ck cfek
Ministerie van Verkeer en Waterstaat Diiedoraat-Generaal Rijkswaterstaat
Inhoudsopgave
1 . INLEIDING ^ 2. KORTE BESCHRKIVING NATTE CONSTRUCTIEONDERDELEN 3
2.1 Filterconstructie ^ 2 . 2 Drempelconstructie ^ 2 . 3 Bodemverdediging ° 3. CONTRACTVORMING ^ 3.1 Historie ^ 3 . 2 Evaluatie 4 . TECHNIEK ^ 4 . 1 Inleiding ° 4 . 2 O n t w e r p - e n uitvoeringsproces filter drempelblokken 8
4 . 2 . 1 Ontwerp aanbiedingsfase 8
4 . 2 . 2 Basisontwerp ^ 4 . 2 . 3 Detailontwerp
4 . 2 . 4 Uitvoeringsproces filter 13 4 . 3 Beschrijving ontwerp- en uitvoeringsproces drempelblokken . . 21
4 . 3 . 1 Algemeen
4 . 3 . 2 Ontwerp aanbiedingsfase 2 1
4 . 3 . 3 Basisontwerp 2 2 4 . 4 Detailontwerp • • • 2 7
4 . 5 Beschrijving plaatsingsproces drempelblokken 2 8
4 . 5 . 1 Beschrijving werkzaamheden 2 8
4 . 5 . 2 Positioneringseisen 2 8 4 . 5 . 3 Uitvoeringeisen 2 9 4 . 5 . 4 Uitladen en transport drempelblokken 2 9
4 . 5 . 5 Oppakken drempelblokken van transportponton 3 0 4 . 5 . 6 Surveysysteem
4 . 5 . 7 Plaatsingsprocedure dempelblok 3 2 4 . 5 . 8 Gerealiseerde posities • • 3 4
4 . 6 Beschrijving ontwerp- en uitvoeringsproces bodemverdedi¬
ging l l 4 . 6 . 1 Ontwerp aanbiedingsfase
4 . 6 . 2 Basisontwerp 3 6 4 . 6 . 3 Detailontwerp bodemverdediging 4 2
Natte Werken Mei 1995 Evaluatie S V K W D. de Wilde 5 KWALITEITSBORGING 4 7 5.1 Projektmatige aanpak 4 7 5.2 Kwaliteitszorgsysteem 4 8
5.3 Enige ervaringen bij het werken onder kwaliteitsborging 4 9
6 ROLLENSPEL TOETSENDE OPDRACHTGEVER 5 2
6.1 Rolverdeling 5 2 6.2 Werkwijze 5 3
6.2.1 Rollen bij het ontwerp van de natte constructies 5 4
6.2.2 Rollen bij de uitvoering 5 4 6.3 Ervaringen en Aanbevelingen 5 5
1 . INLEIDING
Het projekt Stormvloedkering Nieuwe Waterweg (SVKW) is een projekt van de Bouwdienst Rijkswaterstaat (RWS), uitgevoerd in o p d r a c h t van de Direktie Zuid-Holland.
Het o n t w e r p en de uitvoering van dit unieke projekt is in handen van een speciaal voor dit projekt opgerichte aannemerscombinatie, te w e t e n de Bouwcombinatie Maeslantkering (BMK)
Het projekt onderscheidt zich van de gebruikelijke projekten v a n RWS, doordat de kwaliteitsborging door de opdrachtnemer plaatsvindt en v a n w e g e het feit dat niet alleen de b o u w , maar ook het o n t w e r p " v o o r rekening" komt van de aannemer, (ontwerp- en bouwovereenkomst)
Voor de constructieonderdelen "filter onder de drempelblokken" en
"bodemverdediging" is, ter beperking van het opdrachtnemers-risico, een uitzondering gemaakt. Bij de onderhandelingen, in het kader v a n overeen-komst BD001B, zijn deze constructieonderdelen als verrekenbare posten o p g e n o m e n .
Dit artikel beschrijft per projektfase de ontwikkeling van het o n t w e r p en de realisatie v . w . b de bovengenoemde constructieonderdelen, incl. de drempelconstructie. Deze bovengenoemde " n a t t e " deelproducten van de Stormvloedkering zijn eind 1 9 9 4 gereed gekomen.
Naast een beschrijving van de technische aspecten w o r d t tevens Ingegaan op de opgedane ervaringen m.b.t de contractvorm, kwaliteitsborging en het rollenspel van de toetsende opdrachtgever.
Hieraan vooraf w o r d t allereerst een beknopte beschrijving gegeven van de hier bedoelde constructieonderdelen. Voor een overzicht van deze " n a t t e " onderdelen w o r d t verwezen naar de bijlagen 1 en 2 .
2 . KORTE BESCHRIJVING NATTE CONSTRUCTIEONDERDELEN
2.1 Filterconstructie
Als gevolg van het grote verval over de sectordeuren, bij z o w e l een sluitende, openende, als een gesloten kering, treedt ter plaatse en in de direkte omgeving van de drempel een grondwaterstroming o p . O m ervoor te zorgen dat, als gevolg van deze belasting, het bodemmateriaal op z ' n plaats blijft, bevindt zich een filterconstructie onder en in de direkte
Natte Werken Mei 1 9 9 5
Evaluatie S V K W D. de Wilde
omgeving van de drempelblokken. Deze constructie bestaat uit een aantal lagen granulair materiaal, die qua gradering van onder naar boven o p l o o p t van fijn naar grof. De gradering van deze verschillende filtermaterialen is zodanig op elkaar afgestemd dat het geheel geometrisch dicht is onder alle voorkomende belastingsituaties. Geometrisch dicht w i l zeggen, dat het fysisch onmogelijk is dat transport van basis- en filtermateriaal o p t r e e d t door openingen in het filter- en toplaagmateriaal, ongeacht de g r o o t t e en richting van de hydraulische belasting.
De constructie heeft als primaire functie: het vormen v a n een stabiele fundatie voor de betonnen drempelblokken waarop de sectordeurkering in afgezonken toestand wordt af gesteund.
Het filter v o r m t de overgangsconstructie tussen het bestaande b o d e m -materiaal van de Nieuwe Waterweg en de drempelblokken, en is als zodanig aangelegd in een gebaggerd cunet in de bodem v a n de N i e u w e W a t e r w e g .
2 . 2 Drempelconstructie
Ter plaatse van de af te zinken deuren zijn op het bovengenoemde filter, grote betonnen drempelblokken aangebracht.
Hierop w o r d e n bij het keren van het water de deuren afgezonken en voorgespannen. Dit drempelblokkensysteem w o r d t gevormd door een groot aantal op zichzelf staande betonnen drempelblokken, die zodanige afmetingen (gewicht) hebben, dat ze onder alle voorkomende belastingge-vallen stabiel zijn.
De drempel heeft als belangrijkste functies:
* Het vormen van een vlakke ondergrond en fundatie voor de kerende w a n d , die via fenders op de drempelblokken w o r d t afgesteund; * Het beperken van de lek bij een gesloten kering;
* Het vasthouden van de toplaag van het filter waarop de blokken staan gefundeerd.
De drempelblokken staan verdeeld over twee cirkelbogen op het v l a k k e deel van de filterconstructie en worden aan weerszijden ingesloten door de zware breuksteensorteringen van de bodemverdediging.
De bovenzijde van de drempelblokken bevindt zich op een gemiddeld ni-veau van N.A.P. - 1 7 . 0 0 m.
2 . 3 Bodemverdediging
Aangezien bij het sluiten en het openen van de kering grote stroomsnelhe-den optrestroomsnelhe-den, worstroomsnelhe-den over grote afstanstroomsnelhe-den vanuit de deuren stromings-drukken uitgeoefend op de ondergrond. Om deze krachten te kunnen weerstaan, en de bodem te beschermen tegen overmatige erosie, is aansluitend aan de drempel, de bodem vastgelegd door middel v a n een bodemverdediging. Deze bodemverdediging, die in z'n geheel o p g e b o u w d is uit verschillende lagen en sorteringen granulair materiaal, heeft t o t doel o m onder alle omstandigheden de bodem voor en achter de kering te beschermen tegen erosie. Zodoende w o r d t de stabiliteit van de aangrenzende grondkerende constructies, de drempel en de overige c o n -structieonderdelen verzekerd.
De verdediging bevindt zich aan weerszijden van de drempelconstructie en heeft een zodanige lengte dat de ontgrondingen aan de randen beperkt van omvang blijven.
Natte Werken Mei 1 9 9 5 Evaluatie S V K W D. de Wilde 3 . CQNTRACTVORMING 3 . 1 Historie
Nadat aangetoond was dat de SVKW technisch en economisch verant-w o o r d verant-was, is aan een vijftal aannemerscombinaties gevraagd een ont-w e r p voor een SVKW te maken met een prijsaanbieding voor de realisatie en het onderhoud.
Na een eerste selectieronde, waarin één van de combinaties afviel, kregen de overgebleven combinaties de gelegenheid hun o n t w e r p e n aan t e passen. Op grond hiervan bleven nog twee aanbiedingen over, die volde-den aan de kwalificatie "technisch en financieel" acceptabel.
Beide aanbieders, de BMK en NIWAS, werden vervolgens gevraagd de ontwerpen verder uit te werken en hiervoor een aangepaste aanbieding te doen. Deze ontwerpen w a r e n , in vergelijking met de eerder gedane aanbiedingen, aanzienlijk duurder. Om financiële redenen zijn met de BMK verdere besprekingen gevoerd om na te gaan in hoeverre zijn aanbieding alsnog aanvaardbaar kon w o r d e n gemaakt. Deze onderhandelingen v o n d e n plaats onder hoge tijdsdruk.
Eén van deze besluiten was het weglaten van de in- en uitlaatschuiven in de sectordeuren en het verlagen van de kerende hoogte van de s e c t o r d e u -ren.
Herverdeling van de door beide partijen te dragen risico's heeft, als gevolg van bovengenoemde aanpassingen, geresulteerd in het verrekenbaar stellen van de filterconstructie en de bodemverdediging.
Het aangepaste o n t w e r p van deze onderdelen is als zodanig onderdeel en basis geworden van de overeenkomst. Voorts zijn als gevolg hiervan de volgende bepalingen in de overeenkomst opgenomen:
* Afwijkingen in hoeveelheden, als gevolg van o n t w e r p a a n p a s s i n g e n , die volgen uit nader uit te voeren onderzoek, zullen w o r d e n ver-rekend op basis van verrekenbare hoeveelheden in t h e o r e t i s c h profiel;
* Indien de totaal te verwerken hoeveelheid granulair materiaal m e t meer dan 15 % a f w i j k t van de overeengekomen hoeveelheden, is herziening van de verrekenprijs bespreekbaar;
* Omrekening van theoretische hoeveelheden naar praktische hoe-veelheden vindt plaats op basis van een omrekeningsfactor van 1.8 voor grof grind en breuksteen, 2.0 voor fijn grind en 1.7 v o o r fosforslakken.
Voorbereidingsaktiviteiten in de vorm van grondonderzoek, model-onderzoek en riviermorfologie zijn voor rekening van RWS;
Ontwerp en begeleiding van het uit te voeren onderzoek vindt plaats op basis van 50/50-inbreng door RWS en BMK.
3 . 2 Evaluatie
Ten behoeve van de dimensionering van de bodemverdediging en het filter, vóór de situatie met schuiven, heeft destijds op ruime schaal drie-en t w e e dimdrie-ensionaal modelonderzoek plaatsgevonddrie-en.
Het alternatief "weglaten schuiven" en "verlagen van de kerende h o o g t e " is door de BMK pas aangedragen tijdens de contractonderhandelingen. Na een " g r o v e " beoordeling van de haalbaarheid, en de consequenties hiervan voor de betreffende " n a t t e " constructieonderdelen, is deze aanpassing v r i j w e l onmiddellijk door RWS aanvaard.
Gezien de tijdsdruk, en de noodzaak tot een financiële besparing, is veel te lichtzinnig omgegaan met de risico's, die dit met zich meebracht voor het o n t w e r p van de bodemverdediging en het filter. De dimensionering van deze onderdelen heeft plaats gevonden onder grote tijdsdruk en de hydraulische randvoorwaarden en sterkteparameters zijn als geschatte waarden in- gevoerd.
De kostprijs van de bodemverdediging en het filter t . o . v . het " c o n t r a c t o n t -w e r p " is uiteindelijk veel hoger uitgevallen.
Hier is dus duidelijk sprake geweest van een onderschatting van de "last m i n u t e " ontwerpwijzigingen. Met name de tijdsdruk en de noodzaak t o t een financiële besparing zijn hier debet aan geweest. Er is veel te gemak-kelijk verondersteld dat deze risico's te overzien w a r e n .
V o o r t s is, m.b.t de bovengenoemde constructieonderdelen, opgenomen dat de BMK ontwerpverantwoordelijk blijft en dat de RWS v e r a n t w o o r d e -lijk is voor het uit te voeren modelonderzoek en de verificatie van het o n t w e r p . Aangezien modelonderzoek als ontwerpmethode geaccepteerd w a s , is als gevolg van steeds veranderende randvoorwaarden (deurvorm), veel modelonderzoek nodig gebleken.
Door het bovenstaande is een zwaarder accent op de bijdrage v a n RWS gelegd, waarbij steeds gewaakt moest worden dat RWS niet onevenredig veel werkzaamheden moest verrichten.
Natte Werken Mei 1995 Evaluatie S V K W D. de Wilde 4 . TECHNIEK 4 . 1 Inleiding
In dit hoofdstuk w o r d t het techniekgedeelte van de " n a t t e " c o n s t r u c t i e o n -derdelen: filter, drempelblokken en bodemverdediging beschreven. Voor de betreffende constructieonderdelen w o r d t allereerst het ontwerpresultaat uit de aanbiedingsfase beschreven en vervolgens w o r d t ingegaan op het basis-, het detailontwerp en de uitvoering.
4 . 2 Ontwerp- en uitvoeringsproces filter drempelblokken
4 . 2 . 1 Ontwerp aanbiedingsfase
Het filterontwerp, zoals in eerste instantie aangeboden werd vóór de "last minute" ontwerpwijzigingen, bestond uit een geometrisch dicht drielaags granulair filter.
Ter vereenvoudiging van het filter (kostenbesparing) is destijds gekozen voor het beperken van de sterkte. Dit impliceerde, het accepteren v a n enig transport van filtermateriaal over de levensduur van de kering en dus een extra zetting van de drempelblokken in zowel absolute als relatieve zin. Volgens de BMK kon deze extra zetting gecorrigeerd w o r d e n door meerde-re kemeerde-ren de fenders onder de deumeerde-ren uit te vullen en te kontramallen. Op basis van deze ontwerpfilosofie en geschatte hydraulische randvoor-waarden, heeft dit geresulteerd in een tweelaags granulair filter, volgens onderstaande o p b o u w :
* Eerste filterlaag van grind 0-32 mm met een laagdikte van 1.00 m. * Tweede filterlaag (toplaag) van breuksteen 6 0 - 1 5 0 m m met een
laagdikte van 0 . 5 0 m.
* Gemiddeld aanlegniveau toplaag filter N.A.P. - 2 1 . 1 5 m.
* Gemiddeld baggerniveau cunet N.A.P. - 2 2 . 6 5 m, met een aanleg-breedte van 6 0 . 0 0 m.
4 . 2 . 2 Basisontwerp
Voor de dimensionering van het filter was het allereerst noodzakeli|k onderzoek te doen naar de volgende fenomenen:
a. Verhangberekening filter;
b. Stabiliteitsrelatie tussen toplaagmateriaal en spleet drempelblokken; c. Bouwfasebelasting in relatie t o t stabiliteit van het filter- en
toplaag-materiaal;
ad. a. Deze berekeningen waren nodig om op basis van de belasting op en in het filter een keuze te kunnen maken voor w a t betreft het filter-principe. Hiervoor is het mathematisch rekenmodel DIANA/GROWA gebruikt. De berekeningen zijn uitgevoerd voor een drempelblokken-systeem met dwars- en langsvoegen. De belangrijkste conclusies uit dit onderzoek waren;
De optredende verhangen waren betrekkelijk ongevoelig voor variaties in de laagdikten en doorlatendheid van het filter; Het potentiaalverloop in het filter werd in belangrijke mate bepaald door de aanstroomweerstand van de spleet tussen de blokken;
De sterke contractie t.p.v. de langsvoeg leidde t o t extreme verhangen t o t orde grootte van 2 0 0 % .
ad.b. Ter bepaling van de stabiliteitsrelatie tussen het toplaagmateriaal van het filter en de spleet tussen de blokken is fysisch modelonder-zoek uitgevoerd (Q 1 6 1 1 ) . Tevens is in dit ondermodelonder-zoek het e f f e c t na-gegaan van een onvlakke toplaag (hoogte top-dal) in relatie t o t horizontaal transport van toplaagmateriaal onder het drempelblok. Voor beide fenomenen is de volgende relatie gevonden; een max. spleetbreedte tussen en een vertikale spleet onder de blokken van 1 . 3 * D 5 0 van het toplaagmateriaal. Onder de D 5 0 w o r d t verstaan; de korreldiameter van het materiaal waarbij 5 0 g e w i c h t s p r o c e n t v a n de korrels van de sortering een kleinere diameter heeft.
Om de gevoeligheid v a n het ontwerp voor bovenstaande mechanis-men te beperken, is besloten t o t het toepassen v a n een toplaag met een relatief grote D 5 0 , gekozen is voor de breuksteensortering 1 0 / 6 0 k g .
Uit het bovenstaande blijkt dat hoge eisen moesten w o r d e n gesteld aan de vlakheid van de toplaag. Aangezien een vanaf de waterlijn gestorte laag niet aan deze eisen zou voldoen, is besloten een prototype-proef uit te voeren om de relatie te kunnen bepalen
Natte Werken Mei 1 9 9 5
Evaluatie S V K W D. de Wilde
tussen het vlakproces en de te bereiken vlakheid. Dit onderzoek is uitgevoerd op ware grootte met een vlakbalk, voorzien van t a n d e n , op zowel een schoon als een ingezand bed van breuksteen 1 0 / 6 0 kg. De resultaten waren zodanig positief dat op basis hiervan besloten is de toplaag over een breedte van 3 0 meter te vlakken volgens dit principe.
ad. c. Met het mathematische model "DUCT" is de stroomsnelheidsverdeling in het filtercunet berekend. Op basis van deze b o u w f a s e b e -lastingen is de benodigde stabiliteit van de verschillende filter- en toplaagmaterialen beschouwd.
Het principe van een transportfilter werd in deze fase spoedig achterhaald. De grote verhangbelasting in het filter, de onzekerheid voor w a t betreft de toegepaste transportrelatie en het feit dat de deuren t o c h heel gevoelig bleken te zijn voor ongecontroleerde zettingen van de drempelblokken, w a s aanleiding om te kiezen voor een geometrisch dicht filter.
De belangrijkste randvoorwaarden voor de dimensionering van het filter w a r e n ;
* De karakteristieke korrelafmetingen van het basismateriaal;
* Een maximaal baggerniveau van het filtercunet van N.A.P. - 2 2 . 5 0 m dit i.v.m. de stabiliteit van de grondkerende constructies;
* Een gemiddeld drempelniveau van N.A.P. - 1 7 . 0 0 m en een blokdik-te van 3.20 m, dit beblokdik-tekende een gemiddeld aanlegniveau van de toplaag van N.A.P. - 2 0 . 2 0 m. en een beschikbare c o n s t r u c t i e v e hoogte van het filterpakket van 2.25 m;
* Een toegestane horizontale spleet tussen en een vertikale spleet onder de blokken, leverde een toplaagsortering op van breuksteen
1 0 / 6 0 k g .
Binnen deze randvoorwaarden moest een geometrisch dicht filter w o r d e n gedimensioneerd, w a t een vierlaags filter heeft opgeleverd, zoals onder-staand is weergegeven:
* Eerste filterlaag van grind/zand 0.5-5 m m , met een laagdikte v a n 0 . 5 0 m;
* Tweede filterlaag van grind 3.5-35 m m , met een laagdikte v a n 0 . 5 0 m;
* Derde filterlaag van breuksteen 3 0 - 1 4 0 m m , met een laagdikte v a n 0 . 5 0 m;
* Toplaag filter van breuksteen 1 0 / 6 0 k g , met een laagdikte v a n 0 . 7 5 m.
Voor de samen te stellen sorteringen (eerste drie filterlagen) is een toleran-tieband van + / - 14 % rond het gemiddelde aangehouden. Onduidelijk w a s het, en is het nog steeds, of de gebruikelijke filterregels toegepast mogen w o r d e n op de onder- c.q bovengrens of op het gemiddelde van de zeef-kromme.
Uiteindelijk is voor de volgende veilige benadering gekozen:
Voor het verhoudingsgetal (D15/d50) m.b.t. de zanddichtheid is uitgegaan van een bovengrens van u + 1 4 % (absolute bovengrens) voor de D l 5 v a n het bovenliggend filtermateriaal en van een ondergrens van u-7% voor de d 5 0 van het onderliggende materiaal.
Voor het criterium waterdoorlatendheid is gerekend met de gemiddelde waarden van D l 5 van de opeenvolgende materialen.
Een doorsnede van de filterconstructie is weergegeven op bijlage 3.
4 . 2 . 3 Detailontwerp
Na een langdurig proces van studie, onderzoek en discussie is het boven-genoemde basisontwerp t o t stand gekomen. Voordat met het detail-o n t w e r p werd begdetail-onnen, is het basisdetail-ontwerp getdetail-oetst ddetail-odetail-or een speciaal voor dit doel samengesteld reviewteam. Naar aanleiding van hun opmer-kingen t.a.v. een aantal relevante uitvoeringstechnische aspecten en als gevolg van het veel duurder geworden o n t w e r p is besloten een bijeen-komst "op de hei" te beleggen. In deze tweedaagse bijeenbijeen-komst is, door specialisten van RWS, BMK en externe deskundigen, het basisontwerp op o n t w e r p - en uitvoeringstechnische aspecten geëvalueerd. Naast het granulaire concept zijn tevens de ondergenoemde ontwerpvarianten beoordeeld en gewogen:
* Filter opgebouwd uit een duurzaam geotextiel afgedekt met t w e e lagen granulair materiaal;
* Verpakt filter (filtermat Oosterscheldekering, verpakte bitumenmat volgens het principe van de Lievkenshoektunnel en de gabionoplos-sing) afgedekt met een toplaag van breuksteen
1 0 / 6 0 k g .
Vooraf aan de uiteindelijke beoordeling en weging zijn deze drie varianten geïnventariseerd o p :
* Relevante ontwerpaspecten;
* Uitvoeringsfilosofie en -methodiek; * Risico's en onzekerheden.
Natte Werken Mei 1995
Evaluatie S V K W D. de Wilde
Voor de onderlinge beoordeling van de beschouwde varianten zij'n de volgende criteria toegepast:
* Robuustheid o n t w e r p ;
* Mate van hinder uitvoeringsmethodiek aan scheepvaart; * Storingsgevoeligheid;
* Keuren ( meten, w e t e n , procescontrole); * Technologie (ontwikkeling + ontwikkeltijd); * Eenvoud uitvoering + risico's;
* Onzekerheden (wat weten w e niet).
De onderlinge beoordeling en weging op zekerheden, risico's en onzeker-heden, leverde een hoogste score op voor de granulaire oplossing. Voor w a t betreft de kosten k w a m deze variant op een t w e e d e plaats. De relatieve totaalscore van deze variant was aanleiding definitief t e kiezen voor de granulaire oplossing.
In de detailleringsfase is het basisontwerp verder uitgewerkt, waarbij' de benodigde breedte, laagdikte en opleverniveau's van de verschillende lagen definitief zijn vastgesteld.
De hieruit voortgekomen eisen zijn uitvoerig beschouwd in relatie t o t de maak- en meetbaarheid van de constructie. Hiervoor is allereerst een uitvoeringsfilosofie vastgesteld, die aangaf hoe vanuit de eisen gekomen kon worden t o t een uitvoeringsmethodiek. Deze filosofie luidde als v o l g t :
* De verschillende lagen één voor één in z'n geheel aanbrengen, zodat één werkfront w o r d t gecreëerd;
* De eerste en tweede filterlaag, in verband met o n t m e n g i n g en uitspoeling, geconditioneerd aan te brengen middels de d i f f u s o r m e -thode;
* Derde filterlaag en toplaag te storten vanaf de waterlijn onder geconditioneerde omstandigheden;
* De onderste t w e e filterlagen aanbrengen met een zekere over-hoogte, zodat verstoring van de lagen plaatsvindt in het later te verwijderen materiaal;
* De derde filterlaag en de toplaag vlakken met behulp van een vlak-balk. Eventueel sediment verwijderen door middel van j e t t e n met een lucht/watermengsel;
* Om aan de minimum laagdikteeis te kunnen voldoen uit te gaan van een praktische laagdikte van de filterlagen van 0 . 5 0 m en v a n de toplaag van 0.75 m;
* Overhoogte, in verband met de te v e r w a c h t e n zetting van de constructie, compenseren op het aanlegniveau van de t o p l a a g .
Vanwege het feit dat het filter één van de meest kritische onderdelen van de constructie is en dat de kwaliteit van de te realiseren produkten niet enkel aan te tonen is door middel van produktmetingen, is in deze fase tevens uitgebreid onderzoek gedaan naar de vervaardigingsprocessen. Analyse van deze processen naar de invloed van de procesparameters en -eigenschappen op de kwaliteit van het te realiseren product, w a s nodig o m op basis van procescontrole in combinatie met produktcontrole de kwaliteit aan te kunnen tonen. In het hoofdstuk kwaliteit w o r d t hier nader op teruggekomen.
T o t slot is deze fase afgesloten met een "deelkwaliteitsplan p l u s " . In dit document zijn de eisen en specificaties verwoord evenals de uitvoerings-methodieken, procesbeschrijvingen, meetmiddelen met meetnauwkeurig-heden, beschrijving van het in te zetten materieel, storingsanalyse van materieel en processen en de organisatie. Op grond van dit document zijn vervolgens de keuringsplannen door de onderaannemer geschreven. Het filter is in onderaanneming van BMK, uitgevoerd door het aannemingsbe-drijf H A M / V O W .
4 . 2 . 4 Uitvoeringsproces filter
4.2.4.1 Nautische randvoorwaarden
De uitvoeringsfilosofie, en de hiervan afgeleide uitvoeringsmethodiek v a n het filter, werd enerzijds bepaald door de ontwerpeisen en anderzijds door de hydraulische randvoorwaarden en de door het Gemeentelijke Havenbe-drijf Rotterdam opgelegde nautische eisen. Met name de nautische eisen w a r e n sterk van invloed op de te kiezen uitvoeringsmethodiek. Onder-staand w o r d t hier nader op in gegaan.
De voor de scheepvaart beschikbare breedte tussen de beide landhoofden van de SVKW in ongestoorde situatie bedraagt 3 6 0 meter. Deze breedte moest voor de uitvoering van de natte werken opgedeeld w o r d e n in een zuidelijke en noordelijke corridor van 180 meter. Dit betekende dat de uitvoeringsaktiviteiten plaats moesten vinden binnen deze relatief kleine breedte, die de volgende beperkingen en aanpassingen met zich mee hebben gebracht:
* Inzet van zoveel mogelijk onverankerde en zelfpositionerende w e r k -schepen;
Natte Werken Mei 1995
Evaluatie S V K W D. de Wilde
Wanneer onverankerd materieel niet mogelijk w a s , moest v o o r de verankering gebruik worden gemaakt van zich op vaste posities bevindende gewichtsankers, terwijl de werkschepen uitgerust moesten worden met draadpalen;
De bouwvolgorde per uitvoeringsonderdeel w e r d min o f meer gedicteerd door de ingestelde corridors;
Als gevolg van een vloeiende overgang van de bestaande scheep-vaartgeul naar de corridors moesten een zevental rivierkribben w o r d e n ingekort en aangepast;
Tijdens de uitvoering van het filter en het plaatsen van de d r e m p e l -blokken was inzet van een patrouilleboot verplicht t . b . v de regule-ring van de scheepvaart;
4 . 2 . 4 . 2 Inzet materieel
Voor de uitvoering van het filter is gebruik gemaakt van het onderstaande equipment:
* Dustpanzuiger Sliedrecht 27 in combinatie met de bakkenzuiger Sliedrecht 2 6 ;
* Het lucht/water-injectie vaartuig, de JETSED; * De schuifstorter HAM 6 0 1 .
Gedurende het opstellen van het deelkwaliteitsplan en de uitvoerings-plannen is gelijkertijd begonnen met het o n t w e r p en de realisering van de benodigde technische aanpassingen aan de werkschepen. De Sliedrecht 2 6 en 27 speelden een overheersende rol bij de uitvoering van het filter en moesten geschikt gemaakt worden voor het kunnen uitvoeren v a n onder-staande processen:
* Het baggeren van granulair materiaal t o t en met de breuksteen-sortering 3 0 - 1 4 0 m m , met een vertikale tolerantie op de laagdikte van -f/- 0.15 m;
* Het sproeien van zand en grind (omgekeerd dustpanproces) in laagdikten van 1.00 meter -!-/- 0 . 5 0 m;
* Het vlakken van breuksteen 3 0 - 1 4 0 m m met een tolerantie v a n -1-/- 0 . 1 5 m. (individuele punten);
* Het vlakken van breuksteen 1 0 / 6 0 k g . met een tolerantie v a n
+ /- 0 . 1 0 m t.o.v, het gemiddelde niveau en + / - 0 . 1 5 m v a n een individueel punt t.o.v. het gemiddelde;
* Het uitvoeren van diepte- en vlakheidsmetingen van de gerealiseer-de niveau's.
Om bovengenoemde processen met dit equipment mogelijk te kunnen maken, waren de onderstaande aanpassingen noodzakelijk:
Sliedrecht 27:
* Installatie van een 6.00 m. brede vlakbalk op de baggerladder; * Installatie van een omloopleiding om de pompen en afsluiters t . b . v
het voorkomen van sediment in de baggerpompen tijdens het aanvulproces;
* Vernieuwing en automatisering van het liersysteem (verhaalsys-teem);
* Installatie van een nauwkeurige dieptemeter en profiler t . b . v . de survey, die bestonden uit:
Een op de zuigmond bevestigde vertikale 3 5 . 0 0 meter lange stalen paal, die aan de onderkant voorzien w a s v a n een echolood en aan de bovenkant van een spiegelkrans t . b . v het inmeten vanaf een vast walpunt;
* Inclinometers bevestigd aan de zuigmond;
* Een "Seabat" profiler bevestigd aan de onderzijde van de baggerlad-der;
* Een gyrokompas;
* Een computersysteem voor het verwerken en presenteren v a n é& procesdata;
* Een aparte "survey control r o o m " ;
* Een "control desk" t.b.v de presentatie van de grote verscheidenhi-eid aan procesgegevens;
* Installatie van draadpalen t.b.v. de verankering.
Een doorsnede van de dustpanzuiger Sliedrecht 2 7 is gegeven o p bijlage
4.
Sliedrecht 26:
* Installatie van een difussorkop en t w e e afsluiters i.v.m. het sproeien van gebaggerd materiaal in bakken;
* Installatie van een extra waterpomp t . b . v het toevoegen v a n w a t e r aan het op te zuigen materiaal uit de bakken;
* Verlenging van de spudpalen.
Een boven- en zijaanzicht van de bakkenzuiger Sliedrecht 2 6 is gegeven op bijlage 5.
Natte Werken Mei 1 9 9 5
Evaluatie S V K W D. de Wilde
Jetsed:
Ter verwijdering van het sediment op de aangebrachte materialen vanaf de sortering breuksteen 3 0 - 1 4 0 m m , is de Jetsed ingezet. Dit zichzelf voortstuwende vaartuig w o r d t hoofdzakelijk gebruikt voor het baggeren van havens volgens het principe van de dichtheidsstroom. V a n w e g e het w e r k e n in een cunet was enkel waterinjectie onvoldoende e f f i c i ë n t , daarom is de Jetsed over de halve breedte van de jetbalk voorzien v a n luchtinjectienozzles. Deze luchtinjectie was nodig o m het losgewoelde sediment vertikaal te kunnen transporteren en vervolgens af t e voeren door middel van de getijdestroming. Het luchtdebiet w a s 1 0 0 0 m 3 / u u r (gecomprimeerde lucht) bij een tegendruk van 2 4 m w k dat w e r d geleverd door t w e e voor dit doel geïnstalleerde compressoren.
Een boven- en zijaanzicht van de Jetsed is gegeven op bijlage 6. H A M 6 0 1 :
Voor het aanbrengen van de tweede filterlaag en de toplaag is gebruik gemaakt van de zijstorter H A M 6 0 1 . In verband met de eis dat het stortproces gecontroleerd moest plaatsvinden, is het bestaande computer-systeem geverifieerd en waar nodig aangepast. Voor het kunnen meten van de stroomsnelheden is de storter voorzien van een stroomsnelhelds-meter. Op bijlage 7 is de schuifstorter H A M 601 weergegeven.
4 . 2 . 4 . 3 Werkmethodiek
Voordat met de werkelijke uitvoering werd gestart, is allereerst een proefperiode ingelast. Deze periode was bedoeld o m enerzijds de w e r k i n g van de Sliedrecht 27 te verifiëren en anderzijds o m de operators de gelegenheid te geven te wennen aan de aangepaste omstandigheden. In deze periode zijn onderstaande processen en metingen beproefd en zijn tevens de procesparameters definitief vastgesteld o m volgens het principe van procesbeheersing te kunnen w e r k e n :
* Het verhalen van de zuiger binnen de gestelde toleranties t . a . v . positineernauwkeurigheid en vaarsnelheid;
* Het beproeven van de waterjets op de zuigmond m.b.t de invloed hiervan op de ontmenging van het uitstromende filtermateriaal;
* Het omgekeerd dustpanproces (aanbrengen filtermateriaal) m.b.t het vaststellen van het aantal stortgangen, de mengselconcentratie en mengselsnelheid en de meest optimale afhanghoogte van de zuigmond. Dit w a s van essentieel belang in verband met het feno meen ontmenging van het te sproeien materiaal ;
De zuigbaarheid (parallelzuigen) van breuksteen 3 0 - 1 4 0 m m en grind 3.5-35 m m ;
Het vlakken van breuksteen 1 0 / 6 0 kg ter bepaling van de instelling van de procesparameters v . w . b verhaalsnelheid en vlakdiepte;
Een Seabat (profiler) test in het parkeerdek zuid om de absolute en relatieve nauwkeurigheden van dit systeem te onderzoeken;
Een operationele test met de Geodimeter (afstandmeter) ter bepa-ling van de nauwkeurigheden;
Een relatieve meting van de hellingmeters met de digiquartz druk-sensoren (primair, secundair systeem);
De nauwkeurigheid van de digiquartz druksensoren op de zuigmond tijdens het zuigproces in verband met trillingen.
Met de opgedane ervaringen in deze proefperiode is, na het grof baggeren van het cunet met de sleephopper GEOPOTES XIV, het cunet stapsgewijs over de breedte van de Nieuwe Waterweg fijn opgeschoond (gedustpand) met de Sliedrecht 27 in combinatie met de Sliedrecht 2 6 .
Tijdens het zuigproces bewoog de dustpan in één richting (stekend) en verrichtte in de loze terugslag een peiling, waarna een volgende baan evenwijdig aan de vorige werd gemaakt met een overlap van 1.00 m. Hiervoor moest de dustpan over een afstand van 5.00 m loodrecht op de as v a n de rivier verhaald w o r d e n . De nauwkeurige horizontale plaats-bepaling en een handmatig te "overrulen" automatisch bediend verhaal-liersysteem, stelden de schipper in staat de zuiger volgens bovenstaand patroon te verplaatsen.
De gebaggerde specie werd afgevoerd via de flexibele drijvende leiding naar de bakkenzuiger Sliedrecht 2 6 , die de bakken belaadde via een hiervoor speciaal geïnstalleerde sproeikop. Afhankelijk van de kwaliteit van de baggerspecie werd het materiaal afgevoerd naar de stortplaats loswal Noord of naar een andere stortlokatie.
Het meten van de diepte en vorm van het gebaggerde profiel v o n d plaats met de op de zuigkop geïnstalleerde meetpaal met transducer.
4 . 2 . 4 . 5 Omgekeerd dustpannen
De dustpanzuiger en de bakkenzuiger zijn bij dit proces gebruikt voor het aanbrengen van de eerste t w e e filterlagen. Het filtermateriaal w e r d in bakken langszij de bakkenzuiger aangevoerd, opgezogen en via een
Natte Werken Mei 1995
Evaluatie S V K W D. de Wilde
drijvende leiding verpompt naar de dustpanzuiger. Via de baggerladder en de dustpankop werd het materiaal vervolgens naar de bodem gebracht. Tijdens dit proces werd de dustpanzuiger over een rechte lijn met een geautomatiseerd verhaalsysteem verhaald. De gehanteerde stortstrategie voor w a t betreft het aantal stortgangen, verhaalsnelheid en mengselsnel-heid bij uittreding van de dustpankop e.d waren vooraf uitgebreid geanaly-seerd en beproefd in verband met eventuele materiaalontmenging.
De materialen w e r d e n in een laagdikte van ca. 1.00 m dikte aangebracht. Dit was nodig om eventuele sedimentatie en of erosie tijdens het over-liggen van de lagen niet plaats te laten vinden in de uiteindelijk benodigde constructieve laag van 0.50 m.
Het materiaal w e r d aangebracht in vakken met een breedte v a n ca. 3 0 meter en een lengte van 100 meter. Om een sedimentvrije aansluiting v a n de onderlinge vakken te verkrijgen, w e r d , direkt voor het aanbrengen v a n het volgende vak, de rand van het reeds aangebrachte vak over een breedte van ca. 3 . 0 0 meter ingesneden.
Tijdens de teruggaande loze verhaalslagen w e r d het gemaakte w e r k gepeild m.b.v. het speciaal geïnstalleerde peilsysteem.
4 . 2 . 4 . 6 Dustpannen overhoogte filterlagen
Nadat de gehele filterlaag met overhoogte w a s aangebracht, w e r d v e r v o l -gens over een breedte van twee vakken de overhoogte verwijderd met de dustpanzuiger. Na meting van het niveau van de resterende filterlaag en wisseling van de bakken bij de bakkenzuiger werd vervolgens de t w e e d e filterlaag met overhoogte aangebracht. Ook hier is weer vermeden dat eventueel sediment, ter plaatse van de aansluiting van de onderlinge vakken, ingesloten zou kunnen worden. Daartoe is, voordat het aanslui-tende vak w e r d aangebracht, over een breedte van 3 . 0 0 meter ingesne-den. Deze zelfde werkwijze is toegepast bij de overgang van de t w e e d e filterlaag naar de derde filterlaag.
4 . 2 . 4 . 7 Storten met de zijstorter
De derde filterlaag van breuksteen 3 0 - 1 4 0 m m en de toplaag v a n breuk-steen 1 0 / 6 0 kg zijn aangebracht met de breuk-steenstorter H A M 6 0 1 . De bestortingen zijn uitgevoerd bij stroomsnelheden kleiner of gelijk aan 0 . 5 m/s. (rond de kentering)
De steenstorter heeft vier laaddekken met een lengte van 1 4 . 0 0 m per laaddek. De breedte waarover werd gestort w a s 1 4 . 0 0 m of een veelvoud hiervan. Om een gemiddeld zo gelijkmatig verdeelde laagdikte te b e w e r k -stelligen, is elk stortvak in minimaal t w e e stortgangen over hetzelfde stortvak aangebracht. De totaal aan te brengen laagdikte is in t w e e afzonderlijke versprongen storten aangebracht (halfsteenverband) o m zodoende ondeugdelijke onderlinge stortnaden te v o o r k o m e n .
Correcties als gevolg van verplaatsing van materiaal onder invloed v a n stroming zijn gecompenseerd op de positie van de steenstorter. De gewenste laagdikte werd bereikt door de laadcapaciteit van de steen-storter af te stemmen op de vaarsnelheid en de schuifsnelheid. Alle relevante procesparameters werden voor elk uit te voeren stort als w e r k i n -structie opgedragen en werden automatisch geregistreerd o m het mogelijk te maken het proces hierop te sturen en achteraf te beoordelen.
4 . 2 . 4 . 8 Luchtwater-injekteren
De Jetsed w a s een belangrijk hulpmiddel o m het zich afgezette sediment in het cunet te verwijderen. De Jetsed is ingezet voor:
* Het onderhouden van het filtercunet voordat de dustpanzuiger het geheel fijn ging opschonen;
* Het sedimentvrij maken en houden van de derde en vierde laag v a n het filter voordat de bovenliggende en of aansluitende lagen w e r d e n gestort en voordat gepeild en gevlakt w e r d .
Kritisch bij de inzet van de Jetsed was de eventuele verstoring van het gestorte materiaal als gevolg van het indringen van de onder druk gegene-reerde luchtwaterstraal. Daarom is vooraf onderzoek gedaan naar de invloed hiervan om zodoende een optimum te vinden tussen de ontzan-dingseffectiviteit en de verhaalsnelheid en de afhanghoogte van de jetbalk.
De aanwezigheid van sediment werd vastgesteld door middel v a n sonarmetingen.
4 . 2 . 4 . 9 Vlakken breuksteen 3 0 / 1 4 0 mm en 10/60 kg
Nadat de steenstorter H A M 601 over een bepaald gebied de benodigde laagdikte had gestort, werd m.b.v, de Sliedrecht 27 het gebied uitgepeild en gesonard. Het gestorte gebied moest zodanig van afmeting zijn dat de Sliedrecht 27 voldoende ruimte had om zijn aktiviteiten uit te kunnen voeren.
Natte Werken Mei 1995
Evaluatie S V K W D. de Wilde
Aangezien het stortproces van een schuifstorter te onnauwkeurig is o m aan de hoge eisen te voldoen voor w a t betreft absolute en relatieve h o o g -teligging van de derde filterlaag en de toplaag, is zowel de breuksteen 30¬ 1 4 0 m m als de breuksteen 10/60 kg gevlakt. Dit vlakken vond plaats m e t een steenschuif, die voorzien was van tanden en gemonteerd w a s op de zuigkop v a n de Sliedrecht 2 7 . Het vlakken heeft plaatsgevonden over een gebied van 3 0 . 0 0 m onder en naast het 1 5 . 0 0 m lange drempelblok.
Gezien het belang van het vlakken zijn er, vooruitlopend op dit p r o c e s , proeven uitgevoerd om de relatie te onderzoeken tussen de in t e stellen procesparameters en de te bereiken vlakheid. Deze resultaten w a r e n zodanig dat, bij een niet ingezand bed, aan de gestelde eisen kon w o r d e n voldaan.
De controle op de inzanding vond plaats met de sonar en het geheel w e r d vrij van sediment gehouden door de Jetsed. Na de uitpeiling van de laag w e r d e n vooraf de procesparameters van het vlakken, zoals de instelhoogte van de vlakbalk en de verhaalsnelheid e.d. vastgesinstelhoogteld en als w e r k i n -structie aan de operators opgedragen. De controle op het gerealiseerde niveau (absoluut) en de vlakheid (relatief) van het gevlakte bed v o n d plaats met het echolood en de profiler van de Sliedrecht 2 7 . De r a n d o m meetfout van de meetpaal in combinatie met de transducer (absoluut niveau) bedroeg 0 . 0 3 5 m, terwijl de random fout van de aan de bagger-ladder gemonteerde profiler 0.07 m bedroeg.
Het definitieve bewijs of aan de hierboven gestelde eisen w e r d v o l d a a n , kon pas w o r d e n verkregen nadat de drempelblokken waren geplaatst. Voor een schematisatie van de hiervoor beschreven uitvoeringsprocessen van het filter w o r d t verwezen naar de bijlagen 8 t/m 10.
4 . 3 Beschrijving ontwerp- en uitvoeringsproces drempelblokken
4.3.1 Algemeen
Het o n t w e r p van de drempelblokken was opgedeeld in een hydraulisch en constructief o n t w e r p . Hier w o r d t enkel ingegaan op het hydraulisch o n t w e r p , hiermee w o r d t bedoeld: de dimensionering van de afmetingen
(gewicht) en de plaats van de drempelblokken in relatie t o t de geometrie van de sectordeur.
Het drempelblokkensysteem werd in eerste instantie gekenmerkt door een viertal verschillende bloktypen, te w e t e n : de vlakke blokken, de taludblok-ken, de keelbloktaludblok-ken, die de overgang vormen van de vlakke blokken naar de taludblokken en de sluitblokken, die zich bevinden op de plaats waar de beide cirkelbogen samenkomen.
Voor de dimensionering van de bovengenoemde bloktypen w a r e n de uitgeoefende krachten van de deurfenders, de stromingsdrukken en de horizontale en vertikale waterdrukken van belang. Voor een overzicht van het krachtenschema w o r d t verwezen naar bijlage 11.
4 . 3 . 2 Ontwerp aanbiedingsfase
Het hydraulisch o n t w e r p , zoals gepresenteerd door de BMK in d e aanbie-dingsfase, bestond uit een boogvormig drempelblokkensysteem, dat w a s samengesteld uit een groot aantal kleinere blokken met afmetingen van ca
5 . 5 0 * 6 . 0 0 * 2 . 6 5 m. Gezien vanuit de dwarsdoorsnede van de sectordeur w a s de drempel opgebouwd uit vijf afzonderlijke blokken met een totale breedte van ca. 2 6 . 5 0 m. Op het taludgedeelte van de drempel hadden de blokken een dikte van 3.00 m dit in verband met de geringere g e w i c h t s -c o m p o n e n t loodre-cht op het talud en vanwege het feit dat het t w e e d e blok niet belast werd door een fender.
A a n dit o n t w e r p lagen de volgende uitgangspunten ten grondslag:
* Handelbare betonnen drempelblokken qua g e w i c h t en a f m e t i n g e n met een maximaal bovenwatergewicht van 2 5 0 t o n per b l o k ;
* Een faalkansbijdrage van het drempelblokkensysteem van E-7/jaar; * De blokken zouden geplaatst worden in pakketten van maximaal vijf
Natte Werken Mei 1995
Evaluatie S V K W D. de Wilde
* De drukken op en onder de drempelblokken zijn afgeleid v a n geme-ten drukken in een fysisch schaalmodel;
* Op ieder tweede blok vanaf de zeezijde zou, in afgezonken t o e s t a n d van de sectordeuren, een fender rusten;
* De langs- en dwarsvoegen tussen de blokken hadden een breedte van 0 . 1 0 m.
De stabiliteit van de blokken was beoordeeld op de volgende grenstoe-standen:
* Optillen (liften) van de blokken; * Schuiven van de blokken; * Kantelen van de blokken;
* Kantelen van de blokken a.g.v. uitspoeling van filtermateriaal; * Relatieve zettingen van het door de fender belaste t w e e d e blok.
4 . 3 . 3 Basisontwerp
4.3.3.1 Ontwerpuitgangspunten
De dimensionering van het drempelblokkensysteem is gebaseerd op de onderstaande uitgangspunten:
* Voor het kritieke bezwijkmechanisme " s c h u i v e n " is een
grenswaar-Y de bepaald van 0.15 m. Bij deze waarde komt de stabiliteit v a n het
filter en stortebed niet in gevaar;
* Er is gerekend met een optredende wrijving tussen drempelblok en toplaag filter en een zekere steundruk van het stortebed bij een verplaatsing van het drempelblok van 0 . 1 5 m;
* De drempelblokken worden gemaakt van beton met een soortelijke massa van 2 4 0 0 k g / m 3 , met een standaardafwijking van 2 % ;
* Dimensionering van het drempelblokkensysteem in tangentiële richting ligt grotendeels vast vanwege de geometrie van de sector-deuren en de plaats van de fenderconstructie onder de d e u r e n ;
* De blokken worden voorzien van afschuiningen r o n d o m , teneinde een tolerantieruimte voor de toplaagsortering te creëren;
* Na afzinken en afsteunen van de sectordeuren op de drempel via de fenders, betekent dit een stabilisatie voor w a t betreft het liften en het kantelen van het blok. Deze positieve invloed w o r d t echter niet meegenomen in de ontwerpberekeningen.
4 . 3 . 3 . 2 Ontwerpmethodiek
Als gevolg van de wijzigingen in het o n t w e r p (weglaten schuiven) en een aanpassing van de deurgeometrie plus de twijfels die bestonden over de haalbaarheid van het aanbiedingsontwerp, is in deze fase besloten opn i e u w te starteopn met het hydraulisch o opn t w e r p . De gehaopnteerde o opn t w e r p -stappen w o r d e n onderstaand in grote lijnen weergegeven:
* Bepaling bezwijkmechanismen;
* Afleiding van de ontwerpeis uit de faalkansanalyse; * Vastleggen van randvoorwaarden en uitgangspunten; * Opstellen van een schema van alle relevante belastingen;
* Beschrijving van de maatgevende bezwijkmechanismen en van de maatgevende belastingsituaties;
* Beschrijving van het probabilistische faalkansmodel (niveau II); * Beschrijving gebruikte parameters en hun oorsprong;
* De ontwerpberekeningen voor de maatgevende mechanismen in de maatgevende belastingsituaties en het vaststellen van de geometrie; * Controle van de berekende faalkans;
* Bepaling van een deterministische faalkans ter kontrole van de berekende faalkans;
* Controle van het ontwerp voor niet maatgevende mechanismen en belastingsituaties;
* Controle van het ontwerp bij negatief verval;
* Kontrole van het ontwerp voor traagheidskrachten; * Kontrole van het ontwerp voor kleef.
Om bovenstaande stappen efficiënt uit te kunnen voeren, zijn, gedurende een periode van ca. 2 jaar, de volgende onderzoeken en studies uitge-v o e r d :
Faalkansanalyse;
Het drempelconcept bestaat uit 7 4 drempelblokken, te w e t e n : 6 0 vlakke blokken, 2 sluitblokken en 8 taludblokken. Als bovengrensbenadering is aangenomen dat het falen van één blok, leidt t o t het falen van de kering. Bij het bepalen van de individuele faalkans van een blok, is m e t een gedeeltelijke korrelatie in sterkte en belasting rekening g e h o u d e n . De uiteindelijk gerealiseerde faalkans van het gehele drempelsysteem Is 3.16E-8/jaar, terwijl 3.2E-8/jaar beschikbaar w a s .
Natte Werken Mei 1995
Evaluatie S V K W D. de Wilde
Hydraulische randvoorwaarden;
Voor verschillende vervallen en spleetgrootten zijn zowel bij positief als negatief verval, in combinatie met golven, de stromingsdrukken onder de deuren tijdens keren landen en opdrijven van de deuren onderzocht. Dit onderzoek heeft plaatsgevonden in zowel een fysisch 2D- als 3 D onderzoeksmodel. Deze resultaten zijn geanalyseerd en bewerkt t o t o n t w e r p b e -lastingen.
Wrijvingsweerstand beton versus breuksteen;
De weerstand van de drempelblokken tegen schuiven w o r d t geleverd door de wrijving tussen de ondergrond en het blok en door de steundruk v a n het aansluitende stortebed. Dit onderzoek heeft zich geconcentreerd op literatuuronderzoek van de reeds in ruime mate uitgevoerde proeven t . b . v de b o u w van de stormvloedkering in de Oosterschelde. Op basis v a n deze analyse, aangevuld met theoretische beschouwingen naar de w r i j v i n g , is een wrijvingscoëfficient van minimaal 0 . 4 7 (karakteristieke 5 % onder-grenswaarde) in rekening gebracht.
De wrijvingscoëfficient tussen de fender en het drempelblok m o c h t maximaal 0 . 4 5 en gemiddeld 0.25 bedragen, teneinde dit te kunnen realiseren is de fenderconstructie uitgerust met Hakorit-platen.
Steundruk stortebed achter drempelblokken;
Teneinde beter inzicht te krijgen in de bijdrage die het stortebed levert bij het voorkomen van horizontaal schuiven van het drempelblok, is litera-tuuronderzoek verricht en zijn een aantal verplaatsingsproeven uitgevoerd in een speciaal voor dit doel ontwikkelde meetopstelling. Op basis hiervan zijn waarden afgeleid voor de bijdrage van de steundruk aan de stabiliteit van het drempelblok.
Grenstoestand hydraulische stabiliteit drempelblokken;
In deze studie zijn voor de vier onderkende bezwijkmechanismen (schui-v e n , liften, kantelen en roteren) grenstoestanden afgeleid. M e t deze gedefinieerde grenstoestanden zijn de verschillende bijdragen v a n de sterkteparameters ingevuld.
Zettingen drempelblokken;
Deze studie had t o t doel de te verwachten zettingen van de drempel
blokken bij het plaatsen en in de diverse gebruiksfasen te bepalen. De u i t k o m s t hiervan had een directe invloed op het aanlegniveau van de filterconstructie en de bodemverdediging en op de passing van de deur met fenders en skirts op het blok.
Kleef;
Het opdrijven van de sectordeuren kan bemoéilijkt w o r d e n door de aanwe-zigheid v a n slecht erodeerbaar sediment, dat zich bevindt tussen de afgesteunde deur en het drempelblok. Als bovengrens voor dit fenomeen is een opwaartse kracht van maximaal 5 4 0 KN per drempelblok in reke-ning gebracht.
Sediment;
Door de aanwezigheid van sediment op de drempel, tijdens het afzinken van de deuren, kan een vergroting van de spleet tussen het drempelblok en de deur ontstaan. Dit zou een grotere belasting op het drempelblok betekenen. Op basis van een storingsanalyse is een kansverdeling afgeleid van de te verwachten spleetgrootte.
Geotechnische analyse drempelblokken;
In deze studie is nagegaan in hoeverre het hydraulisch o n t w o r p e n d r e m -pelblok voldeed aan de geotechnische eisen. Daartoe zijn een vijftal combinaties van belastingen en sterkteeigenschappen van de grond doorgerekend. Dit heeft overigens geen aanvullende maatgevende situa-ties opgeleverd.
Onderzoek stromingsdrukken sluitblok;
In aanvulling op eerder uitgevoerd onderzoek zijn t.b.v de dimensionering van de sluitblokken extra drukmetingen uitgevoerd in het 3D-overzichts-model. Dit onderzoek is gecombineerd met een alternatief o n t w e r p v o o r het sluitblok. Op basis van deze bevindingen is de v o r m g e v i n g v a n de overgang van de sluitblokken op de bodemverdediging en de geometrie v a n de sluitblokken bepaald.
Natte Werken Mei 1 9 9 5
Evaluatie S V K W D. de Wilde
Onderzoek overgang drempelblok stortebed;
Ter optimalisatie van de plaats van overgang van het drempelblok op het stortebed en hiermee optimalisering van de bloklengte, is in een 2D-model stabiliteitsonderzoek uitgevoerd. Hierbij is voor variërende bloklengten de stabiliteit nagegaan van de aansluitende breuksteensortering v a n het s t o r t e b e d . Theoretisch zou de beëindiging van het blok plaats kunnen vin-den ter hoogte van de beëindiging van de sectordeur. Echter in verband met de te verwachten verplaatsingen van de deuren en de uitvoeringson-nauwkeurigheden is voor de beëindiging van het drempelblok gekozen voor een afstand van gem. 0.75 m achter de sectordeuren.
Op basis van bovenstaande aanpak, met bijbehorende studies en onder-zoeken, heeft het basisontwerp van de verschillende b l o k t y p e n het volgende resultaat opgeleverd:
* Vlakke blokken: hoogte : 3.20 m lengte : 15.40 m breedte: 5.65 m g e w i c h t : 6 3 0 ton * Taludblokken: hoogte : 3.45 m lengte : 17.25 m breedte: 4 . 7 0 m gewicht; 6 2 0 ton * Keelblokken: hoogte : 3.20 m lengte : 1 5 . 4 0 m breedte: 4 . 1 2 m g e w i c h t : 615 t o n * Sluitblokken: hoogte ; 3.20 m lengte : 1 5 . 4 0 m breedte: 5.65 m
4 . 4 Detailontwerp
In deze fase heeft een optimalisatie plaatsgevonden van het hydraulisch o n t w e r p . Dit betrof met name een studie naar de mogelijkheid de t a l u d -blokken te vervangen door een eenvoudiger uit te voeren c o n c e p t . Name-lijk de hoge eisen, die gesteld waren aan het filter voor w a t betreft de laagdikten en de opleverniveau's, waren op het taludgedeelte zeer moeilijk haalbaar. Tevens speelde het fenomeen van de geometrisch dichte aansluiting van het randblok op het damwandprofiel van de grondkerende constructie een overheersende rol bij de haalbaarheid van het blokkencon-cept ter plaatse van het talud.
Daar ter plaatse van het taludgedeelte de deur niet afgesteund w o r d t op de drempel, k w a m al snel het concept van een granulaire toplaag in beeld. Om inzicht te krijgen in de benodigde toplaagdiameter van een granulaire sortering, zijn in het 3d- overzichtsmodel stabilteitsproeven uitgevoerd. Hiervoor zijn de maatgevende belastingsituaties onderzocht, waaronder het granulair talud bloot zou komen te staan. Tevens zijn drukmetingen uitgevoerd ter bepaling van de verhangen in het filter. Dit heeft geresul-teerd in een granulaire filteropbouw, die iets afwijkend is van de filterop-b o u w , zoals toegepast onder de drempelfilterop-blokken. Onderstaand w o r d t de f i l t e r o p b o u w , incl. de toplaag, weergegeven, zoals toegepast op het taludgedeelte.
* Eerste filterlaag op het 1:3 gebaggerde talud, grind 0 . 5 - 3 5 m m , m e t een laagdikte van 2.00 m, - I - / - 0.6 m;
* Tweede filterlaag van breuksteen 3 0 - 1 4 0 m m , met een laagdikte van 0 . 5 0 m, +1- 0.25 m;
* Derde filterlaag van breuksteen 1 0 / 6 0 k g , met een laagdikte van 1.05 m, + / - 0 . 3 0 m;
* Vierde filterlaag van breuksteen 3 0 0 / 1 0 0 0 k g , met een laagdikte van 1.20 m, -i-/-0.40 m;
* Toplaag van breuksteen 10/15 t o n , met een laagdikte van 2 . 0 0 m, + 0 . 6 0 / - 0 . 1 0 m.
Uit het bovenstaande blijkt dat de laagdikte van de toplaagsortering slechts één steen dik is. Uit het onderzoek is gebleken dat deze laagdikte voldoet bij een nauwkeurige plaatsing van de steen. In verband met de relatief grote openingen tussen de onderlinge stenen w a s het, uit o o g p u n t van geometrische dichtheid, nodig dat de onderliggende sortering een drie keer zo kleine diameter moest hebben dan de toplaagsortering.
Voor een bovenaanzicht van het drempelblokkensysteem en een doorsne-de over het granulaire taludgedoorsne-deelte w o r d t verwezen naar doorsne-de bijlagen 12
Natte Werken Mei 1 9 9 5
Evaluatie S V K W D. de Wilde
4 . 5 Beschrijving plaatsingsproces drempelblokken
4 . 5 . 1 Beschrijving werkzaamheden
De fabricage van de 6 4 drempelblokken heeft plaats gevonden op het werkterrein te Kats. Het transport en het plaatsen v a n de drempelblokken is in onderaanneming van BMK, uitgevoerd door Smit Tak.
Om de drempelblokken van de productielokatie op hun uiteindelijke plaats op de bodem van de Nieuwe Waterweg te krijgen w a r e n de volgende aktiviteiten nodig:
Uitladen blokken te Kats op pontons;
Transport drempelblokken naar de bouwlokatie;
Bevestigen van de fenders en uitvulplaten aan het drempelblok Oppakken van het blok van de transportponton;
Plaatsen van het blok met de drijvende bok Taklift 7;
uitvoeren van een eindmeting om de uiteindelijke positie v a n het blok vast te stellen.
Voordat ingegaan w o r d t op de bovengenoemde aktiviteiten, w o r d e n allereerst de positionerings- en uitvoeringseisen v a n de drempelblokken aangegeven.
4 . 5 . 2 Positioneringseisen
Aan de positie van de drempelblokken, zoals deze geplaatst dienden t e w o r d e n , waren de volgende eisen gesteld;
De gerealiseerde langsspleet dient kleiner te zijn d a n ( 3 2 5 miT) teneinde migratie van toplaagmateriaal van het filter te v o o r k o n i e n . - V a n w e g e de meetonnauwkeurigheden is een maximaal gemeten langsspleet van 1 7 5 m m geaccepteerd. Op basis van de passingsfilosofie van de drempel-blokken gold een gemiddelde langsspleet tussen de drempel-blokken van 3 5 m m .
Tangentiële richting; Hoogteligging;
Langsspleet;
Radiale richting; absoluut + / - 1 5 0 m m relatief + / - 1 5 0 m m absoluut + / 1 5 p m m
-t.o.v streefnive^iu + / - 100 m m \ gem. 35 rhm->
max. op basis van meting 175 m m max. gerealiseerd 3 2 5 m m
Bij meting van een grotere spleet dan 175 m m is met behulp van duikers de werkelijk gerealiseerde spleet gemeten. Als hieruit bleek dat de spleet groter was dan 325 m m werd het blok herplaatst.
4 . 5 . 3 Uitvoeringeisen
* Voor w a t betreft de nautiek golden dezelfde eisen zoals aangegeven bij het filter, (zie hfst. 4.2.4)
Om aan deze eisen te kunnen voldoen zijn de t w e e ankerdraden v a n de bok, die de rivier kruisten, voorzien van een extra ballastgewicht van 2 4 t o n . Dit gewicht, bepaald a.d.h van een maximaal optreden-de trekkracht in optreden-de draad van ca. 5 0 t o n , w a s voldoenoptreden-de o m optreden-de draad voldoende zeeg te geven, zodat aan de scheepvaarteisen werd voldaan.
* Voor de plaatsingsoperaties golden de volgende randvoorwaarden als operationele werkbaarheidsvensters:
Gemiddelde stroomsnelheid kleiner of gelijk aan 1.00 m/s; Maximum windsnelheid 6 Bft of kleiner;
Golfklimaat Hs kleiner of gelijk aan 0 . 4 m met een periode van 5 s of kleiner.
Uit nautische overweging mocht een plaatsing slechts plaatsvinden rond de laagwaterkentering.
* Het contactvlak van de toplaag van het filter en het drempelblok moest vrij zijn van sediment. Inzanding van de holle ruimte tussen de stenen van de toplaag was toegestaan. Dit betekende dat voor een plaatsing controle op sediment plaatsvond. Het sediment w e r d direkt voor een plaatsing verwijderd met de Jetsed en via een so-naropname werd het geheel gecontroleerd. De betrouwbaarheid v a n deze werkwijze is een aantal keren met behulp van duikers geve-rif iëerd.
4 . 5 . 4 Uitladen en transport drempelblokken
Voor het laden en transport van de drempelblokken is gebruik gemaakt v a n 4 pontons, die elk t w e e blokken tegelijk vervoerden. Deze pontons w e r d e n zodanig afgemeerd dat de afstand tussen de voorkant v a n het blok en het uiteinde van de ponton een vaste maat bedroeg. Hiermee w a s
Natte Werken Mei 1995
Evaluatie S V K W D. de Wilde
de positie van het blok op de ponton vastgelegd. Om schade t . g . v punt-lasten aan het ponton te voorkomen zijn draglineschotten op het dek bevestigd. Het laden van de blokken vond plaats met een t w e e t a l gekop-pelde portaalkranen en een hijsframe.
O m de trim van de pontons bij het op- en aftillen van de blokken te beperken, is er een zodanige hoeveelheid ballastwater ingelaten dat de t r i m van de ponton in de situatie dat er één blok op de ponton staat ongeveer gelijk was aan de negatieve trim in de situatie dat er geen of t w e e blokken op de ponton stonden.
Na het uitladen van de blokken vond transport over binnenwater plaats naar de Nieuwe W a t e r w e g . Direkt na aanvoer en vóór plaatsing werden de drempelblokken aan één zijde voorzien van t w e e zijvlakfenders. Deze fenders hadden een tweeledig doel:
Afstandhouder in tangentiële richting t.o.v een reeds geplaatst blok. Hiermee kon de theoretische positie en de langsspleet ingesteld w o r d e n ;
Opname van botsingsenergie en vervormingen bij het afsteunen v a n een te plaatsen blok tegen een reeds geplaatst blok.
4 . 5 . 5 Oppakken drempelblokken van transportponton
De blokken werden na aanvoer door de Taklift 7 van de ponton gepakt. Dit v o n d plaats met behulp van een uithouderframe (hijsframe), waarmee tevens onder water op gecontroleerde wijze de hijsstroppen konden w o r d e n gelost. Op het hijsframe bevond zich bovendien de meettoren, die als referentie werd gebruikt om de positie van het blok tijdens afzinken en plaatsen nauwkeurig te kunnen meten. Het gewicht van frame en meet-toren bedroeg ca 39 t o n , exclusief ballast. Het ballastgewicht van ca. 2 0 t o n , dat zich bevond in de voet van de meettoren, verzorgde de stabiliteit van de meettoren.
De meettoren stond los op het hijsframe door middel van vier uitkragende oplegconsoles. Wanneer de bok het frame op een drempelblok plaatste, k w a m de meettoren te rusten op het drempelblok en na het t e r u g w i n n e n van het frame, na een plaatsing, k w a m de meettoren weer vanzelf mee o m h o o g .
Het gebruik van de meettoren kende de volgende beperking;
Vanwege de doorbuiging van de paal diende de eindmeting van de gerealiseerde positie van het drempelblok plaats te vinden bij een maximale stroomsnelheid van 0.5 m/s;
Om de drempelblokken nauwkeurig te kunnen positioneren w a r e n aan de lange zijde van het uithouderframe t w e e stuurarmen bevestigd, waaraan zich t w e e stuurdraden bevonden, die naar de lieren op de bok liepen. Met deze stuurdraden konden de volgende bewegingen w o r d e n bewerkstelligd:
Rotatie van het blok;
Translatie van het blok richting bok.
In tangentiële richting steunde het te plaatsen blok tegen het reeds geplaatste blok, zodat hier geen stuurmogelijkheid benodigd w a s . Het eerste te plaatsen blok had deze mogelijkheid echter niet. Daarom is hier gekozen voor de inzet van een kleine sleepboot, die ter plaatse w e r d afgemeerd en via t w e e stuurdraden het eerste blok in tangentiële richting corrigeerde.
Het stuurdradensysteem werd tevens gebruikt om het blok na het oppak-ken van de ponton 180 graden te kunnen draaien.
Voor de specificaties van de Taklift 7 en een schematisatie v a n het oppakken van een drempelblok, w o r d t verwezen naar de bijlagen 14 en
15.
4 . 5 . 6 Surveysysteem
Het totale surveysysteem t.b.v het plaatsen van de drempelblokken bestond uit de volgende onderdelen:
Plaatsbepalingssysteem Axile t . b . v . positiebepaling drijvende bok; Elektronische tachymeter t . b . v . inmeten drempelblok via m e e t t o r e n , die bestond uit;
een elektronische theodoliet een elektronische afstandmeter.
Meettoren met vier spiegels bovenop de toren en vier m e e t s t i f t e n onder in de toren;
Een aantal vaste meetpunten op het drempelblok ter plaatse v a n de meettoren en ter plaatse van de hoeken van het drempelblok.
De meetkundige koppeling tussen de vier spiegels bovenop de meettoren en de vier meetstiften onderin de meettoren (ofwel de v o r m v a n de meettoren) werd uitgevoerd direkt voor de plaatsing van het eerste blok. Door inmeting van de vier spiegels, de vier hoekmeetpunten v a n het blok en de positie van de meetstiften t . o . v . de vier hoekpunten w e r d de v o r m van de meettoren bepaald. Deze meetkundige koppeling is gedurende de plaatsingsoperatie een aantal keren gecontroleerd.
Natte Werken Mei 1 9 9 5
Evaluatie S V K W D. de Wilde
De meetkundige koppeling tussen de verschillende punten op het drempel-blok en de fenderposities van het drempel-blok werd voorafbepaald en vastgelegd in een geboorteregister.
De meetkundige koppeling tussen meettoren en drempelblok w e r d gelegd door de vier meetstiften en de vier meetpunten ter plaatse v a n de meetto-ren.
Door middel van deze drie meetkundige relaties w e r d , door het inmeten v a n de vier spiegels op de meettoren, de positie van een geplaatst d r e m -pelblok afgeleid.
De meetnauwkeurigheid van de ingezette meetapparatuur en die van h e t gehele systeem bedroeg:
Axile ten behoeve van het positioneren van de drijvende bok 0.3 m;
Elektronische tachymeter t.b.v inmeten blokpositie; X: 3 6 mm
Y: 3 4 mm Z: 3 6 mm
De meetnauwkeurigheid van het gehele systeem (tachymeter incl. standaardafwijkingen vaste punten en afstanden) bedroeg:
- Random f o u t ; X: 20.5 mm Y: 19.0 mm Z: 19.5 m m . - Systematische f o u t ; X: 15 mm Y: 15 mm Z: 17 m m . De rotatienauwkeurigheid bedroeg 10 m m . 4 . 5 . 7 Plaatsingsprocedure dempelblok
Na een tweetal plaatsingen is op basis van de praktische bevindingen de vooraf vastgestelde plaatsingsprocedure verbeterd en v e r e e n v o u d i g d . Deze bijgestelde procedure w o r d t onderstaand beknopt w e e r g e g e v e n :
1 . Na het aanbrengen van de vulplaten en fenders, w e r d het blok opgepakt met de Taklift 7. Het blok werd boven water in de goede richting gesteld door middel van de stuurdraden en vervolgens w e r d
2. Het blok werd gevierd totdat de onderkant van het blok zich op c a , 4 . 2 0 m ( + / - 0 , 2 m) boven het niveau van de toplaag van het filter b e v o n d ; (onderkant drempelblok op ca. 1.00 m boven het niveau van het reeds geplaatste blok)
3. Het te plaatsen blok werd zodanig fijn gepositioneerd dat het zich op 1.00 m naast en 0.5 m voorbij het reeds geplaatste blok be-v o n d ;
4 . In deze positie werd vervolgens het blok verder gevierd t o t de onderkant van het blok zich bevond op een diepte van ca. 3 . 5 0 m boven het niveau van de toplaag van het filter. Na deze handeling werd een controle uitgevoerd op de x-, y- en z-positie van het blok; 5. Vervolgens werd het blok verder gevierd t o t de onderkant van het
blok zich bevond op een niveau van ca. 1.75 boven de b o d e m . Na deze handeling werd wederom een controle uitgevoerd op de plaats en de diepte van het blok;
6. Hierna werd een voorzichtig zijwaartse verplaatsing van het blok uitgevoerd richting het reeds geplaatste blok t o t d a t het blok tegen het reeds geplaatse blok aankwam. Deze handeling w e r d op aanwij-zing van de survey uitgevoerd;
7. Het blok werd hierna gevierd tot ca. een 0.5 m boven de bodem en een controlemeting vond plaats naar de plaats en diepte v a n het blok;
8. De giek van de bok werd vervolgens afgetopt over de reeds eerder ingestelde 0.5 m, hierbij vielen de t w e e fenders van het te plaatsen blok in de sponningen van het reeds geplaatse blok;
9. Hierna w e r d een uitgebreide meting uitgevoerd naar de plaats en diepte van het blok en werden de meetresultaten beoordeeld en ver-geleken met de theoretisch geëiste positie. Wanneer aan de eisen werd voldaan, werd het blok gevierd tot op de bodem met een restkracht van 8 0 ton in de stroppen;
10. Vervolgens werd de eindmeting gedaan en v o n d de formele meetaf-name plaats.
1 1 . het uithouderframe werd gelost door de stroppen uit de openingen van het blok te duwen middels de cilinders;
12. Het uithouderframe en de meetpaal werden opgehesen;
13. Direkt na de meetafname werd de uitvuldikte van de fenders v a n het volgende blok bepaald;
14. De fenders en uitvulplaten werden aan het volgende te plaatsen blok bevestigd.
Op de bijlagen 16 en 17 w o r d t de TAKLIFT 7 met drempelblok, hijsframe en meettoren weergegven.
Natte Werken Mei 1995
Evaluatie S V K W D, de Wilde
4 . 5 . 8 Gerealiseerde posities
Aan de hand van de in hfdst. 4 . 5 . 5 . 1 gegeven positioneringseisen, w o r d e n onderstaand de gerealiseerde posities van de drempelblokken weergegeven. Hierbij is onderscheid gemaakt in de hoogteligging en de horizontale posities van de blokken.
* Hoogteligging;
Op bijlage 18 w o r d t de gerealiseerde hoogteligging van de 6 4 geplaatste blokken weergegeven. De plaats van deze meting op de blokken k o m t overeen met het midden van het fendervlak van de sectordeur. Hieruit blijkt dat de blokken ca. 0 . 1 5 m hoger liggen dan het streefniveau v a n N.A.P - 1 7 . 0 0 m. Deze hogere ligging w o r d t veroorzaakt door:
a. Een initieel opgetreden zetting van de toplaag van het filter van c a . 30 m m bij het plaatsen van de drempelblokken, t e r w i j l gerekend was op een zettingswaarde van gem. 6 0 m m .
De oorzaak hiervan is waarschijnlijk het met sediment verzadigde korrelskelet van de filtertoplaag. Echter op het m o m e n t dat het filter en de drempelblokken worden belast, zal dit sediment uitspoelen en alsnog deze extra zetting bewerkstelligen.
b. Bij een proef- en stormsluiting van de kering zal een additionele zetting van het filterpakket optreden van gem. 0 . 1 3 m.
Gecombineerd leveren de bovenstaande verwachtingen een t o t a l e zetting op van gem. 0 . 1 7 m. Afgezet tegen de huidige ligging v a n de drempel-blokken, levert dit een verwachtingswaarde van de t o e k o m s t i g e hoogte-ligging op van N.A.P - 1 6 . 9 3 m ter plaatse van de fenders en N.A.P - 1 6 . 8 2 m als hoogste punt van het gehele drempelsysteem.
* Horizontale posities;
Op basis van de meetresultaten is gebleken dat op een t w e e t a l uitzon-deringen na, alle afwijkingen m.b.t de horizontale posities, binnen de criteria zijn gebleven. Deze afwijkingen zijn echter zodanig, dat dit geen nadelige konsekwenties heeft voor de spleetbreedte tussen de blokken en de plaats van de fender t.o.v het gedefinieerde vlak op de d r e m p e l b l o k k e n .
4 . 6 Beschrijving ontwerp- en uitvoeringsproces bodemverdediging
4.6.1 Ontwerp aanbiedingsfase
Het o n t w e r p van de bodemverdediging, zoals in eerste instantie w e r d aangeboden vóór de "last minute" ontwerpwijzigingen, was gebaseerd o p met RWS overeengekomen hydraulische randvoorwaarden en onder-zoeksresultaten van speciaal voor dit doel uitgevoerd 3-D stabiliteitsonder-zoek. De dimensionering van de bodemverdediging was gebaseerd op een probabilistische aanpak, waarbij de kansverdelingen van enerzijds de belastingen en anderzijds de sterkte van de verschillende c o n s t r u c t i e o n -derdelen waren vastgesteld.
Het weglaten van de schuiven had vooral invloed op de sterkte van de bodemverdediging op enige afstand uit de deuren. Tevens had deze wijziging konsekwenties voor zowel de vervallen over de kering als voor de maatgevende waterstanden achter de kering.
Op basis van aangenomen hydraulische belastingen en geschatte sterk-teparameters is in een tijd van twee weken een aangepast o n t w e r p ingediend en vastgesteld door RWS. Dit o n t w e r p , dat onderdeel v o r m d e van de bouwovereenkomst, zag er voor w a t betreft de toplaagsorteringen en lengte in grote lijnen als volgt uit:
Rivierzijde vanaf drempel t o t eind bodemverdediging;
Breuksteen 1-3 t o n , laagdikte 1.35 m over een lengte v a n 3 0 m ; Breuksteen 6 0 - 3 0 0 k g , laagdikte 0 . 6 0 m over een lengte v a n 6 5 m ; Breuksteen 5/40 k g , laagdikte 0.40 m over een lengte v a n
2 1 5 . 0 0 m;
Totale lengte bodemverdediging: 3 1 0 meter. Zeezijde vanaf drempel t o t eind bodemverdediging:
Breuksteen 3 0 0 - 1 0 0 0 k g , laagdikte 0 . 9 0 m over een lengte v a n 3 0 . 0 0 m;
Breuksteen 6 0 - 3 0 0 k g , laagdikte 0 . 6 0 m over een lengte v a n 2 0 . 0 0 m;
Breuksteen 5/40 k g , laagdikte 0 . 4 0 m over een lengte van 2 0 . 0 0 m;
Natte Werken Mei 1 9 9 5
Evaluatie S V K W D. de Wilde
4 . 6 . 2 Basisontwerp
Voordat werd begonnen met het uitwerken van het basisontwerp Is allereerst een plan van aanpak opgesteld. In dit plan zijn alle v o o r h e t o n t w e r p van belang zijnde aspecten beschreven. Dit betrof o.a. de algemene ontwerpuitgangspunten en randvoorwaarden, de bezwijkmecha-nismen, de beschikbare ontwerpvoorschriften en de rekenmethodieken. Tevens is hierbij een aktiviteitenschema betrokken waarbij het uit t e voeren stabiliteitsonderzoek één van de belangrijkste werkzaamheden» betrof. Voordat w o r d t ingegaan op het basisontwerp, w o r d t allereerst een overzicht gegeven van dit uitgevoerde stabiliteitsonderzoek.
4.6.2.1 Stabiliteitsonderzoek toplaag bodemverdediging;
Gelijktijdig met het " g r o t e " 3-D stabiliteitsonderzoek is het gedeeit© bodemverdediging direkt aansluitend op de drempel (stortebed) beproefd in een 2-D sectiemodel. Het doel van dit onderzoek w a s :
Inzicht verwerven in de gevoeligheid van de stabiliteit van het stortebed voor de breedte van de drempel;
Inzicht in de invloed van de aangepaste deurvorm (voor- en achter-skirt van de deur) op de stabiliteit van het stortebed;
Inzicht in de invloed van de hoogteligging van het stortebed o p d e stabiliteit van het stortebed.
Uit dit onderzoek konden de volgende conclusies w o r d e n g e t r o k k e n :
De invloed van de bloklengte op de stabiliteit w a s gering. Alleem voor kleine spleten in combinatie met kleine bloklengtes speelde de lengte een rol;
De kritieke spleetgrootte tussen deur en drempelblok voor de stabili-teit van het stortebed bleek 2.00 m te zijn;
De invloed van een drijvende en bewegende deur w a s nihil in vergelijking met een vaste gepositioneerde deur;
Extreem hoge golven hadden slechts een gering stabiliteitsverlagend effect van het stortebed.
Op basis van deze 2-D onderzoeksresultaten is een voorlopig o n t w e r p van de toplaag van de bodemverdediging gemaakt. Dit o n t w e r p is i n g e b o u w d in een 3-D schaalmodel. Het doel van dit 3-D onderzoek was inzicht t e krijgen in de mechanismen, de sterkteparameters en de belastingparame ters, die een rol speelden bij de stabiliteit van de bodemverdediging
