^II__~..__________---____-^--- ._____._
5
i
j
i
i Leidraad voor constructie en beheer
j
van gasleidingen in en nabij waterkeringen
T.A.W.
Nr.4085
ij
i
I/
T.A.W.
nr.4085
T.A.W. nr.
4085
Leidraad voor constructie en beheer
Ho of ds tuk blz.
1. Inleiding
1.1.
Aanleiding tot het opstellen van een leidraad 1.2. Bezwaren tegen gasleidingen in waterkeringen;Vergunningsvoorwaarden 1
3.
Gebruik van de leidraad1
1
2
2. Leidingen in de lengterichting van een waterkering 2.2. Leiding langs en evenwijdig aan een waterkering;
2.1. Leiding in een waterkering 2
veiligheidszone 3
3. Kruisingen van leidingen met waterkeringen
3.1.
Plaats van kruisen; veiligheidszone 3.2. Invloedszone3.3. Wijzen van kruisen
3.4. Fundering van de leiding 3.5. Sterkteberekening 3.6. Bijkomende constructies
4.
Uitvoering en beheer4.1.
Uitvoering 4.2. Proefbelasting 4.3. Controle en alarmering 34
4
5
6
1 113
1314
Bi,j lagen :A.
B. C .D.
E.F.
Breedte van de terreinstrook langs de waterkering die ongestoord moet blijven.
Ontgronding en grondverweking bij lek, breuk of explosie van een gasleiding.
Reductie van de toelaatbare spanning afhankelijk van het belang van de waterkering.
Spuiten, boren en persen van leidingen door waterkeringen. Zakkingen.
- 1 -
Hoofdstuk 1 : I n l e i d i n g 1 . 1 .
1.2.
A a n l e i d i n g t o t h e t o p s t e l l e n van e e n l e i d r a a d
I n en n a b i j v e l e w a t e r k e r i n g e n i n Nederland t r e f t men gas- l e i d i n g e n a a n . Z e kunnen onder b e p a a l d e omstandigheden h e t w a t e r k e r e n d vermogen n a d e l i g b e ï n v l o e d e n e n b r e u k van een l e i - d i n g kan z e l f s e e n ramp v e r o o r z a k e n .
Mede door de v o n d s t van h e t a a r d g a s , waardoor h e t g a s l e i - d i n g e n n e t a a n z i e n l i j k i s u i t g e b r e i d z i j n d u i d e l i j k e r i c h t - l i j n e n v o o r hun c o n s t r u c t i e n o o d z a k e l i j k geworden t e r waar- b o r g i n g van d e v e i l i g h e i d van d e door w a t e r k e r i n g e n bescherm- d e g e b i e d e n . I n sommige l e i d i n g e n worden z e e r hoge drukken t o e g e l a t e n ( t o t 200 a t m o s f e e r ) .
De Technische Adviescommissie voor d e Waterkeringen h e e f t daarom t e n behoeve van de b e h e e r d e r s van w a t e r k e r i n g e n a l s bedoeld i n de l e a l i n e a , d e h i e r n a v o l g e n d e l e i d r a a d o p g e s t e l d . Deze z a l g e b r u i k t kunnen worden b i j h e t formu- l e r e n van voorwaarden voor d e a a n l e g en d e e x p l o i t a t i e van g a s l e i d i n g e n i n en n a b i j w a t e r k e r i n g e n .
D e Adviescommissie b e v e e l t d e b e h e e r d e r s van w a t e r k e r i n g e n a a n z i c h t e l a t e n a d v i s e r e n door h e t onder haar r e s s o r t e r e n d Centrum voor Onderzoek Waterkeringen *I ) voor a l l e proble- men d i e z i c h b i j h e t ontwerpen van l e i d i n g e n i n of n a b i j water- k e r i n g e n kunnen voordoen. Bezwaren t e g e n g a s l e i d i n g e n i n w a t e r k e r i n g e n Vergunningsvoorwaarden I n h e t algemeen z i j n g a s l e i d i n g e n i n o f n a b i j ongewenst omdat:
-
zowel b i j h e t l e g g e n a l s b i j h e t onderhoud en d e e v e n t u e l e een w a t e r k e r i n g v e r v a n g i n g van een l e i d i n g g r a a f w e r k i n d e w a t e r k e r i n g moet worden u i t g e v o e r d ;wanneer een d e e l van d e c o n s t r u c t i e b u i t e n d e w a t e r k e r i n g v a l t ;
worden b e d r e i g d door m o g e l i j k e l e k k a g e o f e x p l o s i e van de l e i d i n g of o n g e l i j k e zakking van l e i d i n g e n grondlichaam waardoor r u i m t e onder e n / o f n a a s t d e l e i d i n g kan o n t s t a a n . H e t a a n t a l k r u i s i n g e n d i e n t z o v e e l m o g e l i j k t e worden be- p e r k t . Z i j houden n a m e l i j k ondanks d e meest z o r g v u l d i g e u i t - v o e r i n g r i s i c o ' s i n , ondermeer omdat d e u i t g a n g s p u n t e n waarop de s t e r k t e b e r e k e n i n g b e r u s t , n o o i t met z e k e r h e i d z i j n vast t e s t e l l e n .
-. e x t r a k r a c h t e n op de w a t e r k e r i n g kunnen worden u i t g e o e f e n d
-
d e w a t e r d i c h t h e i d en d e s t a b i l i t e i t van de w a t e r k e r i n gs ) Adres: B a n k a s t r a a t 137, Den Haag T e l . : 070
-
648920
S t e e d s moet worden nagegaan o f e r een a l t e r n a t i e f t r a c é Wanneer h e t l e g g e n van een g a s l e i d i n g i n d e w a t e r k e r i n g gevonden kan worden, w a a r b i j de w a t e r k e r i n g n i e t wordt b e r o e r d . r e d e l i j k e r w i j z e n i e t t e v e r m i j d e n i s , z u l l e n zodanige v o o r z i e - ningen moeten worden g e t r o f f e n , d a t d e kans op een c a l a m i t e i t zo g e r i n g m o g e l i j k i s .
Op d e b e h e e r d e r v a n d e w a t e r k e r i n g r u s t de t a a k z i c h e r v a n t e o v e r t u i g e n , d a t h e t complex van a l l e t e nemen maat- r e g e l e n h i e r t o e voldoende waarborgen s c h e p t . E e r s t dan kan een vergunning t o t h e t l e g g e n van de l e i d i n g worden afgegeven.
I n d e vergunningsvoorwaarden moeten onder meer b e p a l i n g e n worden opgenomen voor een c o n t o l e van b . v . d e e x p l o i t a t i e w i j z e van d e l e i d i n g e n d e eigenschappen van d r u k b e g r e n z i n g s i n r i c h - t i n g e n , i n d i e n t e n a a n z i e n van d e z e punten b e p a a l d e aannamen z i j n gedaan b i j d e b e r e k e n i n g e n b e d o e l d i n p a r a g r a a f 2 . 2 . , 3 . 1 . en v o l g e n s 3 . 5 . 2 . van deze l e i d r a a d .
worden van de voorgenomen verzwaringen van w a t e r k e r i n g e n daar d i t
konsekw,enties kan hebben voor d e aanwezige l e i d i n g k r u i s i n g e n . De b e h e e r d e r van de l e i d i n g d i e n t i n k e n n i s g e s t e l d t e
1.3. Gebruik van de l e i d r a a d a l l e g a s l e i d i n g e n .
d e z e l e i d r a a d berekende spanningen a a n z i e n l i j k worden o v e r s c h r e d e n . Daarom i s een deskundige u i t v o e r i n g n a a s t h e t maken van een goed ontwerp e e n voorwaarde voor h e t v e r k r i j g e n van een betrouwbare c o n s t r u c t i e .
H e t i s n i e t d e b e d o e l i n g i n d e z e l e i d r a a d voor a l l e g e v a l l e n v o l l e d i g a a n t e geven welke e i s e n a a n c o n s t r u c t i e e n b e h e e r moeten worden g e s t e l d .
I n verband met de z e e r b i j z o n d e r e m a a t r e g e l e n d i e genomen moeten worden b i j k r u i s i n g e n van zgn. l e i d i n g s t r a t e n met water- k e r i n g e n , i s d e l e i d r a a d d a a r o p n i e t zonder meer van t o e p a s s i n g .
De l e i d r a a d kan worden g e b r u i k t voor d e b e o o r d e l i n g van
Ten gevolge van een s l e c h t e u i t v o e r i n g kunnen d e op grond van
D e l e i d r a a d kan ook worden g e b r u i k t om na t e gaan o f r e e d s aanwezige g a s l e i d i n g e n voldoende v e i l i g z i j n . I n d i e n d i t n i e t h e t g e v a l i s , kan h e t nodig z i j n om d e c o n s t r u c t i e a a n t e p a s s e n , of aan h e t t o e k o m s t i g g e b r u i k van de l e i d i n g beperkende b e p a l i n g e n t e v e r b i n d e n .
Hoofdstuk 2: L e i d i n g e n i n d e l e n g t e r i c h t i n g van een w a t e r k e r i n q 2.1. L e i d i n g i n e e n w a t e r k e r i n g
H e t l e g g e n van een l e i d i n g i n d e l e n g t e r i c h t i n g i n h e t p r o f i e l van een w a t e r k e r i n g moet n i e t worden t o e g e s t a a n , wegens de d a a r a a n verbonden onaanvaardbare r i s i c o ' s . *I )
3
1 ) Ook op h e t p r o f i e l van de w a t e r k e r i n g aanwezige l e i d i n g e n kunnen onaanvaardbare r i s i c o ' s m e t z i c h brengen.
- 3 -
2.2. L e i d i n g l a n g s e n e v e n w i j d i g a a n een w a t e r k e r i n g ; V e i l i g h e i d s z o n e
Een l e i d i n g e v e n w i j d i g aan een w a t e r k e r i n g d i e n t i n p r i n c i p e t e worden g e l e g d b u i t e n d e t e r r e i n s t r o o k d i e z i c h l a n g s de w a t e r k e r i n g u i t s t r e k t en d i e " v e i l i g h e i d s z o n e " wordt genoemd. D e b r e e d t e van de v e i l i g h e i d s z o n e moet g e l i j k z i j n a a n de a f s t a n d t o t de l e i d i n g waarbinnen o n t g r o n d i n g e n en ver- s t o r i n g e n t . g . v . l e k k a g e , b r e u k of e x p l o s i e kunnen o p t r e d e n , vermeerderd m e t de breedte van de l a n g s de w a t e r k e r i n g g e l e g e n t e r r e i n s t r o o k d i e i n verband m e t de s t a b i l i t e i t van de water- k e r i n g o n g e s t o o r d moet b l i j v e n .
b r e u k , of e x p l o s i e van de l e i d i n g , v e r s t o r i n g of' b e l a n g r i j k e e x t r a spanningen i n de grond kunnen o p t r e d e n : z i e B i j l a g e
B.
D e b r e e d t e van de l a n g s de w a t e r k e r i n g g e l e g e n t e r r e i n - s t r o o k waarbinnen geen ontgrondingen mogen o n t s t a a n , hangt af van de eigenschappen van de ondergrond, h e t grondwaterregiem en d e a f m e t i n g e n van de w a t e r k e r i n g . Deze b r e e d t e kan d.m.v. een grondmechanisch onderzoek worden b e p a a l d .
I n d i e n e c h t e r b l i j k t d a t e r geen b i j zondere omstandigheden z i j n d i e gemakkelijk kunnen l e i d e n t o t e v e n w i e h t s v e r l i e s van de grond- s l a g , kan de b r e e d t e van deze t e r r e i n s t r o o k zonder n a d e r onderzoek worden b e p a a l d op
4
maal de hoogte h van d e w a t e r k e r i n gh e t maaiveld.
Voor de a f s t a n d GB t o t de l e i d i n g waarbinnen door l e k k a g e ,
boven De b r e e d t e van d e v e i l i g h e i d s z o n e i s dan
4
h + GB )A l s men n a a r h e t o o r d e e l van de b e h e e r d e r van de w a t e r k e r i n g n i e t kan vermijden d a t een d e e l van de l e i d i n g b i n n e n de v e i l i g - h e i d s z o n e s i n de l e n g t e r i c h t i n g van een d i j k wordt g e l e g d , kan d i t worden t o e g e s t a a n op voorwaarde d a t h e t b e t r o k k e n d e e l v o l d o e t aan de e i s e n d i e b i j e e n k r u i s i n g van de l e i d i n g m e t de water- k e r i n g zouden worden g e s t e l d .
Hoofdstuk 3 : K r u i s i n g e n van l e i d i n g e n met w a t e r k e r i n g e n
3.1. P l a a t s van k r u i s e n g V e i l i g h e i d s z o n e
A l s een k r u i s i n g van een l e i d i n g m e t een w a t e r k e r i n g nood- z a k e l i j k i s d i e n t d e l e i d i n g de w a t e r k e r i n g z o v e e l m o g e l i j k lood- r e c h t t e k r u i s e n op de voor de w a t e r k e r i n g m i n s t o n g u n s t i g e
p l a a t s .
Tevens moet de leiding voldoende ver verwijderd liggen van reeds aanwezige leidingen die eveneens de waterkering kruisen, opdat de uitvoering van de kruising (b.v. ontgraving, rijden met werktuigen en bergen van grond) geen gevaar van bescha- digingen aan deze leidingen kan opleveren.
Bij toepassen van de navolgende punten
3.4.
,
3.5.,
3.6.2., 3.6.3. en hoofdstuk4
moet ook het leidinggedeelte in de vei- ligheidszone als deel van de kruising worden beschouwd. De breedte van de veiligheidszone kan worden bepaald zoals in2.2. en bijlagen
A
+
B is omschreven.3.2. Invloedszone
Mechanische invloeden (verplaatsingen krachten) op een leidinggedeelte buiten de veiligheidszone kunnen nog uitwerking hebben op het gedeelte binnen deze zone. Derhalve moet er een
invloedszone worden bepaald die zich eveneens langs de water- kering uitstrekt, maar die breder is dan de veiligheidszone. De invloedszone moet zo breed zijn, dat mechanische invloeden buiten de invloedszone praktisch geen uitwerking kunnen hebben
op het leidinggedeelte in de veiligheidszone. Deze breedte is te bepalen met een rekenmethode die o.a. uitgaat van de veronder-
stelling dat de buis kan worden voorgesteld als een elastisch ondersteunde ligger.
met de leidingstrekkingen in het terrein is bij stalen leidingen moeilijk te verwezenlijken. Daarom wordt aanbevolen deze ver- binding, indien technisch mogelijk, buiten de invloedszones te doen plaatsvinden.
De
tussen de lassen besloten leidingstrekking moet bij ontwerp en uitvoering als één geheel worden beschouwd. Bovendien zal speciale aandacht moeten worden besteed aan een goede uitvoering van het grond- en baggerwerk en een juiste maatvoering voor wat betreft het horizontaal en vertikaal ver- loop van de pijpleiding.Een spanningsvrije montage van het kruisende leidinggedeelte
3.3. Wijzen van kruisen
Er bestaan voor de wijze van kruisen in principe de volgende mogelijkheden:
A.
De leiding wordt over de waterkering heengevoerd; Daarbij kan men nader onderscheiden:A l : Vrije- of luchtkruising.
A2: De leiding ligt in een grondaanvulling.
B. De leiding wordt door de waterkering gevoerd, waarbij de as van de leiding in een
Daarbij kan men nader onderscheiden:
- 5 -
BI: De
onderkant van de leiding ligt over enige lengte boven het ontwerppeil 1 ) .B2:
De onderkant van de leiding ligt nergens boven het ontwerppeil.x
C. De leiding wordt door de waterkering gevoerd, waarbij de as van de leiding niet in een vertikaal plat vlak ligt, maar zodanig, dat belastingen door zettingsver- schillen van grondlagen onder de leiding mede door
torsie kunnen worden opgenomen (uitsluitend fundering op staal)
De onder
A
genoemde methoden van kruising hebben het voordeel dat de waterkering niet wordt aangetast. Bij methode A1 bestaat de kans op beschadiging van de leiding door aanrij- ding, aanvaring, ijsgang, moedwillige beschadiging e.d.,waardoor indirect een beschadiging van de waterkering mogelijk is. Indien om deze of andere redenen een meer beschermde
ligging van de leiding noodzakelijk is, komt "en van de onder
A2, B
ofC
genoemde methoden voor uitvoering in aanmerking.Doorvoeren boven het ontwerppeil is gunstig omdat de gevolgen van slechte uitvoering of onvoorspelbaar gedrag van de leiding minder ernstig zullen zijn. De onder B2 genoemde methode kan in aanmerking komen a l s B1 redelijkerwijze niet mogelijk is b.v. wanneer de diameter van de leiding relatief groot is ten opzichte van de afmetingen van de waterkering (b.v. bij boezemkaden) of wanneer scherpe
moeten worden vermeden.
bochten in de leiding
3.4. Fundering van de leiding
Ter plaatse van de kruising met een waterkering kan een lei- ding door palen worden ondersteund of op staal worden gefundeerd. Een voordeel bij fundering op palen is, dat het gedrag van de construktie goed voorspelbaar is, omdat de zakkingen zeer ge- ring zijn. Het verdient daarom aanbeveling een paalfundering toe te passen in alle gevallen waarin zakkingsverschillen een belangrijke spanningsbijdrage in de leiding kunnen leveren en er grote onzekerheid bestaat over de grootte van de zakkings- verschillen. Het laatste kan onder meer het gevolg zijn van de wijze van uitvoering omdat zakkingen t.g.v. grondroering moei- lijk te voorspellen zijn (in het bijzonder bij uitvoering in den natte).
Fundering op staal komt in aanmerking als de te verwachten spanningen ten gevolge van zakkingsverschillen klein zijn. In beide gevallen bestaat het gevaar dat door ongelijke zakking van leiding en grondlichaam ruimte onder en/of naast de leiding kan ontstaan.
van de leiding mogelijk is moeten extra voorzieningen worden ge- troffen (bijvoorbeeld schroefankers).
Wanneer de leiding wordt gelegd in een omgeving waar opdrijven
x
1 ) Het ontwerppeil is de waterstand waarop de waterkerende konstrukties
moeten worden ontworpen; dit peil is voor veel wateren officiëel vastgesteld.
3.5. S t e r k t e b e r e k e n i n q
3.5.1
.
AlgemeenDe i n v l o e d van een l e i d i n g op h e t w a t e r k e r e n d vermogen van d e w a t e r k e r i n g en d e vervorming d i e , o . a . door zakking van d e w a t e r k e r i n g i n de l e i d i n g wordt t e w e e g g e b r a c h t , hangen van z e e r v e e l f a k t o r e n a f . Voor e e n k r u i s i n g met i n b e g r i p van d e v e i l i g - h e i d s z o n e s moet daarom e e n s t e r k t e b e r e k e n i n g worden v e r l a n g d , w a a r i n wordt u i t g e g a a n van gegevens d i e u i t e e n grondmechanisch onderzoek z i j n v e r k r e g e n "1 )
worden g e b r a c h t b e s t a a n u i t k r a c h t e n t e n gevolge van d e inwendige g a s d r u k en van t e m p e r a t u u r s v e r a n d e r i n g van d e l e i d i n g .
De u i t w e n d i g e b e l a s t i n g e n b e s t a a n u i t k r a c h t e n d i e h e t gevolg z i j n van h e t gewicht van d e bovenliggende grond, e i g e n gewicht van de l e i d i n g , o p w a a r t s e d r u k , u i t w e n d i g e w a t e r d r u k , v e r k e e r s b e l a s t i n g en d e i n v l o e d van o n g e l i j k m a t i g e z e t t i n g e n van d e ondergrond.
De inwendige b e l a s t i n g e n op d e l e i d i n g d i e i n r e k e n i n g moeten
3.5.2. Inwendige b e l a s t i n g e n
...
A. Inwendige o v e r d r u k1 . Een b e r e k e n i n g moet a a n t o n e n , d a t de druk d i e voor d e s t e r k t e - b e r e k e n i n g van h e t l e i d i n g g e d e e l t e i n de k r u i s i n g wordt aange- houden n i e t kan worden o v e r s c h r e d e n . H i e r b i j d i e n t ook op d r u k s t o t e n t e worden g e l e t . Het v e r d i e n t a a n b e v e l i n g a l l e l e i d i n g e n op d r u k s t o t e n t e berekenen.
B i j d e z e b e r e k e n i n g e n d i e n t r e k e n i n g t e worden gehouden m e t v e r k e e r d e m a n i p u l a t i e s m e t a f s l u i t e r s en h e t p l o t s e l i n g u i t - v a l l e n van een o f meer compressoren.
D e maximale drukverhoging kan berekend worden u i t ;
*
2 )1
1 k + 1
Ap =
-
4u
v-
waarin:Ap = maximale drukverhoging Au = s n e l h e i d c v e r a n d e r i n g k po = maximum b e d r i j f s d r u k po = de d i c h t h e i d van h e t g a s b i j maximum b e d r i j f s d r u k = i s e n t r o p e n e x p o n e n t , voor v e e l gassen = 1,4 2. De k r u i s e n d e l e i d i n g s t r e k k i n g d i e n t t e n a a n z i e n van d e inwendige d r u k s t e r k e r t e z i j n dan d e t e r r e i n s t r e k k i n g e n . D i t kan worden be- r e i k t door b i j de gegeven wanddikte d e m a x i m a a l t o e l a a t b a r e i n - wendige d r u k t e b e p a l e n voor d e l e i d i n g s t r e k k i n g e n i n h e t t e r r e i n en v e r v o l g e n s d e ontwerpdruk voor de k r i a i s i n g 20% hoger t e s t e l l e n .
1 ) B i j l e i d i n g e n van k l e i n e d i a m e t e r en g e r i n g e inwendige d r u k z a l h e t vaak
3E
m o g e l i j k z i j n een grondmechanisch onderzoek t e v e r m i j d e n en de b e r e k e n i n g t e b a s e r e n op de o n g u n s t i g s t denkbare b e l a s t i n g e n , zodat men e r t o c h zeker v a n kan z i j n , d a t d e t o e l a a t b a r e spanning i n d e buiswand n i e t wordt
o v e r s c h r e d e n .
2 ) Voor m o t i v e r i n g e n b e p e r k i n g van d e z e r e g e l z i e b i j l a g e
F.
3f- 7 -
B i j s t a l e n l e i d i n g e n kan men voor b e r e k e n i n g van de s t e r k t e i n de t e r r e i n s t r e k k i n g e n u i t g a a n van de " v l o e i d r u k " a l s b e z w i j k k r i t e r i u m . "1 )
Onder " v l o e i d r u k " wordt v e r s t a a n : de inwendige gasdruk p v l waarbij de t a n g e n t i ë l e spanning i n de buiswand de ge- g a r a n d e e r d e k l e i n s t e r e k g r e n s o v l zou b e r e i k e n (Voor de- f i n i t i e
Men kan deze druk berekenen met de formule
van de gegarandeerde k l e i n s t e r e k g r e n s z i e 3 . 5 . 4 ) .
U
w a a r i n t = de nominale wanddikte D,'= de u i t w e n d i g e d i a m e t e r D e ontwerpdruk voor de k r u i s i n g (behoudens de onder
Al
gevonden u i t k o m s t ) bedraagt dan:waarin: 2/3 = de g e b r u i k e l i j k e v e i l i g h e i d s - f a k t o r voor s t a a l t . o . v . v l o e i P v l = de v o l g e n s ( 1 ) berekende v l o e i - druk i n de t e r r e i n s t r e k k i n g 3. A l s h e t ( b . v . b i j b e s t a a n d e l e i d i n g e n ) r e d e l i j k e r w i j z e n i e t m o g e l i j k i s d a t de k r u i s i n g v o l d o e t a a n h e t g e s t e l d e onder (2),
zou men door h e t aanbrengen van betrouw3are drukbegrenzings- a p p a r a t u u r kunnen b e r e i k e n d a t d e d r u k b i j de k r u i s i n g h e t berekende maximum n i e t o v e r s c h r i j d t .
Het i s dan n o o d z a k e l i j k d a t d e l e i d i n g b e h e e r d e r t e n genoegen van de w a t e r k e r i n g b e h e e r d e r a a n t o o n t dat d e ontwerpdruk i n de k r u i s i n g n i e t kan worden o v e r s c h r e d e n . *2)
Aanbevolen wordt d a t een door de w a t e r k e r i n g b e h e e r d e r aange- wezen i n s t a n t i e ( o v e r h e i d s i n s t a n t i e o f o n a f h a n k e l i j k deskundig i n s t i t u u t ) c o n t r o l e b l i j f t u i t o e f e n e n zolhng de l e i d i n g i n b e d r i j f i s . Een c o n t i n u e r e g i s t r a t i e van de druk i n de l e i d i n g kan h i e r b i j een b e l a n g r i j k hulpmiddel z i j n .
% I ) B i j l a g e d r u k l e i d i n g e n kan een b e l a n g r i j k d e e l van de spanning worden v e r o o r z a a k t door g r o n d b e l a s t i n g en e i g e n gewicht van de l e i d i n g . D i t kan t o t gevolg hebben, d a t de l e i d i n g i n h e t t e r r e i n a l t i j d b i j een l a g e r e druk z a l bezwijken dan de d r u k , berekend v o l g e n s formule ( 1 ) . Deze l a g e r e druk mag dan i n d e b e r e k e n i n g worden ingevoerd.
Beheerders van w a t e r k e r i n g e n kunnen h i e r o v e r a d v i e s vragen a a n h e t Centrum voor Onderzoek Waterkeringen ( z i e I . I . )
.
B.
Temperatuur spanningenSpanningen t.g.v. temperatuurcveranderingen dienen te worden berekend.
Temperatuurspanningen kunnen b.v. optreden: a. bij verpompen van verwarmde gassen; b. bij vrijliggende leidingen
(zie
3.3.
) .Verscheidene in de sterkteberekeningen in te voeren grootheden in het bijzonder die volgen uit de grondgesteldheid,zijn nooit exact bekend. Daarom dienen de uit het grondmechanisch onderzoek afgeleide groot-
heden in de sterkteberekening met faktoren te worden vermenigvuldigd, of erdoor gedeeld, waarin de mate van onzekerheid tot uitdrukking komt.
De grootte van deze faktoren kan pas goed worden vastgesteld als ruime ervaring over het gedrag van leidingen in kruisingen is verkregen. Nu deze ervaring er nog niet is, kunnen onderstaande
faktoren als richtsnoer dienen. De beheerder van de waterkering is evenwel vrij, in bijzondere gevallen hiervan af te wijken, bijvoor- beeld wanneer de eigenschappen van de grond zeer goed bekend zijn, of wanneer deze eigenschappen bijzonder moeilijk zijn te bepalen.
Onzekerheidsfaktoren voor grondmechanische grootheden neutrale grondbelasting t.o.v. de gemiddelde
passieve grondbelasting t.o.v. de maximale ---_______L____________---
waarde 1 9 1
waarde 1 Y 3
zetting t.o.v. de gemiddelde waarde 1 Y 5
zetting t.o.v. de maximale waarde 1 3 3
beddingsconstante t.o.v. de gemiddelde waarde 1 9 1
gemiddelde waarde 1 Y2
de gemiddelde waarde 1 9 5
grondwrijving t.o.v. de gemiddelde waarde 1 9 4
evenwichtsdraagvermogen voor zand t.o.v. de evenwichtsdraagvermogen voor klei en veen t.o.v.
Bij de bepaling van de toelaatbare paalbelastingen zal de grondmechanisch adviseur gewoonlijk in zijn advies reeds met onzekerheden rekening hebben gehouden.
normale zetting grond verstaan.
In bovenstaande tabel wordt onder zetting slechts de
- 9 - Zakkingen t . g . v . g r o n d r o e r i n g b i j de u i t v o e r i n g en t . g . v . dynamisch g e d r a g van de l e i d i n g z i j n v o o r a l s n o g s l e c h t t e v o o r s p e l l e n . Daarom d i e n e n aan d e u i t v o e r i n g s w i j z e a a n g e p a s t e r e s e r v e s i n de c s n s t r u k t i e t e worden ingebouwd. x l ) B i j h e t c o n t r o l e r e n o f e e n b e s t a a n d e k r u i s i n g s c o n s t r u k t i e a a n de e i s e n v o l d o e t k a n , wanneer betrouwbare gegevens van de o p g e t r e d e n z e t t i n g e n b e s c h i k b a a r z i j n , d e o n z e k e r h e i d s f a k t o r voor d e z e t t i n g e n l a g e r worden g e s t e l d .
werken moet d e g r o o t s t e met d e b e t r e f f e n d e f a k t o r worden v e r - menigvuldigd en d e k l e i n s t e e r d o o r g e d e e l d .
I n d i e n b e l a s t i n g e n van v e r s c h i l l e n d e a a r d e l k a a r t e g e n -
3.5.4
T o e l a a t b a r e m a t e r i a a l s p a n n i n g e n...
De a l g e b r a ï s c h e som van de berekende spanningen i n r e s p . a x i a l e en t a n g e n t i ë l e r i c h t i n g t e n g e v o l g e van de meest ongun- s t i g e c o m b i n a t i e d i e kan o p t r e d e n van de a l d u s v a s t g e s t e l d e i n - en u i t w e n d i g e b e l a s t i n g e n mag nu n e r g e n s d e h i e r o n d e r aangegeven t o e l a a t b a r e spanning o v e r t r e f f e n .
dukt van d e b e r e k e n i n g s f a k t o r e n d i e i n o n d e r s t a a n d o v e r z i c h t z i j n vermeld en een " s c h a d e f a k t o r " . De s c h a d e f a k t o r d i e n t om d e t o e l a a t b a r e spanning t e b e p a l e n , a f h a n k e l i j k van de gevolgen van een doorbraak van de w a t e r k e r i n g . A l s r e g e l kan men voor d e z e s c h a d e f a k t o r een waarde k i e z e n d i e kan v a r i ë r e n van 1 t o t B e r e k e n i n g s f a k t o r e n ( o n g e r e d u c e e r d )
S t a a l
aan 2 / 3 van de gegarandeerde minimum r e k g r e n s van h e t m a t e r i a a l (berekend b i j nominale w a n d d i k t e ) . * 3 )
D e gegarandeerde minimum r e k g r e n s i s de m a t e r i a a l s p a n n i n g , waarbij na o n t l a s t i n g een b l i j v e n d e r e k o v e r b l i j f t
,
d i e g e l i j k i s aan 0,2% van de o o r s p r o n k e l i j k e m e e t l e n g t e .D e r e k g r e n s kan ook d e spanning z i j n , w a a r b i j onder b e l a s t i n g e e n t o t a l e r e k o p t r e e d t d i e g e l i j k i s a a n 0,5% van de oor- s p r o n k e l i j k e m e e t l e n g t e . ( m e e s t a l ruwweg " v l o e i g r e n s " genoemd). Bovengenoemde waarden d i e n e n b i j 20° C t e worden b e p a a l d .
Hiervoor mag n i e t meer dan
75%
van de b r e u k g r e n s worden inge- voerd.De t o e l a a t b a r e spanning moet worden v a s t g e s t e l d a l s pro-
3/4 *2)*
---
Voor s t a l e n l e i d i n g e n i s de t o e l a a t b a r e s p a n n i n g g e l i j k
x l ) B i j f u n d e r i n g op s t a a l z i j n g e v a l l e n bekend w a a r b i j t . g . v . zakkingen door g r o n d r o e r i n g b i j d e u i t v o e r i n g en dynamisch g e d r a g van d e l e i d i n g de berekende spanningen met 25% werden o v e r s c h r e d e n ( z i e b i j l a g e E ) .
"2) B e t r e f f e n d e de keuze van d e z e f a k t o r z i e b i j l a g e C.
*3) I n d i e n b e p a a l d e eigenschappen van h e t m a t e r i a a l z i j n v e r k r e g e n a l s g e v o l g van koud vervormen en de l e i d i n g boven 300° C wordt v e r h i t ( l a s s e n u i t g e z o n d e r d ) i s de t o e l a a t b a r e s p a n n i n g
Het staal zal aan bepaalde eisen t.a.v. de beperking van scheuruitbreiding moeten voldoen.
De
hiertoe vereiste materiaalspecificaties moeten door een onafhankelijk instituut worden goedgekeurd.Voor de eisen die overigens aan het materiaal moeten worden gesteld kan worden verwezen naar;
Ontwerpnorm
81091
(NEN
1091)
Veiligheidsvoorschriften voor Gastransportleidingen. x l )Giet ij zer
a. Grijs gietijzer is bros bij trek of buigtrek.
De toelaatbare spanning = 2/5 van de breukgrens.
b. Nodulair (ductile) gietijzer heeft wel een vloeitraj ect
.
De toelaatbare spanning = 1/2 van de breukgrens.Kunststoffen
Kunststofleidingen mogen niet op palen worden gefundeerd, om- dat hierbij te grote plaatselijke belastingen moeten worden opgenomen. Voor de toelaatbare spanning in enige thermoplastische kunst-
stoffen kan worden verwezen naar:
N.E.N.
2670
"Algemenerichtlijnen voor het toepassen van kunststofleidingen" en naar de keuringseisen van de vereniging van exploitanten van gasbe- drijven.
1. Keuringseisen voor buizen van ongeplasticeerd polyvinyl- chloride voor gasleidingen.
2. Keuringseisen voor buizen bestaande uit een mengsel van ongeplasticeerd polyvinylchloride en gechloreerd polyetheen
(PVC/CPE)
voor gasleidingen.3.
Keuringseisen voor buizen van polyetheen(PE)
van hoge dichtheid (hardPE)
voor gasleidingen.Leidingen van deze materialen dienen in verband met koudbros- heid vorstvrij te worden gelegd. Bij hogere temperaturen dan
20' C (verwarmde gassen b.v. vlak acht'er compressoren) moeten de toelaatbare spanningen worden verlaagd.
) Beheerders van waterkeringen kunnen hierover advies vragen aan het Centrum voor Onderzoek Waterkeringen
(zie
1.1.)-
11-
3
5.5.
Mater---
iaal-keuzeBij het toepassen van genoemde materialen moeten deze zodanige eigenschappen bezitten
,
dat een eventuele breuk zichniet ten gevolge van doorgaande scheurvorming over grote lengte uitbreidt.Stalen leidingen met gelaste verbindingen zijn algemeen bruik- baar. w l )
ring wordt toegepast, komen leidingelementen van nodulair gietijzer eveneens in aanmerking.
Ook voor leidingen van andere materialen worden in punt 3.5.4. toelaatbare spanningen genoemd. De technische ontwikkeling op dit gebied is snel. Momenteel hebben kunststoffen en grijs gietijzer echter nog eigenschappen, die voor toepassing in waterkeringen ongunstig kunnen zijn (zie
3.5.4.
) .Bij
ontwerp en uitvoering moet terdege met deze eigenschap- pen rekening worden gehouden.Bij niet al te grote zettingen, of als een paalfunde-
De toepassing van asbestcement moet worden ontraden. 3.5.6. Sterkte-eisen voor koppelingen
...
Er
moet grote aandacht worden geschonken aan de dicht- heid en treksterkte van de verbindingen van buiselementen. Het verdient aanbeveling trekvaste koppelingen toe te pas- sen. Voor relatief stijve elementen van gietijzer is het belangrijk dat enige hoekverdraaiing in de verbinding mo- gelijkis in
verband met mogelijke geringe zettingsver- schillen. De hoekverdraaiing moet binnen de door de fa- brikant genoemde, en door een bevoegde instantie gecon- troleerde toelaatbare hoekverdraaiing blijven.Bij
aan- sluiting van op staal gefundeerde buizen op een starre constructie in de dijk en de veiligheidszone dienen speciale flexibele koppelingen te worden toegepast.(deze overgang echter bij voorkeur buiten de veiligheids- zone, zie 3.6.2.).
3.6.
Bijkomende constructies3.6.1,
Kwelschermen, damwanden, etc....
Als de onderkant van de leiding nergens in de water- kering reikt tot boven het ontwerppeil, moet zijaworden voorzien van een of meer kwelschermen, die waterdicht met de leiding of met de mantelbuis, indien deze wordt toege- past, dienen te worden verbonden.
Wanneer de kruisingsconstructie wordt onderheid, moet extra aandacht aan de aansluiting van het kwelscherm op de buis worden geschonken, omdat de leiding mogelijke zettingen van het dijk-lichaam niet zal volgen.
3
1 )
Voor
zuurstofleidingen isin
verband met brandgevaar roestvrijDe afmetingen van h e t kwelscherm moeten zodanig z i j n , dat h e t w a t e r k e r e n d vermogen van de w a t e r k e r i n g door d e a a n l e g van de l e i d i n g n i e t wordt verminderd.
w a t e r k e r i n g een damwandconstructie a a n t e b r e n g e n , of dam- wanden d i e voor d e u i t v o e r i n g n o d i g waren t e l a t e n z i t t e n , en de l e i d i n g door e e n g a t i n de damwand t e v o e r e n . Deze damwandconstructie kan dan a l s een s o o r t vervangende water- k e r i n g worden beschouwd. A l s e x t r a m a a t r e g e l t e n behoeve van d e i n s t a n d h o u d i n g van de w a t e r k e r i n g kan n a m e l i j k worden g e ë i s t , d a t de damwand b e s t a n d i s t e g e n een z e k e r e o n t g r o n d i n g , d i r e c t voor o f a c h t e r d e wand, o n t s t a a n t e n gevolge van een l e k i n de l e i d i n g .
Tussen l e i d i n g en damwand moet een w a t e r d i c h t e a f s l u i t i n g worden a a n g e b r a c h t , d i e b i j f u n d e r i n g op s t a a l geen k r a c h t e n opneemt.
B i j een v r i j e k r u i s i n g van e e n l e i d i n g met e e n water- k e r i n g ( z i e punt 3.3) kan de w a t e r k e r i n g e x t r a worden be- schermd door d e z e onder de l e i d i n g o v e r e n i g e a f s t a n d t e be- k l e d e n .
I n v e e l g e v a l l e n z a l h e t a a n b e v e l i n g v e r d i e n e n i n de
3.6.2. A f s l u i t e r s , v e n t i e l e n , e t c .
---I---
Voor k r u i s i n g e n van g a s l e i d i n g e n m e t w a t e r k e r i n g e n moet d e m o g e l i j k h e i d b e s t a a n de l e i d i n g op een zodanige w i j z e af t e
s l u i t e n d a t h e t l e i d i n g g e d e e l t e i n d e w a t e r k e r i n g ( i n c l u s i e f h e t d e e l i n de v e i l i g h e i d s z o n e ) b i n n e n de k o r t s t m o g e l i j k e t i j d d r u k l o o s wordt.
De a f s l u i t e r s d i e n e n goed b e r e i k b a a r t e z i j n en door b i j v . een meetpaal d u i d e l i j k t e z i j n aangegeven. Hulpstukken e n appendages z o a l s a f s l u i t e r s , s p r u i t s t u k k e n , v e n t i e l e n , s p e c i a l e f l e x i b e l e koppelingen e. d. kunnen een d i s c o n t i n 6 i t e i t i n d e l e i d i n g vormen en d i e n e n daarom b i j voorkeur n i e t t e worden a a n g e b r a c h t i n h e t d e e l van d e l e i d i n g d a t t o t d e k r u i s i n g b e h o o r t ( i n c l u s i e f het d e e l i n de v e i l i g h e i d s z o n e ) .
3.6.3. Kathodische bescherming
...
S t a l e n l e i d i n g e n e n s t a l e n m a n t e l b u i z e n moeten i n d i e n h e t g e l e i d e n d vermogen van de grond d a a r t o e a a n l e i d i n g g e e f t k a t h o d i s c h worden beschermd ( z i e ook 4 . 3 . ) . Vreemde g e l e i d e r s , z o a l s damwanden z u l l e n van de werking van een k a t h o d i s c h e b e s c h e r - ming schade ondervinden. A l s v u i s t r e g e l kan v o l g e n s T . N . O . worden g e h a n t e e r d , dat b i j k l e i n e i n s t a l l a t i e s ( 2 Ampère) de a f s t a n d t u s s e n anodebedden en vreemde g e l e i d e r s m i n s t e n s 30 meter moet z i j n , t e r w i j l b i j g r o t e r e s t r o o m s t e r k t e n , b i j v o o r b e e l d 50 A
aan t e n m i n s t e 100 m moeten worden g e d a c h t . ( Z i e ook a a n h a n g s e l C van ontwerpnorm 81091 ( N E N 1091) V e i l i g h e i d s v o o r s c h r i f t e n voor G a s t r a n s p o r t l e i d i n g e n ) .
-
13-
3.6.4.
Mantelbuizen---
Het t o e p a s s e n van m a n t e l b u i z e n b i j een k r u i s i n g van e e n l e i d i n g e n een w a t e r k e r i n g i s i n h e t algemeen t e o n t r a d e n .
Nadelen b i j h e t g e b r u i k van m a n t e l b u i z e n kunnen z i j n :
a. de o n z e k e r h e i d d i e b e s t a a t o v e r h e t op d e j u i s t e p l a a t s komen van d e a f s t a n d h o u d e r s t u s s e n l e i d i n g en m a n t e l b u i s , waardoor d e w i j z e waarop de b e l a s t i n g van de m a n t e l b u i s op de l e i d i n g wordt overgedragen o n g u n s t i g e r kan z i j n dan i n d e b e r e k e n i n g e n
is
aan- genomen, t e r w i j l h e t b i j s t a l e n l e i d i n g e n n i e t i su i t g e s l o t e n d a t de m a n t e l b u i s t o c h nog e e n m e t a l l i s c h c o n t a c t maakt met de l e i d i n g , h e t g e e n c o r r o s i e t o t g e v o l g h e e f t ;
b. de m o e i l i j k h e d e n d i e h e t b l i j v e n d k a t h o d i s c h beschermen van de b i n n e n b u i s met z i c h meebrengt.
Hoofdstuk
4
: U i t v o e r i n g en b e h e e r4.1.
U i t v o e r i n gDe u i t v o e r i n g moet zodanig z i j n d a t a a n de u i t g a n g s - punten d i e a a n h e t ontwerp t e n g r o n d s l a g l i g g e n wordt
v o l d a a n , Deskundig t o e z i c h t b i j de u i t v o e r i n g i s n o o d z a k e l i j k . H e t b i j e e n k r u i s i n g t e v e r r i c h t e n g r a a f w e r k i n d e w a t e r k e r i n g moet z o v e e l m o g e l i j k worden b e p e r k t . U i t v o e r i n g door middel van b o r e n o f s p u i t e n moet e c h t e r n i e t worden t o e g e s t a a n .
Voor u i t v o e r i n g d o o r m i d d e l van p e r s e n wordt verwezen n a a r b i j l a g e
D.
H e t t i j d s t i p van u i t v o e r i n g van werken i n een w a t e r k e r i n g moet b u i t e n h e t j a a r g e t i j d e met v o o r de w a t e r k e r i n g o n g u n s t i g e omstandigheden worden gehouden, t e n e i n d e h e t r i s i c o b i j de u i t - v o e r i n g t e beperken en de k w a l i t e i t van h e t werk zo hoog m o g e l i j k op t e voeren. D e b u i z e n d i e worden g e l e g d behoren gekeurd t e z i j n door een o n a f h a n k e l i j k deskundig i n s t i t u u t opdat z e k e r i s d a t d e m a t e r i a a l e i g e n s c h a p p e n overeenkomen met w a t i n d e b e r e k e n i n g e n
i s aangenomen. A l l e l a s s e n i n s t a l e n l e i d i n g e n moeten r a d i o - g r a f i s c h worden o n d e r z o c h t .
De r e s u l t a t e n van d i t n i e t - d e s t r u c t i e v e onderzoek d i e n e n be- o o r d e e l d t e worden v o l g e n s d e m a a t s t a v e n genoemd i n ontwerp- norm 81091 (MEN 1091) V e i l i g h e i d s v o o r s c h r i f t e n voor G a s t r a n s - p o r t l e i d i n g e n .
4 . 2 . P r o e f b e l a s t i n g
Het t o t de k r u i s i n g behorende d e e l van de l e i d i n g ( i n c l u - s i e f h e t d e e l i n d e v e i l i g h e i d s z o n e ) moet n a aanaarden worden p r o e f b e l a s t door a f p e r s e n m e t water t o t minimaal 1,3 x d e o n t - werpdruk. B i j g e l a s t e s t a l e n l e i d i n g e n moet h e t b u i s m a t e r i a a l worden b e l a s t t o t zo m o g e l i j k 90% van z i j n gegarandeerde k l e i n s t e r e k g r e n s ( b e r e k e n d b i j nominale wanddikte).
4.3. C o n t r o l e en a l a r m e r i n g
I n de vergunning moeten ook d e volgende punten worden v a s t g e s t e l d .
N a h e t gereedkomen van de k r u i s i n g moet h e t g e h e l e werk nauw- k e u r i g worden beschreven ( d e h o r i z o n t a l e en v e r t i k a l e l i g g i n g moet worden gemeten).
D e l e i d i n g i n de k r u i s i n g moet h a l f j a a r l i j k s worden geïnspec- t e e r d , w a a r b i j ondermeer de e v e n t u e e l aanwezige k a t h o d i s c h e bescherming door een o n a f h a n k e l i j k i n s t i t u u t wordt gecontro- l e e r d ; de l i g g i n g van de 1 e i d i n g . w o r d t gemeten. H e t v e r d i e n t a a n b e v e l i n g b i j e l k e l e i d i n g t e c o n t r o l e r e n i n h o e v e r r e h e t gedrag van de l e i d i n g overeenkomt m e t de gemaakte z e t t i n g s - prognose ( o . a . door zakbaken d i e aan de b u i s z i j n b e v e s t i g d ) . Ook de a I c l u i t m i d d e l e n moeten h a l f j a a r l i j k s worden gecontro- l e e r d en beproefd.
I n d i e n d a a r t o e a a n l e i d i n g b e s t a a t kan men de wanddikte e n / o f de aanwezigheid van l e k k e n l a t e n c o n t r o l e r e n met e l e k t r o - magnetische, n u c l e a i r e , a k o e s t i s c h e o f andere d a a r t o e geëigende methoden.
moeten worden o v e r l e g d
w a t e r k e r i n g b e h e e r d e r een programma van t e nemen m a a t r e g e l e n op t e s t e l l e n d a t wordt gevolgd b i j e v e n t u e e l l e k k e n van h e t l e i d i n g g e d e e l t e d a t i n de w a t e r k e r i n g l i g t .
D e r e s u l t a t e n van de i n d i t a r t i k e l bedoelde i n s p e k t i e s D e b e h e e r d e r van de l e i d i n g d i e n t i n o v e r l e g m e t de
B i j l a g e A
B r e e d t e van de t e r r e i n s t r o o k l a n g s de w a t e r k e r i n g d i e o n g e s t o o r d moet b i i j ven.
De b r e e d t e van de l a n g s d e w a t e r k e r i n g g e l e g e n t e r r e i n - s t r o o k waar i n g e v a l van l e k van de l e i d i n g d e grond o n g e s t o o r d moet b l i j v e n , hangt af van g r o n d s l a g e n afmetingen van de water- k e r i n g .
de commissie e n i g e s t a b i l i t e i t s b e r e k e n i n g e n u i t g e v o e r d . D a a r b i j werd v e r o n d e r s t e l d d a t een homogeen d i j k l i c h a a m r u s t op een homo- gene ondergrond van h e t z e l f d e materiaal. Voor v e r s c h i l l e n d e grond-eigenschappen h e e f t men h e t o n g u n s t i g s t e ( c i r k e l v o r m i g e ) g l i j v l a k b e p a a l d . Men h e e f t dus o n d e r z o c h t i n welk g l i j v l a k d e verhouding van o p t r e d e n d e en t o e l a a t b a r e s c h u i f s p a n n i n g e n h e t g r o o t s t was. Vervolgens h e e f t men e e n z e l f d e b e r e k e n i n g u i t g e - v o e r d , waarbij werd v e r o n d e r s t e l d dat op v e r s c h i l l e n d e a f s t a n d e n van d e d i j k een o n t g r o n d i n g aanwezig was. Een o n t g r o n d i n g op een a f s t a n d u i t d e t e e n van de d i j k g e l i j k aan
4
maal d e hoogte van d e d i j k b l e e k de v e i l i g h e i d t e g e n a f s c h u i v i n g nagenoeg n i e t meer t e b e ï n v l o e d e n .s t a n d i g h e d e n , a f w i j k e n d van d i e waarvoor d e s t a b i l i t e i t s b e r e k e - ningen werden u i t g e v o e r d .
H e t Laboratorium voor Grondmechanica h e e f t op v e r z o e k van
D i t r e s u l t a a t g e l d t n a t u u r l i j k n i e t zonder meer onder om-
Afwijkende r e s u l t a t e n kunnen b i j v o o r b e e l d verwacht worden a. z e e r s l a p p e l a g e n i n de ondergrond voorkomen,
b. de s p a n n i n g s t o e s t a n d nog n i e t a a n d e b e s t a a n d e b e l a s - t i n g s t o e s t a n d i s a a n g e p a s t ¶
c. voortgaande d e f o r m a t i e s van de w a t e r k e r i n g o p t r e d e n , d. e e n s t e r k e omhooggerichte grondwaterstroming ( b i j -
v o o r b e e l d t e n gevolge van kwel) o p t r e e d t . wanneer :
I n d e r g e l i j k e a f w i j k e n d e g e v a l l e n i s voor h e t b e p a l e n van de b r e e d t e van d e o n g e s t o o r d t e l a t e n zone een grondmechanisch onderzoek n o o d z a k e l i j k ( t e n z i j b i j voorgaande onderzoeken i n d e z e l f d e omgeving voldoende gegevens z i j n v e r k r e g e n ) .
d i e n s t i g z i j n , n a m e l i j k om vast t e s t e l l e n o f de aangegeven waarde van
4
x d e hoogte van de w a t e r k e r i n g voor d e b r e e d t e van de v e i l i g h e i d s z o n e w e l l i c h t kan worden verminderd.u i t g e g a a n d a t de v e i l i g h e i d s c o ë f f i c i ë n t t e g e n a f s c h u i v i n g van h e t o n g u n s t i g s t e g l i j v l a k n i e t l a g e r wordt dan de c o ë f f i c i ë n t d i e voor de a a n l e g van d e l e i d i n g k r u i s i n g aanwezig was.
Een grondmechanisch onderzoek kan ook i n normale g e v a l l e n
B i j l a g e B
Ontgronding en grondverweking g a s l e i d h e ;
b i j l e k , breuk o f e x p l o s i e van een
I n h e t samengeperste g a s van een g a s t r a n s p o r t l e i d i n g i s een hoe- v e e l h e i d e n e r g i e aanwezig.
Deze e n e r g i e z a l b i j b r e u k van de l e i d i n g v r i j kunnen komen. D a a r b i j z a l een h o e v e e l h e i d grond kunnen worden w e g g e s l i n g e r d . Een g e d e e l t e van d e grondmassa v a l t i n de k r a t e r t e r u g , t e r w i j l een a n d e r g e d e e l t e een w a l om de k r a t e r vormt.
Door h e t u i t s t r o m e n d e g a s kan bovendien e r o s i e o p t r e d e n en kunnen o n t - g r o n d i n g s k u i l e n worden gevormd. D e g r o o t t e van d e ontgrondingen
is door h e t Waterloopkundig Laboratorium o n d e r z o c h t . *I )
.
werd d a a r t o e h e t l e k k e n van e e n l e i d i n g i n grond b e s t u d e e r d . D a a r b i j werden d e g r o n d s o o r t , h e t v o c h t g e h a l t e van de grond, det i j d s d u u r van u i t s t r o m e n , de druk i n de l e i d i n g , d e g r o o t t e en vorm v a n ' h e t l e k en d e p l a a t s g e v a r i e e r d .
U i t d e modelproeven i s gebleken d a t d e b r e e d t e van d e o n t g r o n d i n g t e n o p z i c h t e van de l e i d i n g a s a l s v o l g t kan worden aangegeven.
I n model (zie f i g . I ) . omhul lende
I
F i g . 1 ?41 ) Z i e r a p p o r t Waterloopkundig -Laboratorium "Ontgronding door gas- l e i d i n g b r e u k "
M
1136-
R
743- 2 -
Gatvorm: rond 1
/8
Breedte : GB = R ( W ) (
3
(i)
3
tl/4 ( driedimensionaal)Diepte : w < 2%
D
=3
d + gronddekking 2% i w .i5%
D = 40 R(w)d+
gronddekkingw
>5%
D =
D v 5 %
=1,6
d -b gronddekking als GB > bo Lengte : GL = 1/2 ( G B + bo) Gatvorm: spleet Breedte: GB =R(w).0,07
-3/5
(tweedimensionaal) Diepte : w<
5% D
= 40R
w >5%
D =1,6
d -I. gronddekking Lengte : GL = 1/2 (GB+
bo) als GB 5 bowaarin: GB = breedte van de kuil ten opzichte van de leidingas (zie fig. 1 )
GL = lengte van de kuil (zie fig. 1 )
R(w)=
een vochtafhankelijke constante (zie fig. 2)- y
= vochtgehalte in gewichtsprocenten droge stofI
= impulsflux van de straalD = diepte van de kuil d .= diameter van de buis
p = dichtheid van het uitstromende gas bij omgevingsdruk g = versnelling van de zwaartekracht
bo = breedte gatopening
t
=
tijdsduur erosieprocesDe grootste lengte GL (toe te passen in
3.1.)
moet worden aangehouden als totale afschuiving van de leiding uitgesloten is (b.v. bij stalen leidingen).De overgang van het tweedimensionale (spleet) stromingsbeeld naar het driedim.ensionale (rond gat )
.
Door het Waterloopkundig Laboratorium werd gevonden dat bij bepaalde spleet-afmetingen de ontgrondingen niet met behulp van de tweedimen- sionale theorie konden worden bepaald, terwijl ze ook niet als drie- dimensionaal konden worden beschouwd.
Er bestaat derhalve een overgangsgebied tussen de twee- en de drie- dimensionale theorie.
Uit de modelproeven is verder gebleken dat de grootte van de ont- grondingen kan worden benaderd met behulp van de overgangskromme a in fig.
3.
Welke van de genoemde theorieën moet worden toegepast bij bepaalde spleet-afmetingen in de leiding kan met deze overgangskromme worden bepaald.
Er
z i j n d r i e gebieden t e o n d e r s c h e i d e n : a. 2-dimensionaal i n d i e n )(= GB < 40R
(, w ) boG, kan met d e 2-dimensionale t h e o r i e b e p a a l d worden.
u
b. 3-dimensionaal i n d i e n )(=
(""-
'
*OoR w ) , b o
GB kan met de 3 - d i m e n s i o n a l e t h e o r i e b e p a a l d worden. c . overgangsgebied i n d i e n 406)(=+ 4200
R ( w .bo
D e afmetingen van d e g e ë r o d e e r d e k u i l b i j een s c h e u r i n h e t overgangs- g e b i e d kunnen berekend worden u i t :
Gatvorm: s p l e e t ( o v e r g a n g s g e b i e d )
B r e e d t e : D e b r e e d t e van d e k u i l kan e e r s t benaderd worden m e t ;
* 1/8 1 / 4
GB
b e p a a l d worden.
GB R(w) b, H i e r u i t kan een waarde voor
)(
=De j u i s t e b r e e d t e van d e k u i l kan dan gevonden worden door i n f i g . 3 v a n u i t h e t punt (x,1) een r e c h t e l i j n met r i c h t i n g s - c o ë f f i c i ë n t = 1
( 4 5 O )
t e t r e k k e n en h e t s n i j p u n t h i e r v a n m e t de g e t r o k k e n overgangskromme a t e b e p a l e n . D i e p t e : w<
5%:
D = 40 R ( w ) d + gronddekking w >5%: D =
Dw=5% GL = 1 / 2 (GB + b o ) Gg = b r e e d t e van de k u i l t e n o p z i c h t e van de l e i d i n g a s ( z i e f i g . 1 )GL
= l e n g t e van d e k u i l ( z i e f i g . 1 ) R ( w ) e e n v o c h t a f h a n k e l i j k e c o n s t a n t e ( z i e f i g . 2 ) w = v o c h t g e h a l t e i n g e w i c h t s p r o c e n t e n d r o g e s t o f =1 , 6
d+
gronddekking Lengte: w a a r i n : I = i m p u l s f l u x van de s t r a a l D = d i e p t e van d e k u i l d = d i a m e t e r van d e b u i s p = d i c h t h e i d van h e t u i t s t r o m e n d e g a s b i j omgevingsdruk g = v e r s n e l l i n g van d e z w a a r t e k r a c h t bo = b r e e d t e g a t o p e n i n g t = t i j d s d u u r e r o s i e p r o c e sH e t hangt van z e e r v e e l f a c t o r e n a f welke formule men z a l kunnen t o e - p a s s e n .
Men zal bij verschillende afmetingen en vormen van het lek met de gegevens van de leiding en omliggende grond, de compressor, etc. de maximale waarde van GB moeten bepalen.
Men kan uitgaan van de permanente stromingsituatie die zich na de breuk van de leiding zal instellen.
De tijdsduur waarover men de ontgrondingen zal moeten berekenen hangt in hoge mate,af van het leidingsysteem en zal van geval tot geval moeten worden onderzocht.
Bovengenoemde berekening vereist, evenals de bepaling van de ontwerp- druk conform 3.5.2.A 1 , een voldoende zekerheid dat de uitgangspunten ten aanzien van de leiding en de Leidingexploitatie niet worden ge- wijzigd. Indien de beschreven berekeningsmogelijkheid niet wordt be- nut, moet men uitgaan van de berekening zoals hieronder is aangegeven.
yereenvoudigde berekening
De vereenvoudigde berekening is gebaseerd op de volgende aannamen: 1. De toelaatbare uitbreidingsnelheid (Vuitbr.) van de ontgrondings-
kuil wordt gekozen.
Voorshands adviseert de commissie uit te gaan van
2, De formule voor de driedimensionale uitstroming wordt toegepast. m/ S
1
7200
Als maximum voor de breedte
GB
van de ontgronding ten opzichte van de leidingias voor alle richtingen van de gasstraal werd door het Waterloopkundig Laboratorium bij deze aannamen aangegeven:Diepte: w < 2%
:D=
' 3d+
gronddekking 2%<
w g 5%:D=
40
R(w) d 4 gronddekking w >5%
:D= Lengte: GL = 1/2 (GB + bo) als GB > boDw
=5%
= 1,6 d+
gronddekkingVoor het tijdsinterval dat voor het bereiken van de in 1 . genoemde uitbreidingssnelheid nodig is geldt tv = GR
R(w)
= een vochtafhankelijke constante (zie fig. 2)w , = vochtgehalte in gewichtsprocenten droge stof
GB
= breedte van de kuil ten opzichte van de leidingas (zie fig. 1 )GL
= lengte van de kuil (zie fig. 1 )I
D
d = diameter van de buis
P = dichtheid van het uitstromende gas bij omgevingsdruk
g = versnelling van de zwaartekracht
Vuitbr, = uitbreidingssnelheid erosiekrater = impulsflux van de straal
= diepte van de kuil
De in de berekening toe te passen impulsflux van de gasstraal dient gebaseerd te worden op de veronderstellingen, dat het gatoppervlak gelijk is aan de leidingdoorsnede en de maximale bedrijfsdruk in de leiding gehandhaafd blijft.
waarin:
&max
= de maximale massastroom per tijdseenheid, welke door de compressor kan worden geleverd en door de gatopening afgevoerd.I
p,
A
= oppervlak uitstroomopeningU = uitstroomsnelheid gas
= impulsflux van de straal
= druk in leiding bij stilstand (max. bedrijfsdruk)
-rc
= druk ter plaatse van de uitstroom-opening
= dichtheid van het gas ter plaatse van de uitstroom-opening.
p9c
P*
Opmerking 1. De maximale uitstroomsnelheid van het gas is gelijk aan de plaatselijke geluidsnelheid en bedraagt:
U%
-
-
a0V.+.
a. = de geluidsnelheid bij po en p o (ao )
p o = de dichtheid in de leiding bij stilstand
po = de druk in de leiding bij stilstand (max. bedrijfsdruk)
- 6 -
k = de verhouding van de soortelijke warmte bij constante druk en die bij constant volume.
Voor een bepaalde gassoort moet de bijbehorende waarde van k worden ingevoerd. Voor veel gassen is k gelijk aan 1,4.
2. De druk van het uitstromende gas ter plaatse van de uitstroom- opening volgt uit de relatie:
3.
De dichtheid van het uitstromende gas ter plaatse van de uit- stroom opening volgt uit de relatie:4.
Indien gerekend wordt in het M.K.S.-stelsel kan voor aardgas met k k 1.4, bij een temperatuur van ca 15' C de maximaal door de kompressor te leveren impulsflux bepaald worden uit: Imax =635
Qmax*
Waarin: Imax = de maximale haalbare impulsflux in N .
Qmax = de maximale massastroom per tijdseenheid, welke door de kompressor kan worden geleverd en door de gat-opening afgevoerd in kg/
De dimensie van de konstante
Door de breuk van de leiding zal in het gas een negatieve drukgolf ont staan.
De verhouding tussen de scheursnelheid en de snelheid van de ne- gatieve drukgolf bepaalt de sch'aurlengte en moet
zo
klein moge-lijk zijn (in ieder geval
<
I )Deze scheursnelheid is afhankelijk van de materiaaleigenschappen van de buis
(zie
3.5.4.).
Bij
constante snelheidsverhouding zal de scheurlengte afhankelijk zijn van de spanning t.g.v. de inwendige druk, welke derhalve zolaag mogelijk moet worden gesteld. (in ieder geval kleiner dan 2/3Gvl). Gronddeformaties t.g.v. horizontaal gerichte schikgolven bij explosie van een gasleiding kunnen aanleiding
en pakkingsdichtheidsveranderingen. Hiervan is een overspanning
in
geven tot korrelverschikkingenh e t p o r i ë n w a t e r h e t gevolg en d e r h a l v e v e r l i e s a a n d r a a g k r a c h t . De b e s t a a n d e t h e o r i ë n , d i e d e b r e e d t e aangeven van d e t u s s e n d e l e i d i n g e n d e w a t e r k e r i n g g e l e g e n t e r r e i n s t r o o k w a a r b i j b i j ex-
p l o s i e v r i j w e l geen v e r l i e s a a n d r a a g k r a c h t van d e ondergrond van d e w a t e r k e r i n g z a l o p t r e d e n , z i j n nog onvoldoende door p r o e f - nemingen g e t o e t s t . Algemene r i c h t l i j n e n z i j n d e r h a l v e n i e t t e geven. Van g e v a l t o t g e v a l moet worden o n d e r z o c h t o f d e g r o n d s l a g van
0.25 o .20 0.1 5
R
(u>) 0.1 0 0.05 0.00 , ó.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 d 5 5.0 ' a i V E R Z A D I G D NAT Z A N D , K L E I , VEENb l Z A N D W S 5 % BIJ EEN VOCHTGEHALTE Z A N D > 5.1. i L I N E A I R INTERPOLEREN Fig. 2
Fig. 3
indien: x
.=
4 0 2 - dimensionaalx
>
2 0 0 3- dimensionaal40
e
xe
200
x en y moeten samenvallen m e t a1 ! I , i " . . I . i i . a I i ' i , / ' I 1 < , . . i J ! I , I t " ! ' ! I ! ~I 1 1 , I / z , ' I ! i i i " , . , , i i I '
S p u i t e n , boren en p e r s e n van l e i d i n g e n door w a t e r k e r i n g e n
D e f i n i t i e s :
A. B i j s p u i t e n wordt d e , grond door een w a t e r s t r a a l losgemaakt en
B. B i j boren wordt een g a t gemaakt door een mechanisch w e r k t u i g .
C. B i j p e r s e n wordt een b u i s door h e t grondlichaam g e d r u k t , waar- m e t h e t w a t e r a f g e v o e r d .
De b u i s wordt d a a r n a i n h e t g a t a a n g e b r a c h t .
b i j de grond d i e i n d e b u i s g e r a a k t wordt v e r w i j d e r d .
Algemene v o o r d e l e n van deze methoden:
k e r i n g z i j n o o r s p r o n k e l i j k e s a m e n s t e l l i n g en eigenschappen s l e c h t s zeer p l a a t s e l i j k v e r l i e s t . D i t b e t e k e n t ook d a t de b u i s geen g r o t e zakkingen b e h o e f t t e d o o r s t a a n en d a t w e l l i c h t minder b o c h t e n behoeven t e worden a a n g e b r a c h t .
Er v i n d t zo w e i n i g m o g e l i j k g r o n d r o e r i n g p l a a t s , zodat de
water-Algemene n a d e l e n :
Men kan s l e c h t s c o n t r o l e u i t o e f e n e n op d e v o o r t g a n g van d e werk- t u i g e n i n d e grond, de w e e r s t a n d d i e ze ontmoeten e n d e grondverwij- d e r i n g ,
a l s boomstronken, s t u k k e n p u i n , oude b e s c h o e i ï n g e n e t c . kunnen e r n s t i g e m o e i l i j k h e d e n geven.
Rondom h e t p i j p g e d e e l t e d a t op zodanige w i j ze wordt aangebracht kunnen geen kwelschermen e . d . worden a a n g e b r a c h t .
I n h o m o g e n i t e i t e n van de grond en h e t voorkomen van voorwerpen
K w a l i t e i t van de u i t v o e r i n g :
Ad A : s p u i t e n
---
De h o e v e e l h e i d grond d i e wordt v e r w i j d e r d kan m o e i l i j k t o t een minimum worden b e p e r k t en onmogelijk worden g e c o n t r o l e e r d . B i j d e z e methode z u l l e n de grondwaterspanningen i n d e d i j k p l a a t s e l i j k worden v e r g r o o t
,
h e t g e e n g e v a a r l i j k kan z i j n voor d e s t a b i l i t e i t van de d i j k ,Ad B : Boren
---
De h o e v e e l h e i d grond d i e wordt v e r w i j d e r d kan worden b e p e r k t , m i t s :
-
d e c o h e s i e van d e grond voldoende i s ,-
Aan d e l a a t s t e voorwaarde wordt v o o r a l b i j boezemkaden n i e t voldaan.
C o n t r o l e op d e afmetingen van h e t geboorde g a t i s ook b i j deze methode v r i j w e l onmogelijk.
- 2 -
Ad C : P e r s e n
---
B i j een goede u i t v o e r i n g wordt b i j deze methode n i e t meer grond v e r w i j d e r d dan n o o d z a k e l i j k i s .
D e grond om de b u i s wordt m o g e l i j k nog enigermate v e r d i c h t , zodat een goede w a t e r d i c h t e a a n s l u i t i n g o n t s t a a t , i n d i e n de b u i s v o l l e d i g g l a d i s .
Aan de methode z i j n , ook b i j goede u i t v o e r i n g de volgende gevaren verbonden.
a. doorbraak van water n a a r de b u i s ,
b. de g r o t e k r a c h t e n , d i e b i j h e t p e r s e n moeten worden u i t g e o e f e n d , kunnen scheurvorming o f s t a b i l i t e i t s v e r l i e s veroorzaken.
I n h e t v e r l e d e n werd m e e s t a l e e r s t een onbeklede m a n t e l b u i s d o o r g e p e r s t , omdat de b e k l e d i n g b i j d o o r p e r s e n t o c h zou worden beschadigd. De t r a n s p o r t b u i s moet w e l worden b e k l e e d vanwege h e t g e v a a r van c o r r o s i e .
Er b e s t a a t t h a n s een b e k l e -
d i n g van p o l y e t y l e e n d i e b e s t a n d i s t e g e n d o o r p e r s e n . Gezien de n a d e l e n van m a n t e l b u i z e n ( z i e3 . 6 . 4 . ) ,
i s h e t dus h e t b e s t e , d e a l d u s b e k l e d e t r a n s p o r t b u i s z e l f door t e p e r s e n . Toepas s i n q : S p u i t e n en boren i s o n t o e l a a t b a a r i n w a t e r k e r i n g e n . B i j p e r s e n doen z i c h i n de p r a k t i j k b i j d e u i t v o e r i n g nog v e e l onzekerheden en gebreken voor. A l s omvangrijke voorzorgsmaat- r e g e l e n worden genomen, kunnen m e t p e r s e n wel goede r e s u l t a t e n worden v e r k r e g e n .Voor w a t e r k e r i n g e n waar geen r i s i c o van doorbraak t i j d e n s de
u i t v o e r i n g aanwezig i s , kan wanneer de g r o n d s l a g z i c h e r t o e l e e n t p e r s e n worden overwogen.
Zakkingen
I n d i e n voor een k r u i s i n g een f u n d e r i n g op s t a a l wordt t o e g e p a s t , vormen zakkingen een b e l a n g r i j k gegeven.
Z i j kunnen a l s v o l g t worden o n d e r s c h e i d e n :
1.
2.
3.
4.
zakkingen door c o n s o l i d a t i e van w a t e r k e r i n g en onderhoud a l s g e v o l g van e v e n t u e l e w i j z i g i n g van h e t d i j k p r o f i e l door opho- g i n g t . p . v . de k r u i s i n g en n a a s t e omgeving.
zakkingen t . g . v . h e t s e c u l a i r e f f e c t van i n h e t v e r l e d e n u i t g e - v o e r d e d i j ksverzwaring.
zakkingen t . g . v . de u i t v o e r i n g door g r o n d r o e r i n g ,
zakkingen t . g . v . de dynamische i n v l o e d van d e l e i d i n g op de om- r i n g e n d e grond onder i n v l o e d van f l u c t u a t i e s i n b e d r i j f c d r u k en t e m p e r a t u u r .
Ad I .
Deze zakkingen z i j n t h e o r e t i s c h t e benaderen en worden " z e t t i n g e n " genoemd.
-
Ad 2.Deze zakkingen z i j n n a a s t t h e o r e t i s c h e b e n a d e r i n g mede af t e l e i d e n
u i t de onderhoudservaringen van de w a t e r k e r i n g b e h e e r d e r en worden eveneens " z e t t i n g e n " genoemd.
-
Ad 3.
B i j d e b e p a l i n g van d e z e zakkingen s p e l e n d i e p t e en b r e e d t e van __.
d e o n t g r a v e n c . q . gebaggerde s l e u f e e n rol.
A. d i e p t e
---
I n verband met d e w e r k t o l e r a n t i e van d e d i v e r s e g r a a f - en bagger machines wordt een o v e r d i e p t e t o e g e p a s t , t e r w i j l een v l a k afgewerk- t e sleufbodem i l l u s o i r i s . Wordt de s l e u f smal gehouden, dan kan een zakking van " k l i n k p e r c e n t a g e x o v e r d i e p t e " worden aangenomen.
B.
b r e e d t e---
Wanneer b i j d e u i t v o e r i n g een b r e d e r e s l e u f o n t s t a a t dan onge- veer 2 x de b u i s d i a m e t e r gemeten o v e r d e t o p van d e b u i s , t r e e d t door v e r s c h i l i n k l i n k van de a a n v u l s p e c i e t . p . v . r e s p . n a a s t d e b u i s n e g a t i e v e k l e e f o p , waardoor d e zooldruk van de b u i s hoger wordt dan d e o o r s p r o n k e l i j k aanwezige k o r r e l d r u k m e t a l s gevolg " z e t t i n g " van d e o n d e r l i g g e n d e l a g e n met a l s a b s o l u u t maximum z i j n opgeheven en t e n gevolge daarvan de n e g a t i e v e k l e e f verdwenen )
.
k l i n k p e r c e n t a g e x b u i s d i a m e t e r " ( h e t k l i n k v e r s c h i l z a l dan n . 1 . I 1 z i j n Ad4.
I n t h e o r i e is h e t d e n k b a a r , d a t een k r u i s i n g s c o n s t r u c t i e door i n t e r - m i t t e r e n d e e x p a n s i e gepaard gaande m e t grondbreuk (d.w. z . o v e r s c h r i j - d i n g van maximaal l e v e r b a r e ( p a s s i e v e ) g r o n d b e l a s t i n g c . q . evenwichts- draagvermogen) i n d e grond b l i j v e n d van p o s i t i e v e r a n d e r t , omdatb i j grondbreuk i r r e v e r s i b e l e ( p l a s t i s c h e ) g r o n d d e f o r m a t i e s o p t r e - den. Over een e v e n t u e e l e f f e c t van d e z e a a r d i s momenteel n i e t s bekend.
Verwerking van de beschreven v e r s c h i j n s e l e n i n de s t e r k t e b e r e k e n i n q
-
" Z e t t i n g e n " dienen door de grondmechanisch a d v i s e u r t e worden b e p a a l d ( 1 en 2 ) . D e t o t a l e z e t t i n g e n moeten worden vermenig- v u l d i g d met de o n z e k e r h e i d s f a c t o r e n sub3.5.3.
a l v o r e n s i n de s t e r k t e b e r e k e n i n g t e worden ingevoerd.-
"Zakkingen" hangen m e e s t a l nauw samen met d e w i j z e vanu i t v o e r i n g en z i j n d e r h a l v e m o e i l i j k b i j h e t grondmechanisch onderzoek t e b e t r e k k e n ( m e t u i t z o n d e r i n g van
4 ) .
D e zakkingen ( 3 en
4)
kunnen op grond van de h u i d i g e p r a k t i j k - e r v a r i n g worden g e t a x e e r d op ca. 20 cm. ( b i j z o r g v u l d i g e u i t v o e r i n g ) .B i j onzorgvuldige u i t v o e r i n g (onnodig d i e p e o n t g r a v i n g e n ) z i j n zakkingen g e c o n s t a t e e r d . v a n meer dan
i
m.Voorshands a d v i s e e r t de Commissie b i j f u n d e r i n g op s t a a l u i t t e gaan van een z a k k i n g s v e r s c h i l van 10 cm. t e r v e r s t e r k i n g van h e t ( d e ) e v e n t u e l e z e t t i n g s v e r s c h i l ( l e n )
