorziening

verder buiten beschouwing gelaten.

Met de keuze voor de breukstenen dam konden de extra landhoofdpijler en

de schotbalken, die tot dat moment mogelijke alternatieven vormden,

vervallen.

Dit heeft tot gevolg gehad dat de teen van de taluds van de breukstenen dam

reikt tot in het gebied ~an de eerste doorstroomopening van de

storm-vloedkering.

Deze omkegelingen blijven echter overal beneden het hoogste niveau

15 -, . i

t

0 -.3 0 M 0 ('of

_,

<

<

~ 0 ~

-

, fig. 1.3.1

De belangrijkste funkties van de landhoofdkonstruktie en het daaronder

liggende koptalud van de damaanzet zijn:

- het vormen van een zanddichte overgang van de open steenkoRstruktie

van de breukstenen dam en open drempel naar het beklede zandlicha~

van de damaanzet, in een gebied waar door verval en golven

aanzien-lijke verhangen kunnen optreden;

•

- het vormen van een steunpunt voor de bovenbouw op beperkte afstand

van de laatste pijler.

Een oplossing waarbij de breukstenen dam zeer geleidelijk ui loopt op

het talud van de damaanzet is praktisch uitgesloten.

De grote elementen, betonblokken of zware,breuksteen, in de bovenste

laag van de breukstenen dam leiden tot een steenpakket van vele meters

dikte. Beëindiging op het talud is alleen mogelijk zijn wanneer het

pak-ket tot boven het door golven aangevallen gebied reikt. Dit vergt

niet alleen grote hoeveelheden steen maar is ook uitgesloten door de

aanwezigheid van de bovenbouw. Het ligt veel meer voor de hand het

steenpakket te beëindigen tegen een vertikaal vlak van het landhoofd.

Dit landhoofd krijgt daarmee dan tevens een waterkerende funktie.

Na de keuze voor de breukstenen dam zijn in de tweede helft van 1978 een

aantal alternatieven onderzocht.

Deze alternatieven hadden gemeen een uit stalen damwanden opgebouwd

landhoofd in de vorm van een kistdam; de verschillen werden in

hoofd-zaak bepaald door de variërende afstanden tussen kistdam en randpijler.

De afstanden waren:

45 m, overeenkomend met de overige overspanningen van de

pijler-dam

65 m, de grootste overspanning van de brugligger, die bij

ge-lijkblijvende konstruktiehoogte, in beton mogelijk is

- 2 x 45 m, twee normale overspanningen met een tussensteunpunt

90 m, een overspanning in staal met een konstruktiehoogte gelijk

aan die van de betonliggers op de rest van de

stormvloed-kering

- 2 x 65 m, twee maximale overspanningen in beton, met een extra

17

-Figuren 1.3.2. t/m 1.3.6.

Berekeningen toonden aan dat het heien van damwanden in het diepe open

water van de Oosterschelde zeer kostbare hulpkonstrukties vereist en voor wat betreft de damwandplanken leidt tot afmetingen welke de

gren-zen van het mogelijke naderen. Hieruit"is de konklusie getrokken, dat

voor het heien van damwanden een situatie boven hoogwater moet worden

gemaakt, wat inhoudt dat de damaanzet voor een groot deel moet zijn

aangelegd voordat met het heien kan worden begonnen. Wel is overwogen

om ten behoeve van het aanbrengen van de steenpakketten te ontgraven

voor de afgebouwde kistdam.

Dit leidt echter tot grote kerende hoogten, met name voor de dichtst

bij de pijler gelegen kistdam. De kosten voor de kistdam worden dan

extreem hoog.

Er is dan ook vanuit gegaan dat een deel van de filterlagen

gelijk-tijdig met de bouw van de damaanzet moet worden aangebracht en dat

damwanden door aangebrachte grindlagen moeten worden geheid.

Rekening houdend met het voorgaande leverde het verdere onderzoek

van de alternatieven, het volgende op:

- het maken van een kistdam op 45 m afstand van de laatste pijler is

mede gelet op de nodige manoeuvreerruimte voor het hef schip niet

mo-gelijk;

de hydraulische belastingen tijdens de uitvoering bepalen in hoge

mate de konstruktie en daarmee de kosten van de kistdam;

- naarmate de afstand tussen pijler en kistdam groter wordt, wordt

het eenvoudiger een gunstige bouwfasesituatie voor de kistdam te

re-aliseren;

- het oplossen van zandmigratieproblemen wordt niet wezenlijk beïnvloed

door de afstand tussen kistdam en pijler;

- met de damaanzetten moet worden begonnen na het aanbrengen van

funda-tielagen (matten) voor de pijlers; deze lagen (matten) moeten

door-lopen onder de steenachtige materialen in de kop van de damaanzetten;

- er is geen zekerheid dat de damwanden zanddicht of grinddicht te heien

zijn, zeker wanneer geheid moet worden door steenachtig materiaal;

- het maken van tussensteunpunten voor de brugligger in de breukstenen

dam is niet aantrekkelijk;

- de kosten nemen toe met het groter worden van de afstand tussen kistdam en pijler: meer steen, langere bouwbouw en/of extra tussensteunpunten.

...,:.

(

I

I

--

-

--

-

-

- --- 19

-o

z

-e

N c, o ~ -c

o

l-V')

S2

fig.

1

~

3

-,

,

'.

'., '.~

'.

"

- 21

-c::

LIJ _,J -,

ê:

o

z

<

_c::

l-S

fi .

1.

3.5

Q U. o

o

25

~ ...I 0::: LU ..J

_....,

a:

... 0

z

«

0::: I-;::,

E

0

o

.

Lf') ~ X N C-O ~

«

0 l-V')

-::::::

·fig

.

1

~3;

.

6

23

-Op grond van bovengenoemde bevindingen is ae aandacht verder gericht op het ontwerp met een minimale lengte van de breukstenen dam en één overspanning.

De minimale breukstenen dam wordt verkregen indien de teen van het kop-talud van de damaanz~t zo dicht mogelijk bij de randpijler is gelegen en het koptalud van de damaanzet zo steil mogelijk is.

De plaats van het koptalud van een damaanzet wordt voornamelijk bepaald

,door het benodigde profiel van vrije ruimte voor het plaatsen van de

rand-pijler. De helling van het koptalud wordt enerzijds bepaald door de

sta-biliteit van het aan te brengen materiaal en anderzijds door de overspan

-ning van dê brugligger.

In het vigerend plan is de taludhelling 1:1,7 in steenachtig materiaal.

De maximale overspanning van de overbrugging, indien de dwarsdoorsnede

van de overbrugging identiek is aan de vorige overspanning van de

pijler-dam, is 65 meter.

1.4. Diverse alternatieven

Het bovenstaande resulteerde in het vigerend plan PGO-nota nr. 7,

weer-gegeven in figuur 1.4. 1•

De afstand van de randpijler tot het landhoofd is 65 meter.

Gezien de twijfels over de heibaarheid in steenachtige materialen en de

levensduur van stalen damwanden is voor de landhoofdkonstruktie een

al-ternatief met betonelementen onderzocht.

De opbouw van kaden volgens figuur 1.4.1. geeft uitvoeringstechnisch

nogal wat problemen, in verband waarmee de volgende alternatieven met

een vereenvoudigde uitvoering zijn onderzocht;

- ongesorteerde fosforslakken

- lichte:_'breuksteen - zandasfalt.

I

I

LANDHOOFD MET KISTDAM

~

~ _'*~WmL- ~.,~. ~6~5~DO~m~

~'f~.

~4!S.~oo~m~

BETQNEl..E:MENTEN

I

I

OORPELMLKEN

I

,

LANDHOOFD MET BETONMANCHETTEN

15 20M

I ,

VIGEREND PLAN P.G.O.NOTA NR. 7

c 'X.

25

-2. NATTE WERKEN

2.1. De geometrie van de kop damaanzet

De ligging van de kop damaanzet ten opzichte van de randpijler

wordt bepaald door de voor opschoonapparatuur en hef schip

ver-eiste vrije ruimte.

De hierop betrekking hebbende - door Projektbureau 4 gestelde

-randvoorwaarden zijn weergegeven in figuur 2.1.1.

Uitgaande van deze randvoorwaarden kan de helling van het talud

van de kop damaanzet maximaal 1:1,7 bedragen. Wanneer dit talud

zonder bermen tot ca. N.A.P. wordt doorgezet, kan bij voldoende

stabiliteit, op 65 m uit de randpijler een damwand in de droge

worden geheid of een konstruktie van betonelementen hoog worden

gefundeerd.

Ook is er bij dit talud juist voldoende ruimte om met behulp van

drijvende bokken de bovenbouw te monteren.

Hoewel in de eindfase het steilste deel van het talud t.p.v. de kop

damaanzet in de breukstenen dam wordt opgenomen en het talud zo

snel mogelijk verloopt naar de vlakkere zijtaluds van de

damaan-zet (1:4), komen buiten het profiel van de breukstenen dam

taludhel-lingen van ca. 1:2 voor figuur 2.1.2.).

Het ziet er naar uit dat, met het oog op de stabiliteit, deze

ta-luds na het gereedkomen van de breukstenen dam tot vlakkere

hellin-gen moeten worden afgestort. Deze afstorting sluit dan aan op de

over-gangskonstruktie van de drempel. De kraagstukken voor de bekleding

van de onderwatertaluds van de damaanzet kunnen beginnen op de

plaats waar het talud een helling van 1:3 heeft bereikt.

Deze plaats is zowel met het oog op de optredende hydraulische

ver-hangen als voor de aansluiting op de bodembescherming gunstig.

Er is rekening gehouden met een extra be storting op de

kraagstuk-ken welke liggen op de taluds met hellingen steiler dan 1:4.

Het talud van de inbaggering onder de damaanzetten heeft afhankelijk

van de locatie een helling 1:5 à 1:7. Nagegaan is of een steilere

inbaggering mogelijk is en voordelen biedt. De volgende overwegingen

zijn hierbij van belang:

- het talud wordt reeds gebaggerd ten behoeve van de grondverbetering

onder de pijlers, zodat een steiler talud enkele jaren in stand moet

z

w

FZ

z

UJ

0 CQ c, _{:J: ~} .~ .~ u ~

j

:J: _VI U") _U c,

:::>

c-.. _{p., IJ)} 0 rr; _U.

::>

a::

c.o ~ W IJ:: :J: _ai

UJ

CQ :> t-=

-,

~ ai

12

a:

~ t-=_{UJ t-}

_>

H _{I- LU} 8 ~ Z

Z

~

5

~

«

IJ::

a:

₀

_>

0 LIl ~ M _J IJ:: _UJ

-

_U. 0

a:::

0.. ·1 o o N

--

+ fig. 2.1.1

27 -,':r: " " /

/

/'

r

I .J ! /

_

\

, I'" "

.

OVERZICHT

,

I,).NDHOOFD MET BREUKSTENEN DAM

~ ~..

o

S

I !

gen in materialen wegen niet op tegen de verdichtingskosten.

2.2. Materialen in kop damaanzet

Bij de keuze van de materialen waarmee de kop van de damaanzet wordt opgebouwd, moet met de volgende factoren rekening worden gehouden:

a. Met de materialen moeten kaden worden gevormd, waarachter het zand voor de damaanzet kan worden geklapt.

b: De materialen in de buitenste laag moeten in de bouwfase be-stand zijn tegen golfaanval en tegen de, met de bouw van de kering toenemende, stroomsnelheden. Een eerste berekening t.a.v. golfaanval toont aan dat op het steilste deel van het talud van de kop damaanzet, steen 1-3 ton stabiel is.

Beneden de golfzêne is tenminste steen 60-300 kg nodig.

onderbouwing van de betreffende berekeningen zal plaatsvinden. c. Op de damaanzet moet een landhoofd van stalen damwanden

en/of betonelementen voor de brugligger kunnen gebouwd.

d~_Het steile talud moet stabiel zijn bij geplaatste brugligger, afgebouwde damaanzet en de tot ca. N.A.P.-5 m afgebouwde breuk-stenen dam.

e. Een zanddichte overgang moet worden gevormd naar de open steenkon-struktie van drempel en breukstenen dam.

(zie voor te hanteren filterregels hoofdstuk 3).

De volgende varianten worden nader beschouwd:

- opbouw met fosforslakken (al of niet gesorteerd) (hoofdstuk 2.3 a en b) opbouw met breuksteen (hoofdstuk 2.4)

- opbouw met zandasfalt (hoofdstuk 2.5)

2.3. Varianten met fosforslakken

Bij de eerste van deze varianten wordt het steile talud van de kop damaanzet opgebouwd door afwisselend kaden van breuksteen en gesor-teerde fosforslakken aan te brengen (figuur 2.3.1).

---

--

--

---~ ~ 0 N

1

₊

00

-I

·

I

I

~

-c

Cl '"

«

>

"fig. 2.3.1

hiertoe de voor de pijlerfundering ontwikkelde filtermat (50 x 200 m) tot onder de fosforslakken door te trekken.

Achter de kaden van breuksteen en gesorteerde fosforslakken wordt grind en vervolgens zand geklapt. Bij niet te grote verhangen kan voor het grind betongrind 0,25-31,5 mm worden gebruikt. Dit grind is tegen niet te hoge prijs in grote hoeveelheden verkrijgbaar.

De plaats van breuksteen en fosforslakken in het ontwerp is zodanig dat deze materialen niet voorkomen ter plaatse van het landhoofd.

Bij een kistdamkonstruktie zal de damwand door een dik grindpak-ket moeten worden geheid.

Bij een landhoofdkonstruktie met betonelementen behoeft in dit ge-val geen rekening te worden gehouden met eventuele extra zettingen ten gevolge van verbrijzeling van fosforslakken.

De in hoofdstuk 3. bedoelde voorlopige berekeningen van hydrau-lische verhangen zijn voor de bovenbeschreven konstruktie uitge-voerd. Figuur 2.3.2. Mede gezien de optredende verhangen moeten overgangen van de open konstruktie van de breukstenen dam naar de dichte taludbekledingen van de damaanzet achter het front van het landhoofd liggen. Dit betekent dat de onderlagen van de breuk-stenen dam het landhoofd dienen te omsluiten.

Daar de 30 m brede konstruktie van het landhoofd het verval

niet voldoende zal kunnen spreiden en mogelijk spleten kunnen ont-staan tussen landhoofd en bekleding moeten grindfilters worden

.-aangebracht onder de bekleding langs de vleugelwanden van het

landhoofd.

Bij een konstruktie met betonelementen sluiten deze grindkoffers

aan op de staalslakken onder de elementen en op het materiaal in de voegen tussen de elementen. Figuur 2.3.3.

- 31 -:I 0 ("') ti) N 0 N r.n .-0 .- _...J , /" <t

,/

til 4: 3::

/.'

u

/'

0 r.n

Z

LJJ <.!)

Z

<

Z-o::0

LJJZ

>~

LIJ

a::

LJJLIJ

Z

al.

U...J

Vl< -< I--al

<0

I--E

Vl-\

\

\

fig.,2.3.2

a

z

lJJ (!) :2

z

_U

cr

a.. I-0 V) .t:. UJ Z

cr

_lJ lJJ Cl 0: > "0:: <:) ..t:. UJ U

Z

UJ V'l 0

_z

Cl U Cl::

-e

UJ

0

N

Z

c

0

V'l :2 Cl

a:::

V'l

0

l-C)

0

Q

Z

Cl C

<

V'l I-_J Cl::

u

~ ~ C Cl V) Cl: Z lJJ LIJ u, LIJ .IL

-

:.::

I-'0

«

IJ) ~ ...J

cr

V) Cl 0 Z ₀Cl: Q.: Z Cl: LL LIJ

«

<:) V) 0 N 0 LL Ol lJJ' .",'

z

:.:: ~ 0> 0 ~ I- 0 Z c.o

...

t"'I f f ...J0') I _{0 0} .-_• c.o .-

«

_s

N

z

z z

U') UJ lJJ lJJ et:_d UJ

_I:!

lJJ lJJ I-

_I:;;

<

u, V) V) 0:: et:

a:

%lJJ

-CD

cc

CD

cr

N

8

_> fig. 2.3.3.

33

-b. De andere uitvoeringsvorm van de eerste variant bestaat uit een toepassing van gesorteerde fosforslakken en is weergegeven in figuur 2.3.4. De opbouw van kaden van breuksteen, gesorteerde fosforslakken en grind is vervangen door een grote terp van on-gesorteerde fosforslakken, die aan de zijde van de damaanzet wordt afgedekt met een laag kif en aan de zijde van de randpi~-Ier met breuksteen 10-60 kg.

Het zand onder de fosforslakken wordt afgedekt met een blokkenmat of grindbestorting. De gehele konstruktie wordt bij deze opzet sterk vereenvoudigd, wat vooral voor-de uitvoering gunstig is.

Er bestaat echter nog weinig inzicht in draagvermogen en vervormings

-gedrag van verdichte fosforslakken bij belasting door de

beton-elementen. OVerigens moet de wijze van eventueel verdichten van fos

-foslakken en/of breuksteen nog nader worden vastgesteld, waarbij ook

de kans op verbrijzeling van fosforslakken moet worden onderzocht.

Een bezwaar tegen deze variant is de instabiele korrelverdeling

van ongesorteerde fosforslakken. Een indruk hiervan geeft de

volgende berekeningen bij toepassing van de in hoofdstuk 3

om-schreven filtereisen. Hierbij zijn de grenzen van de

verschil-lende frakties fosforslakken bij benadering vastgesteld.

Voor de overgang - breuksteen 10-60 kg, d50

=

250 mm, d15

=

180 mm - fosforslakken d85

=

35-108 mm, d50

=

10,5-16 mm, d15

=

1,6-12,6 mm 180 35 à 180 108

=

5,1-1,6 (eis ( 5) D50 250 d50

=

10,5 250

---

₁₆

=

23,8-15,6 (eis 12 á 58)

Voor de overgang tussen fosforslakken en Oosterscheldezand met

d85

=

0,25 mm en d50

=

0,18 mm

=

1,6 0,25 á 12,6

=

O

,

25 6,4-50,4 ( eis ~ 5)

=

10,5 0,18 16 0,18

=

58,3-88,9 (eis~12 à 58)

E

o

o

Lri

...z

..J LU Cl. ~ LU a:: 0, a:: LU _.J

...

Cl. 0 ~

z

<{ <{ 0 a:: Z

z

L1J UJ

z

~ LU ~

I-«

V) ~ _J ::> l-(/')

E

w

~

_a:::

a:: CD

a:

0

0 LU U. 0 ~ _rJ) I.{')

iZ:

₀

(.0 _a::

u,

LU I.!) ~ t!)

z

lJJ _.J LU ~ t!) ~ ::> ~ ~

a:

<{ CD _.J

Z

lil

<t

a:: 0

a:::

u, lil ~ Z 0 LU u, I-Z LU :l: UJ _.J LU Z V) 0 a:: I-lL!

E

~ u, 0 Cl

q

z

g

l

t;j

ër

t.!)

+LI

0

z

., <{ fig.

2.

3

.

4

N

35

-Gezien de eisen die aan het filter moeten worden gesteld, moe-ten voorwaarden worden gesteld aan de korrelverdeling van de fosforslakken. Hieraan kan praktisch alleen worden voldaan wan-neer de fosforslakken worden gesorteerd. Het financiële voordeel van deze variant valt dan weg.

Daar de heibaarheid van damwanden door een dik pakket fosfor-slakken sterk wordt betwijfeld, komt een kistdam als. landhoofd konstruktie bij deze variant feitelijk niet in aanmerking.

2r4. Variant met breuksteen

Gezien de bezwaren tegen de varianten met fosforslakken is een ontwerp met breuksteen en grind nader beschouwd.

Figuren 2.4.1. en 2.4.2.

Breuksteen 40-150 mm wordt hierbij als één kade zo hoog mo-gelijk opgestort en vormt qua filter de overgang tussen het achterliggende grind en de breuksteen 60-300 kg (eventueel

10-60 kg) op de kop van de damaanzet.

De lengte van de breuksteenkade bedraagt ca. 100 m en eindigt op de plaats waar de kop van de damaanzet een helling van ca.

1:2,5 bereikt.

Op deze plaats kan, ook gezien de daar optredende hydraulische verhangen met kaden van ongesorteerde fosforslakken worden aan-gesloten. Figuur 2.4.2.

Het grind wordt eveneens als één kade, met een flauwer talud, tegen de breuksteen 40-150 mm geklapt en afgestort met een laag kif of grof zand.

Toepassing van de in hoofdstuk 3 nader omschreven filtereisen leidt voor genoemde materialen tot het volgende:

- breuksteen 60-300 kg, D50

=

500 mm, - breuksteen 40-150 mm, d85

=

130 mm, D

=

320

mm

15 d50 = 100

mm,

d15

=

60

mm

D15 320 2,5 =-- = d85 130 D50 500 5 =-- = d50 100 (vereist is$ 5) (vereist is ~ 12 à 58)

E

o

o

ui

...z

. :.

E

o

Oi l.{') tO

z

UJ I-Z U! Z U! ,_J U! Z ·0 I-U! Cl ...J .U! .Q.. ~ UJ 0::

a

0:: UJ ...J Q..

a

Z

-«

0:: U!

o

-e

~I

Z

I

!

UJI "-UJo I-N Vlj ::':::0 :::>~ UJ 0:: al en 0::0 UJz

~a:

-t!> u..

z

00 %1-~w ~CD

a

z

-«

N

IE

o

M Z LLJee LLJ· ~g: t/)Z

~<

::>:;

LLJz 0:.

alg

e; ~ L1Jz

~:5

a.. ~

z

«

o

z

UJ Q::

O:UJ

t!> ~> fig.2.4.1

· I

(-I \ \_,

\

I \

_\

,_, ,

I

..

(

___

J. __

\ \

_,

MAT

\ \

_,

-

,

-,

I I

-16.00

1 1 1 1 I 1

37

-INBAGGERLIJN ,_,

'

,--.

:.

_--~

-:-... "

.

...

.

.

.

_

.

..

_...

.

\

"

,

_./.

VARIANT

MET

BR~UKSTEEN

PLATTEGROND

1 FASE

'

_o

₂₀

_40M.

, : I I

SCHAAL

breuksteen wordt ook in de drempel verwerkt.

Voor het meest courante betongrind 0,25-31,5 mm, liggen

d85 tussen 9 en 25 mm, dSO tussen 1 en 6 mm en d1S tussen 0,25 en 2 mmo

Voor het grensvlak tussen breuksteen 40-150 mm en grind 0,25-31~5 mm geldt dan: 015 60 _{á 60} 6,7 á 2,4 =- = d85 9 25 050 100 100 62,5 á 10 =-- á --= d50 1,6 10 (vereist is ~ 5) (vereist is ~ 12 à 58)

Bij gebruik van breuksteen met afmeting 40-120 mm met dSO

=

90 mm, en d15

=

50 mm worden deze verhoudingen gunstiger:

015 50 _{á 50} 5,5 á 2 --= = d85 9 25 050 90 _á 90 _56,6 á 9 --=- = d50 1,6 10 (vereist is ~ 5) (vereist is ~ 12 à 58)

Gezien bovenstaande verdient de toepassing van breuksteen met afmetingen 40-120 mm de voorkeur boven breuksteen 40-150 mmo

Voor de overgang tussen Oosterseheldezand met d85

=

0,25 mm en dSO

=

0,18 mm en betongrind 0,25-31,5 mm worden deze verhou-dingen: 015 0,25 2 1 á 4 =--á ö;"2S

=

d85 0,25 050 _{.1 6} á.!.Q. =-'-

₌

8 á 55,6 d50 0,18 18 (vereist is ~ 5) (vereist is ~ 12 à 58)

39

-Een laag kif of grof zand op het grind lijkt gezien deze gunstige overgangswaarden niet strikt nodig. In verband met de ruime gren-zen waartussen de gradering van het grind kan liggen en eventuele variatie in de korrelafmetingen van het Oosterscheldezand blijft het aanbrengen van een fijnere overgang slaag toch wenselijk. Dit ook gezien mogelijke ontmenging tijdens het klappen van grind-OVerigens moet het aspect van de ontmenging nog nader worden be-studeerd.

Het zand onder de breukstea~ade wordt afgedekt met een filter-mat overeenkomstig de matten onder de pijlers. Aansluitend op deze mat wordt ter plaatse van de grindkade een blokkenmat.of

grindbestorting in het cunet aangebracht, een en ander

afhan-kelijk van bouwfasestroomsnelheden en de in de eindfase op

de-ze plaats optredende hydraulische verhangen.

Daar stalen damwanden niet in breuksteen kunnen worden geheid,

komt bij deze konstruktie alleen een landhoofd van

betonele-menten in aanmerking.

Behalve het zand moet.ook grind en breuksteen onder de

betonele-menten worden verdicht.

Het kan, afhankelijk van de verdichtingsmethode, wenselijk zijn

de breuksteen 40-150 mm en het grind in lagen tot eenzelfde

ni-veau aan te brengen en gelijktijding te verdichten.

Het omstorten van het landhoofd vindt plaats op de wijze zoals

voor de varianten met fosforslakken is omschreven.

•

Figuur 2.3.3.

De specifieke voordelen van dit ontwerp zijn de vereenvoudigde

opbouw met materialen waarvan de eigenschappen met redelijke

betrouwbaarheid kunnen worden gewaarborgd, terwijl met het

zandbedrijf kan worden gewacht tot al het grind en kif is

Een geheel andere konstruktie ontstaat, wanneer het steile ta-lud van de kop damaanzet wordt opgebouwd met kaden van zand-asfalt, waarachter het zand van de damaanzet wordt geklapt. Figuur 2. 5.l.

Op grond van ervaringen elders wordt het mogelijk geacht een talud met een helling 1:2 op te bouwen, mits in het diepe deel van het cunet de kaden niet te klein worden gemaakt en het zandasfalt ~ia een pijp wordt gestort.

Een proef op grote diepte en in stromend water lijkt zinvol.

om de haalbaarheid van dit talud te bevestigen.

Om aan de veilige kant te blijven, is in eerste instantie

aange-nomen dat het zandasfalt slechts een beperkte levensduur heeft en in de eindfase geen betere eigenschappen bezit dan zand. Bij deze aanname moet dit zandasfalt worden afgedekt met filter-lagen. Onderzocht wordt of deze aanname reëel is.

Daar blijkens eerder uitgevoerde proeven de erosie van zandasfalt aanvangt bij stroomsnelheden van ca. 3 mis moeten beschermende lagen al in de bouwfase worden aangebracht.

Het onderwater aanbrengen van fijn materiaal op een talud met een

helling van 1:2 is echter niet mogelijk.

De filterlagen zullen dan ook in de vorm van matten of

ander-zins moeten worden aangebracht. Het op het talud aanbrengen van

filtermatten op de wijze als toegepast onder de pijlers zal met

.het oog op het gewicht van deze matten en de diepgang van het

materieel praktisch niet mogelijk zijn.

OVerwogen kan worden traditionele kraagstukken of de veel kleinere

steenasfaltmatten met een aangepaste opbouw te gebruiken. Daarbij

is het de vraag of een groot aantal overlappingen tussen deze

mat-ten aanvaardbaar is met het oog op de optredende verhangen. Ook

wordt betwijfeld of matten goed zullen aansluiten op het zeker niet overal vlakke talud.

Ook wordt onderzocht of het mogelijk is "zandasfalt" met een

grover aggregaat te maken en dit materiaal een funktie als

fil-ter te laten vervullen. Daarbij zal het zeker moeten zijn dat

zandasfalt zodanig plastisch blijft, dat ook bij grote zettingen

geen scheuren ontstaan in de kaden waardoor zandtransport kan plaatsvinden.

E

0

q

Lf) te 0:: LU I,!:) ~ ...J I,!:) ::> cr CD ti) 0:: W ~ -l

-

U-a

z

z

LU et: l-C!)

z

E

E

o

0.

Lf) ....:r - 41 -LU 0::

a

0:: LU ...J c,

a

z

«

0::

a

z

«

N

E

d M

Z

LU

a

«

~ ~

«

lJ.. ti)

C§

z

«

N I-lJ.J ~

I-Z

«

ex::

4:

>

fig. 2.5.1

In verband met het vervormingsgedrag van zandasfalt moeten bij een landhoofd bestaande uit betonelementen de bovenste kaden klein worden gehouden, zodat de elementen, via de er onder gele-gen lagen van grind en staalslak , op het aanvulzand zullen dragen.

Het verdichten van het ter plaatse van het landhoofd opgebrachte zand kan vanaf ca. N.A.P.-7,50 m en lager plaatsvinden met het verdichtingsschip.

De verdichtingsmethode voor de lagen boven N.A.P.-7,50 m moet nog nader worden onderzocht.

Met de werkgroep verdichten van projectbureau 2 wordt een en an-der overlegd.

Een met zandasfalt opgebouwde kop van de damaanzet is in tegenstel-ling tot de konstruktie met steenachtige materialen geschikt voor de toepassing van damwanden voor de bouw van het landhoofd.

Bij een talud van 1:2 van de zandasfaltkaden is het mogelijk de damwand aan de voorzijde van het landhoofd in een redelijk beschutte situatie, ruim boven laagwater te heien.

De afdekkende steenlagen op het talud worden daartoe tot N.A.P.+ 1 m opgetrokken, waardoor een golfbrekende kade ontstaat.

Figuur 2.5.2.

De omstorting van de kistdam of betonelementen vindt plaats overeen-komstig hoofdstuk 2.3. Omstorting van de kistdam is nodig omdat, zelfs bij zeer lange en goed in het slot geheide damwanden, het verval on-voldoende wordt gespreid.

Afgezien van de financiële voordelen is een konstruktie met zand-asfaltkaden aantrekkelijk, daar in tegenstelling tot de ontwerpen met steenachtige materialen geen omgekeerde filters nodig zijn. Voorts geeft een uit damwanden bestaande kistdam een grotere veili g-heid tegen het verloren gaan van zand uit de dam bij eventuele scha-de aan de damaanzet of de breukstenen dam.

Daar staan tegenover de eerder omschreven problemen bij het aan-brengen van filters op het steile zandasfalttalud.

- 43 -1

o

m

t

i--I I I I I

.

,

I I ~ I I I I I I ..__

:-- ...

'a....

--

o 5 10 " ~ 25 SCHAAl. SITUATIE I I

---

-

-

--

---

-

----

-

~

, I ,, I, ,, t---' 40...... _ v, DOORSNEDE '-1

?~~~

r

__

'P

m. SCHAAL

KISTDAM VARIANT MET ZANDASFALT

2.6. Gabions

De damaanzet zal worden uitgevoerd na plaatsing van fundering~-matten en voor de plaatsing van de randpijler. Aangezien de teen van de damaanzet slechts 5 meter verwijderd zal zijn van de voet van de pijler, is naar een konstruktie gezocht waarbij van het talud rollende stenen opgevangen zouden worden door een verzwa-ring van de teen van de damaanzet.

OVerwogen is in de teen van het steile talud van de kop damaan-zet gabions met een massa van ca. 200 ton per stuk op te nemen. Deze gabions, bestaande uit in kooien verpakte breuksteen,

zou-den.tevens de stabiliteit van het talud moeten vergroten.

Gebleken is echter dat de kritische glijdvlakken liggen boven

het niveau van de gabions, zodat de bijdrage aan de stabiliteit

niet of nauwelijks van belang kan zijn.

Daar er verder ook aan getwijfeld moet worden of van het talud

rollende stenen inderdaad op de gabions blijven liggen, wordt

voorgesteld deze kostbare elementen niet toe te passen.

In de variant met zandasfaltkaden zijn gabions overigens erg

moeilijk op te nemen in de teen van het talud.

Met.de opbouw van het breuksteentalud kan worden begonnen door

met een kraan op beheerste wijze breuksteen, verpakt in netten,

te plaatsen; aangrenzend aan het gebied van de fundatie van de

randpijler. Figuur 2.5.3. Kontrole van het fundatievlak op de

aanwezigheid van breuksteen blijft in elk geval nodig direkt

voor de plaatsing van de pijlers.

2.7. Fundatie en fundatieniveau betonelementen

In verband met de optredende verhangen is het noodzakelijk dat

betonelementen op grofkorrelige materialen worden gefundeerd.

Indien het fundatieniveau van de elementen beneden het

water-niveau ligt, moet bovendien rekening worden gehouden met de

stroombestendingheid van het funderingsmateriaal en met

- 45

-3QOO

~IJE RUt4TE HEFSCHIP

I

I 3,50

J

~l---·*'''--

!

_

·

'

-", ~ EILTER"'Al

,

I

VARIANTE N MATAANS ltllTING 3.50 ZANpASFAlTVARIANT BREUKSTEEN

-BREUKSTEENVARIANT

o

SM

---TEEN TALUD KOP DAMAANZET

de breuksteen lagen ter plaatse van het landhoofd in de droge kunnen worden geplaatst, zodat de laagdikten minimaal kunnen zijn, kan het hoogste fundatieniveau als volgt worden berekend. Figuur 2.7.1.

laag laa2dikte bovenkant laa2

betonblokken 20 ton 4 m + 5,80 m breuksteen 300-1000 kg 1",40m + 1,80 m breuksteen 10-60 kg 0,50 m + 0,40 m staal slak 40-120 mm 0,25 m 0,10 m grind 2-35 mm 0,25 m 0,35 m kif 1-3 IDIil 0,25 m 0,60 m

Wanneer, in verband met stroombestendigheid en met het oog op de

aansluiting op het materiaál in de voegen tussen de elementen, op

staalslakken wordt gefundeerd, is het hoogst mogelijke

fundatie-niveau N.A.P.-0,10 m.

Voor een landhoofd bestaande uit een kistdam is alleen dit niveau

bruikbaar, in verband met de eis dat in een droge situatie moet

worden geheid. Figuur 2.5.2.

Bij de keuze van het fundatieniveau voor de betonelementen

spe-len de volgende, vaak tegenstrijdige, aspekten een rol:

a. Bij een hooggelegen fundatiebed kunnen de fundatie lagen

be-schut en in de droge worden aangebracht, wanneer de steenlagen

op het talud van de damaanzet tot in de golfzêne worden doorge-trokken en als golfbreker fungeren. Het aanbrengen van

funda-tielagen in de droge is gunstig met het oog op de kwaliteit

in het algemeen en voorkoming van de aanzanding in het bijzonder.

Figuur 2.7.2.

b. Bij een hoge fundatie kunnen de aansluitende steenlagen en de

voegvulling eveneens bij laagwater in de droge worden

aange-bracht. Bij lagere fundatieniveaus moeten deze lagen als

47 -....I <t <t ~ <.J I/) a.; <Ct Z 0 0 0 ₁₂ (0 (0

...,

&ri ~ 0 + + + I I I

X % ::.oE ::.oE ::.oE ::.oE

0 ₀ 0 In In In ~

..

In N N N ~ _{d C 0 ei}

-t!) :lI:: _~ 0 t!) ::E

::>

z

0 0 0 :lI:: 0N

<

I- .- Ol .-10 I

UJ

0 I

₉

>

N 0 0 0 _~

-Z M .- Z _:::t

Z

w

_Z W _I :lI:: Z ~ IJ') :lI:: W LU :lI:: M ~ UI 0 W LU <Ct I _~ ~ I- I- ~ N

...

al IJ) IJ) ti) M

<

Z ':lI:: :lI:: ....I ₀ I

0 :;) ::::> <Ct Z

0

I- W _~I

_i5

a:

u.

_Z

LU ex: al al CD IJ) t!) :lI::

::>

u, ..,..J

<

«

~

x

<

~ ----'-. -fig. 2.7.1.

BOUWFASE

gepen.

, I ! ,

±

a_

schaa _

EINDFASE

FUNDATIE NIVEAU NAP

-0.10

--- ~ """"'·;"r""'._-_w<="'~·_.. __ .~ ... 05-,"-- -mPI""".Fi'( ...rly-"ih-...··-_ ....~f .'_""'&Si' -,.,... 49

-c. Het leggen van matten op het talud wordt moeilijker,

naar-mate het talud hoger doorloopt, terwijl fundatielagen dan

niet of minder eenvoudig met varend materieel kunnen

wor-den aangebracht en bewerkt.

d. De verhangen in en tussen de fijnere materialen nemen toe.

naar mate het fundatieniveau hoger ligt.

e. Een hooggelegen fundatie is kwetsbaar wanneer schade ontstaat

aan de ouitenste lagen van de breUkstenen dam. Bij de

dimensio-nering van bekledingen en de breuksteenlagen rond het landhoofd

zal hiermee rekening worden gehouden.

f. De betonelementen komen dichter bij de rand van het talud van de

damaanzet bij een hoger fundatieniveau.

Met name bij de zandasfaltvarianten kan daardoor de stabiliteit

kritisch worden in de bouwfase (zie hoofdstuk 3).

g. De hogere fundatieniveaus leggen beperkingen op bij het plaatsen

van de betonelementen. De betonelementen worden echter lichter

naarmate hoger wordt gefundeerd (hoofdstuk 5).

De volgende fundatieniveaus zijn nader vergeleken:

N.A.P.-O,lO m, met golfbrekende kade, figuur nr. 2.7.2.

N.A.P.-3,OO m, eventueel met kade, figuur nr. 2.7.3.

N.A.P.-5,OO m, zonder kade, figuur 2.7.4.

In hoofdstuk 5 worden Qe fundatieniveaus met betrekking tot de

beton-elementen nader beschreven. In hoofdstuk 6 worden de kosten genoemd

en in hoofdst~ 7 worden deze varianten in een overzicht vergeleken.

2.8. Breukstenen dam

De afmetingen van de breukstenen dam tussen damaanzet en

randpij-ler worden begrensd door de breedte van de randpijler en de

be-perkte mogelijkheden tot omkegeling van taluds in de

BOUWFASE EINDFASE

ton

N.A.P._. _ , • J , " i. "'Schaal FUNDATIE NIVEAU N.A.!? -3.00

fig.

2070

3

.

+6.00

51

-+1 00

Q ,

,

i

:

!9

m. schaal SOUWFASE

ton

EINDFASE FUNDATIENIVEAU NAP -500 fig.

2.7.

4

.

is voorlopig van 20 tons betonblokken met

=

2,4 t/m3 uitgegaan.

Het steengewiGht in de onderliggende lagen is steeds ongeveer 10%

van het steengewicht van de bovenliggende laag.

Het lijkt aantrekkelijk voor de toplaag van de breukstenen dam zware

breuksteen in plaats van betonblokken te gebruiken. Betonkubussen zijn

aanzienlijk duurder dan breuksteen. Een globale vergelijkende berekening

leidt tot stukgewichten van 10-15 ton. Deze steen blijkt leverbaar in het

kader van de steenleveringen voor de-drempel.

In "Coastal Engineering, volume II, Breakwaterdesign" wordt over de

bere-kening van de dikte van de toplaag van golfbrekers het volgende vermeld:

W 1/3 .

t

=

mK

<F>

,

waarl.n:

m

=

het aantal stenen per laag, gewoonlijk 2

K

=

empirische laagcoëfficiënt, afhankelijk van het type element.

Voor betonkuben wordt 1,10 gehanteerd.

Voor breuksteen is K

=

1,00 - 1,15 afhankelijk van de vorm van

de steen. Gezien de hoekigheid van de beoogde breuksteen lijkt

voor dit geval een coëfficiënt van 1,05 redelijk.

t

=

laagdikte in meters

W

=

stukgewicht

f

=,,1'dichtheid 2,4 °t/in3voor betonblokken'

2,9 t/m3 voor basalt.

Voor betonblokken met W=20 ton wordt de laagdikte minimaal

t

=

2. 1,1 {204> 1/3

=

4,46 m. De tot nu toe aangehouden laagdikte van

2,

4 m is dus aan de zuinige kant.

Voor breuksteen met W gemiddeld

=

12,5 ton en

r

=

2,95 t/m3 wordt de

mini-mum toplaagdikte:

t = 2. 1,05 <12,5)1/3

=

3,40 m,

2,95

en indien K

=

1,10 wordt t = 3,56 m

Voor W

=

15 ton wordt

15 1/3

t

=

2. 1,05 {2,95>

=

3,61 m.

Een laagdikte van 3,50 m lijkt dan redelijk.

Voor de kruinbreedte wordt het volgende vermeld:

W 1/3 .

B

=

mi K

<f>

waazan

B

=

de kruinbreedte

53

-20 1/3

Voor betonblokken van 20 ton wordt B

=

3. 1,1 (2;"4)

=

6,69 m.

TOt nu toe werd een kruin van 8 maangehouden. Voor breuksteen met W gemiddeld

=

12,5·ton wordt

B

=

3. 1,05 (~~9~)1/3

=

5,10 m en bij K

=

1,1 wordt B

=

5,34 m Voor W

=

15 ton en K

=

1,05 wordt B

=

5,42 m.

Een kruinbreedte van 5,50 m zou dus mogelijk zijn, echter gekozen is voor een kruinbreedte van 8 m.

In het vigerend plan in PGO-nota nr. 8 valt de ~s van de breukstenen dam samen met de as van de pijlers, waardoor de dam dicht onder de verkeerskokers komt te liggen. Dit bemoeilijkt aanzienlijk het

plaat-sen van de grote stenen.

Het blijkt mogelijk met een geringe aanpassing van de schacht van de randpijler de breukstenen dam 5 m naar de zeezijde te verschuiven waardoor:

de omkegeling in de doorstroomopening aan de Oosterscheldezijde kleiner wordt, wat met name hydraulisch gunstig is voor de weigerende schuif-situatie

er meer ruimte beschikbaar komt voor het materieel waarmee zware steen onder de brugligger moet worden geplaatst.

Analoog aan het drempelontwerp zouden de taluds van de breukstenen dam beneden N.A.P.-11,00 m steiler dan 1:4 kunnen worden opgezet.

Deze taluds worden dan in de Schaar en Hammen 1:3 en in de Roompot 1:3 aan de zeezijde en 1:3,5 aan de Oosterscheldezijde.

De steilere taluds verkleinen de omkegeling van taluds in de doorstroom-opening.

Bovenstaande aspekten worden in het driedimensionaal hydraulisch onderzoek betrokken. Figuur 2.8.1. en hoofdstuk 4.1.

2.9. Passage groot materieel

Met projektbureau 4 wordt overleg gevoerd over de passage van groot mate-rieel door de opening tussen randpijler en damaanzet.

I

s

.

....

_,..,

I ~ ~ 0

8

IQ _~ I 0 0

-

IQ Z Z w w w w

....

....

V! 111

c::

ti

= =

o ~

-c

o

z

Ul iZ :Ul ' I-~<f) ~ ::::::> Ul 0:: Cl) ....J lUl

'

u..

o

0:: o, fig. 2.8.1

55

-Het ziet er naar uit dat voor de ontsnapping van het hefschip, de passage van de Super Dos I en voor de manoeuvreerru~te van het

montagematerieel voor de bovenbouw kan worden volstaan met ontgraving van enige steen v66r het landhoofd. Dit nadat de pijlervoet voldoende is beschermd met uitvulmateriaal om beschadiging door rollende stenen te voorkomen.

De stabiliteit van betonelementen of damwand blijft voldoende_, in aan-merking nemende dat de betreffende situatie kort duurt en het tijdstip betrekkelijk vrij kan worden gekozen.

Wanneer echter meer ru~te nodig is dan is aangegegeven:'in figuur 2.9.1.,

zal naar eên grotere overspanning van de bovenbouw of een diepere funde

-ring van het landhoofd moeten worden overgegaan.

De financiële consequenties worden dan veel groter.

Projektbureau 4 neemt een en ander op in de beschouwingen over gebruik en hergebruik van het materieel.

In verband met bereikbaarheid van de pijlers ten behoeve van het grouten komen voor ontsnapping v~ materieel alleen de lokaties Schouwen of Noord-Beveland in aanmerking. De kosten voor voorzieningen ten behoeve van passage van materieel zijn niet in de ramingen van de damaanzetten en landhoofden begrepen.

N

c,

-

:I: U

N

V') u, UJ

1

:l:

I

UJ (.!)

-e

C/')

=

V') If)

«

~

•

c,

.

-

_

-

_.. _.- _-_ "._--,

t

·

~

.

(

.

:]

~

.f

\.

'

.~

•

•

~1

.

'

J

-

~

_I

f

j

·

.l

,

j I ~ i: --

---t-

r

.c f !;

t

'

J J !. •, I .• .:. I' • o fig.

2.9

.

1

57

-3. GRONDMECHANISCHEASPEKTEN

3. 1. Het landhoofd

Het landhoofd kan worden gebouwd als kistdam met damwanden, of met betonelementen.

De variant in beton kan op verschillende diepte worden gefundeerd,

waarmee samenhangt de grootte van de elementen en de uitvoeringsmethodiek. In deze nota worden drie verschillende niveaus onderzocht nl.

N.A.P.-5 m, -3 m en -0,10 m.

Bij het ontwerp van de in deze nota behandelde konstrukties worden de

hieronder genoemde veiligheidsfaktoren gehanteerd. Deze veiligheidsfak:",

toren voor stabiliteitsberekeningen worden nader gedefinieerd in

LGM-rapport CO 406084-25,7961.

fs 1 fs 2 fs 3 fm 1 fm 2 fm 3fc lfc 2f

1)

- stabiliteit breukstenen dam 1,2 1,0 1,1 1,1 1,1 1,0 1,0 1,15 1,5

eindfase

- stabiliteit breukstenen dam 1,1 1,0 1,0 1,1 .1,1 1,0 1,0 1,0 1,2

bouwfase - stabiliteit koptaluddamaanzet 1,1 1,0 1,0 1,1 1,1 1,0 1,0 1,0. 1,2 bouwfase - stabiliteit betonelementen en 1,2 1,0 1,1 1,1 1,1 1,0 1,0 1,2 1,6 damwand eindfase --stabiliteit betonelementen en 1,1 1,0 1,1 1,1 1,1 1,0 1,0 1,1 1,4 damwand bouwfase 1) f fs1x fs2x fs3x fm1x fm2x fm3s fc1x fC2

=

fS1

In deze tabel is:

iS1 coëfficiënt voor overbelasting

fS2

_"

_"

konstruktieschematisatie

fS3 _"

_"

belastingschematisatie

fm1 "

_"

materiaal eigenschappen

fm2 _{" "} sterkte eigenschappen

fm3 "

"

rekenmodel

fC1

_"

_"

mogelijkheid herverdeling van krachten fC:i

_"

_"

__ernst.van de grenstoestand.:_

schappen-van de ondergrond en van het aanvulmateriaal onder de beton-elementen. Het volgende overzicht kan worden gegeven van de

deforma-ties berekend op het niveau N.A.P.~3 m (onderkant beto~elementen) :

a I a 11 b 1 b 11

min. vertikale deformaties in cm 8 6 4 3

max. vertikale deformaties in cm 19 11 6 5

max. rotatie door vertikale verschil in

de-format~e in mm/m 6 35 2 2

max. extra rotatie door bouwfase storm in mm/m 35 3 15 10

max. extra rotatie door super storm in mm/m 1 1 05 05

- a I • Hammen-noord (slechtste lokatie), zonder verdichting en

verbe-tering van de oorspronkelijke ondergrond, maar wel met

verdich-ting van het aanvulmateriaali

- a 11 • Hammen-noord met verdichting en verbetering van de

oorspronke-lijke ondergrond en verdichting van het aanvulmateriaal;

- bI. Schaar-zuid (beste lokatie), zonder verdichting van de

oorspron-kelijke ondergrond, maar wel met verdichting van het aanvulmate-riaal;

- b 11 • Schaar-zuid, met ~erdichting van de oorspronkelijke ondergrond

en het aanvulmateriaal. Hierbij wordt opgemerkt dat verdichting

van de oorspronkelijke ondergrond op deze lokatie geen

noemens-waardige verbetering zal geven.

Uit bovenstaande gegevens blijkt da~ verdichting van de oorspronkelijke

ondergrond kleinere deformaties geeft. Deze verbetering betekent echter

geen winst voor de betonkonstruktie (zie hoofdstuk 5) zodat verdichting

van de oorspronkelijke grondslag niet noodzakelijk is. Wel zullen de

oude pyloongaten onder de landhoafdkonstrukties Hammen-noord en

Roompot-noord moeten worden verdicht.

Bovenstaande heeft betrekking op de damaanzetkonstruktie opgebouwd uit

steenkaden. Worden i.p.v. steenkaden, zandasfaltkaden toegepast dan

wor-den ongeveer dezelfde deformaties verwacht, mits onder de betonelementen

59

-In bovenstaande is aangenomen, dat het aan te brengen materiaal onder de betonelementen wordt verdicht. Wordt dit niet verdicht, dan zullen de deformaties genoemd in bovenstaande tabel toenemen als volgt: a I en b I met

+

100% en a 11 en b 11met

+

150%. De relatieve verplaat-singen tussen de elementen kunnen wo~den gesteld op max. 2 cm verti-kaal en

°

cm horizontaal. Als bovengrens voor de relatieve rotaties kan worden aangehouden de rotaties, die zijn gevonden voor het ele-ment zelf.

3.1.3. Stabiliteit van de betonelementen

Berekend ~s de totale stabiliteit en de plaatselijke stabiliteit onder invloed van hydraulische- en bovenbelastingen. Voor de belastingen in

de eindfase zijn voorlopig dezelfde belastingen aangehouden als voor

de pijlers.

De stabiliteit is zowel berekend met de glijdcirkelmethode als met de

methode Brinch-Hansen. Van beide berekeningen is de kleinste waarde

aangehouden.

Bij de zandasfaltkaden is voor het zandasfalt eeny-waarde van 240

aangehouden. Vermoedelijk is de~-waarde hoger. Om dit te kunnen

onder-bouwen wordt een voorstel gedaan voor het uitvoeren van nadere proeven.

Voor de betonelementen worden de hieronder volgende veiligheidsfaktoren

gevonden.

fundatieniveau· N.A.P.-O,10 m N.A.P.-3,00 m N.A.P.-5,00 m

bouwf. eindf. bouwf. eindf. bouwf. eindf.

steenkade , brug cen-trisch, afstand hart

pijler 63,25 m

'>

1,39 ')'7,47 )' 1,46 ';?7 ,47 .>'1,46 77,47

steenkade , brug cen-trisch, afstand hart

pijler 61,50 m ~1,39 )'7,47 ,>1,46 ')7,47 >1,46 '/7,47

steenkade , brug excen-trisch, afstand hart

pijler 61,50 m 1,39 7,47 1,46 )7,47

7

1,46

7

7,47 zandasfaltkade, brug centrisch, afstand 0,95~ .1,36~ hart pijler 63,25 m 2,59 2,59

»

1,55

7

2,59 zandasfaltkade, brug centrisch, afstand >0,95~ 71, 18~ hart pijler 61,50 m 2,59 >1,55 ~2,59 zandasfaltkade, brug excentrisch, afstand >0, 95~ ~ hart pijler 61,50 m 1,18 .>2,59 1,55 >2,59 ~ onvoldoende stabiliteit

instantie globaal bekeken en zal geen bijzondere problemen opleveren. Wanneer de damwandkonstruktie de voorkeur verdient zullen de deforma-ties en stabiliteit verder worden uitgewerkt.

3.2. Breukstenen dam

3.2.1. Deformaties breukstenen dam

De deformaties van het oorspronkelijke maaiveld worden geschat op + 30

.

cm voor Hammen-noord en op

.:t.

20 cm voor Schaar-zuid.

De restzettingen , gemeten aan de kruin van de breukstenen dam, na het ge-reedkomen worden geschat op

.:t.

40 cm voor Hammen-noord en op

.:t.

35 cm voor Schaar-zuid. In deze berekening van de restzetting is ook een schatting opgenomen voor de zakking t.g.v. de verdichting van de breukstenen dam door golfbelastingen

3.2.2. Stabiliteit breukstenen dam

De stabiliteit van de breukstenen dam is bepaald m.b.v. een modelproef in het WL de Voorst en aan de hand van stabiliteitsberekeningen. Uit de twee-dimensionale modelproef volgde een voldoende stabiliteit van de breukstenen dam onder de ontwerpbelasting. Dit wordt door berekeningen bevestigd.

Een verschuiving van de breukstenen dam naar de Noordzee heeft een posi-tieve invloed op de stabiliteit.

3.3. Hydraulische verhangen

De statische verhangen zijn voorlopig bepaald aan de hand van een aan-tal seep- en handberekeningen. Bij een aanname van een statisch verval van 10,2 m (golf

+

verval) werd op slechts één plek in de breukstenen dam t.p.v. de breukstenen een grootste verhang van 100% gevonden. De berekeningen die tot op heden zijn uitgevoerd zijn twee-dimensionaal, waarbij het drie-dimensionaal effekt is ingeschat. Vanwege het sterk drie-dimensionaal beeld van de stroming wordt een drie-dimensionale seepberekening uitgevoerd.

61

-Voor de dynamische verhangen zijn nog geen berekeningen uitge-voerd. De grootte van de verhangen i~ afgeschat aan de hand van berekeningen die zijn uitgevoerd voor het ontwerp van de drempel en het fundatiebed van de pijler. Berekeningen van de dynamische verhangen zullen worden uitgevoerd met een analytisch rekenmodel, dat ontwikkeld wordt voor het ontwerp van de breukstenen dam. In dit rekenmodel kan een twee-lagen systeem met een lopende golf worden ingevoerd. Na een eerste detaillering van het ontwerp aan de hand van dit rekenmodel, kunnen definitieve berekeningen worden uitgevoerd met het sponsprogramma in relatie met de uitkom-sten van het drie-dimensionaal seepprogramma.

3.4. Materiaaleigenschappen

Hieronder worden alleen die materiaaleigenschappen genoemd die in het ontwerp bijzondere aandacht hebben gekregen of nog zullen moeten krijgen.

De eisen die moeten worden gesteld aan de filtereigenschappen wor-den bepaald door de grootte van de statische c.q. dynamische ver-hangen.

Wordt een filter ontworpen volgens onderstaande kriteria, dan zal het filter geschikt zijn voor zeer grote verhangen;

uniform filtermateriaal: DSOfilter/dSObasis ~S à 10

gegradeerd filtermateriaal: D /d ~12 à 58 en; SOfilter SObasis ~

D1Sfilter/d8Sbasis ~ 5

Een nadere formulering van de filtereisen,zal worden gedaan

aan de hand van de resultaten van het filteronderzoek, dat t.b.v. het fundatiebedontwerp.

Bij de damaanzet, opgebouwd uit steenkaden, is het omgekeerde filter (zie fig. 2.4.1.) bepalend voor de dimensionering van de filterkonstruktie.

Bij de konstruktie met steenkaden zijn de stijfheidseigenschap-pen van de toegepaste steenachtige materialen belangrijk. Voorlopig is de bovengrens aangehouden analoOg aan het drempelontwerp. Speciale aandacht verdient de relatie tussen stijfheidseigenschappen en ver-dichting (verdichtingsmethode, verdichtingsomvang e.d.).

3.4.3. Zandasfalt

Voor het zandasfalt zullen eisen moeten worden opgesteld t.a.v •

.

stijfheid, sterkte en doorlatendheid en zal moeten worden nage-gaan of deze eisen haalbaar zijn. De genoemde eigenschappen moe-ten met name worden bekeken in relatie met de tijd, het spannings-niveau, de verdichtingsgraad e.d.

Stabiliteitsberekeningen op grond van reeds uitgevoerd,onderzoek

ge-ven veiligheidsfaktoren die enigszins lager liggen dan de gestelde

norme~. De verwachtingen van zandasfalt als bouwmateriaal zijn toch

positief, omdat de gehanteerde gegevens een ondergrens vormen en de

uitgevoerde beproevingsprocedures aan de zeer veilige kant zijn

ge-weest. Nader onderzoek moet hieromtrent uitsluitsel geven.

Op dit moment wordt ervan uitgegaan dat het zandasfalt een beperkte

levensduux heeft en zich in de loop van de tijd gaat gedragen als

zand. Wil men gebruik maken van de konstruktieve eigenschappen van

het zandasfalt voor de definitieve konstruktie, dan zal nader

onder-zocht moeten worden welke veranderingen in eigenschappen met

veroude-ring kunnen optreden in relatie tot de levensduur van de keveroude-ring.

3.5. Aan- en inzanding

Aanzanding heeft door het later weer uitspoelen nadelige invloed op

de deformaties. Deze extra deformaties zijn voor de breukstenen dam

min-der ernstig, dan voor de betonelementen. Tevens neemt de kans op

uitspoeling naar binnentoe af. Uit het morfologisch onderzoek volgt

dat aanzienlijke aanzandingen kunnen optreden.

Op dit moment wordt onderzocht in hoeverre opschoning in de

verschil-lende bouwfasen·nodig en mogelijk is.

Verwacht wordt dat inzanding zal optreden, doch dat dit geen nadelige invloed heeft op de stabiliteit.