86983 (10.67MB)

cj
DIEPTEVERDICHTING
STORMVLOEDKERING
OOSTERSCHELDE
Ministene van Verkeer en Waterstarr
Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat
Dirre Zeelarrd
Nummer.
Bibliotheek, Koesfr. 30, tel: 011 8-686362,
postbus 5014,4330 KA Middelburg
3t4
1
7
,
:
_
&I.
~O, ~7ï
DELTA
0.231
diep
L
—
£r-
'
F - r1f:Tr :i
-
Opdrachtgever:
Rijkswaterstaat Deltadienst
Aannemer:
Dosbouw v.o.f.
In Dosbouw participeren de volgende bedrijven:
• Ballast-Nedam Groep NV
• Koninklijke Bos Kalis Westminster Group NV
• Baggermaatschappij Breejenbout BV
• Hollandsche Beton Groep NV
• Van Oord Utrecht NV - ACZ BV
•Koninklijke Volker Stevin NV
Onderaannemers voor grondonderzoek:
Laboratorium voor Grondmechanica te Delft
Duikbedrijf Vriens BV te Bergen op Zoom
Gedrukt in Holland
Na de stormvloed in februari 1953 werd besloten
de zeegaten in Zuid-West Nederland af te sluiten.
De Deltawet die in 1958 door het parlement werd
aangenomen voorzag in de afsluiting van alle zeegaten behalve de Nieuwe Waterweg en de Westerschelde (waarlangs de scheepvaart plaats vindt
naar Rotterdam en Antwerpen). Dus bereidde de
Rijkswaterstaat zich ook voor op een gesloten dam
door de Oosterschelde. Maar al snel gingen de
eerste stemmen op, die pleitten voor het openhouden van deze zee-arm. Door handhaving van het inen uitstromend getij zou het natuurlijk milieu bewaard blijven. De roep om behoud van het Oosterscheldebekken werd in de jaren zeventig zo sterk,
dat de Nederlandse regering na 1973 nieuwe studies liet uitvoeren om te zien of de Oosterschelde
open kon blijven. Een ding bleef daarbij voorop
staan: in tijden van storm moest de veiligheid van
Zeeland gegarandeerd zijn. Door dit veranderde
uitgangspunt is de keuze niet meer zozeer veiligheid of milieu-behoud, maar worden veiligheid en
milieu gegarandeerd.
Een nieuw plan voor de Oosterschelde voorziet in
een stormvloedkering met een lengte van 3100 m
bestaande uit 63 stalen schuiven tussen betonnen
pijlers. In normale omstandigheden zullen deze
schuiven open staan. Bij storm worden de schuiven gesloten. De betonnen pijlers komen op een afstand van 45 meter te staan en worden verdeeld
over drie stroomgeulen. De pijlers hebben een
droog gewicht van ongeveer 16.000 ton en een
grondoppervlak van 25 x 50 m. Ze worden apart in
een bouwdok gebouwd en daarna geplaatst op een
fundering in de as van de stormvloedkering. De
fundering bestaat uit een geprefabriceerde filterlaag waaronder een laag schoon zand aangebracht
wordt. Hieronder bevindt zich het holocene zandpakket waaruit het grootste deel van de Oosterschelde bodem bestaat. Aan iedere zijde van de
stormvloedkering wordt een bodembescherming
aangebracht.
.
ye
Ten gevolge van golfbelastingen op de pijlerconstructie kunnen in de zandondergrond wateroverspanningen worden opgebouwd, waardoor het
zand als het ware een vloeibare massa kan worden
hetgeen grote, ontoelaatbare deformaties van de
pijlerconstructie tot gevolg heeft. De mate waarin
de wateroverspanningen worden opgebouwd
wordt voornamelijk bepaald door het poriëngehalte van de zandgrond; bij poriëngehalten kleiner
dan 40 o/ is de wateroverspanningsopbouw nihil
(het losgepakte zand heeft een poriëngehalte van
Gezien de eventuele ernstige gevolgen
41-43
die ten gevolge van de wateroverspanningsopbouw (verweking van het losgepakte zand) kunnen
optreden is besloten om de verwekingsgevoehgheld van het losgepakte zand te elimineren door
het poriëngehalte kunstmatig te verlagen tot beneden de 40 o/ Een gangbare methode om dit doel te
bereiken is het verdichten van de zandgrond met
behulp van trilnaalden. Door het verdichten wordt
bovendien het draagvermogen van het zand aanzienlijk vergroot, hetgeen geringere zettingen tot
gevolg heeft. Het te verdichten gebied onder de pijlers heeft een breedte van 78 m en een lengte van
2970 m (66 pijlers x 45 m). Het pakket dat verdicht
wordt is maximaal 15 m dik. Er wordt echter niet
dieper dan tot N.A.P.-35 m en plaatselijk tot
N.A.P.-40 m verdicht. Aan de randen van de bodembescherming (ca. 600 m aan weerszijden van
PIER J. GATE
SILL BEAM (e) TRAFFIC ROAD
UPPER BEAM f SILL
FOUNDATION
0/s).
de as van de stormvloedkering) wordt eveneens
verdicht. Op deze plaatsen kunnen ontgrondingskuilen ontstaan. Bij te grote kuildiepten en te steile
kuilhellingen kunnen, indien het zand losgepakt is,
zettingsvloeungen ontstaan. Het losgepakte zand
verliest dan zijn stabiliteit en kan over een grote afstand .vloeibaar" worden. Het gevolg hiervan is
dat de bodembescherming daar vernield wordt,
waardoor de stabiliteit van de pijlers in gevaar kan
komen. De zettingsvloeiingsgevoeligheid kan geëlimineerd worden door verdichten.
HAAMSTEDE
,. .
.
4
SEROOSKERKE
BURGH
--SCHOUWEN KERKWERVE
:*:Iii
sc
I -
1'•
—)
'1f?----------------.-.-
------_.,,-
-------—
* ± *----------------------------/---
ROOMpOT .-.-----.-.--•
COLIJNSPLAAT4
WISSENKERKE
NOORD-BEVELAND
ZIERIKZEE
1
RZ
MYTILUS
Na studie en proeven met
verschillende verdichtingsmethoden werd de diepte-verdichtingsmethode van
Van Hattum en Blankevoort BV voor dit
werk gekozen. Deze methode houdt in het in de
grond brengen van een trillende buis met bovenop een
vibrator en onderaan een resonator. De vibrator brengt
vertikale trillingen voort. Door
de radiaal geplaatste platen van
-de resonator, worden deze trillingen zowel in vertikale als in horizontale richting aan de grond overgegeven. Het gevolg hiervan is dat de
korrels gaan bewegen. hetgeen resulteert
in verdichting van de grond.
-
De afmetingen van het nu gebruikte
trillichaam (trilnaald) zijn:
lengte over alles 42,50 m
diameter van de buis 0,50 m
diameter van de resonator 2,10 m
w
1w
Ui
fl!
uh
ilI-
/4
1
De vibrator levert een slagkracht van 1200 kN bij
een frequentie van 25 Hz.
Binnen in de trilnaald bevinden zich water- en
luchtpijpen die naar de spuitmonden lopen bij het
ondereind van de trilnaald. Deze spuitmonden dienen om het penetreren in de bodem te vergemakkelijken. De verdichting start wanneer de trilnaald
zijn maximum diepte bereikt heeft en de spuitmonden gesloten zijn. Verdichting vindt plaats in stappen waarbij de trilnaald steeds 1 m vertikaal getrokken wordt. De verdichting bij iedere stap gaat
door tot een voldoende graad van verdichting is bereikt. Het vermogen dat door de vibrator wordt opgenomen is een maat voor de graad van verdichting. Als de weerstand van de grond toeneemt (tengevolge van verdichting) dan neemt ook het benodigde vermogen van de vibratoren toe. De kracht
die nodig is om een trilnaald op te trekken kan aanzienlijk oplopen. Proeven hebben aangetoond dat
voor redelijk storingvrij werken de hijslier een trekkracht van 1200 kN moet hebben (mci. de 400 kN eigen gewicht van de trilnaald). Als 1200 kN te weinig zou blijken, kan de benodigde trekkracht verminderd worden door de spuitmonden te gebruiken. Ter plaatse moet dan uiteraard opnieuw verdicht worden.
ALLREADY COMPACTED
ROOM POT
123 45 67 8
9 10 11 12 13 4 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
N.A.
0- 5%<60 LJM
METE
H
UJ
5-10<60JJM i-
z
10- 15%<60 JJM 0
15- 20%< 60 JM 20%<60 JM
HOLOCENE
BOTTOMLINE
PLEISTOCENE
SOILIMPROVEMENT
COMPACTION
.,
.4
-L
-
t :fl.i t
Verdichting van de ondergrond in de Oosterschelde gebeurt op open water. De omstandigheden
waaronder het werk wordt uitgevoerd zijn enigszins vergelijkbaar met offshore-omstandigheden.
Voor de uitvoering van de verdichting moest een
werkwijze ontwikkeld worden waarmee onder
moeilijke omstandigheden gewerkt kan worden.
Voor dit doel werd een werkschip, genaamd ,,Mytilus" ontworpen door het Bureau voor Scheepsbouw te Bloemendaal in nauwe samenwerking met
Dosbouw en Rijkswaterstaat. Het contract voor de
bouw van de ,,Mytilus" werd getekend in september 1978 en oplevering door de werf geschiedde
half oktober 1979. Het schip is gebouwd volgens
de voorschriften van Bureau Veritas met toekenning van de klassen:
De ,,Mytilus", met een lengte van 68,25 m, en een
breedte van 32,90 m en een holte van 5,50 m is samengesteld uit een hoofdponton met een breedte
van 19 m en vier zijpontons van elk 7,50 m breed en
34,12 m lang. De ponton diende deelbaar te zijn in
verband met de doorvaart door waterwegen in het
Oosterschelde-gebied. De hoofdponton is voorzien
van een pIm. 55 m hoge portaalconstructie, die bedoeld is voor het behandelen van de vier trilnaalden. Hiervoor is tevens onder het portaal midscheeps een beun van 40,30 m lang en 4,90 m
breed aangebracht. Voor de bemanning is op het
achterschip een accommodatiedekhuis geplaatst.
Hier bevinden zich de kantoren van de uitvoerder
en de opdrachtgever, 2 tweepersoons-slaaphutten,
een kombuis, een messroom, proviandruimte, wasen verkleedgelegenheid.
- Service Côtier voor de hoofdponton
- Service Eaux Abritées voor het gehele
werktuig
SCHAAR VAN DE ROGGEPLAAT
0- 50 o <60 4JM
123456789 10 11 12 13 14 15 16 17
5.100 o <60 IJM
10-15°/o<60 4JM
.P.
15-20°o<60 UM
200 0 <60 )JM
SILT CONTENT
COMPACTION
HOLOCENE
PLEISTOCENE
BOTTOM LINE
SOILIMPROVEMENT
METER
• 't
• 1
-
6,5 M16,5 M16,5 M
Positie van verdichtingspunten.
De verdichtingsapparatuur bestaat uit 4, in één rij
opgestelde, trilnaalden met een onderlinge afstand van 6,50 m. Elk van de trilnaalden hangt via
een 4-parts takel aan een deiningscompensator,
geplaatst bovenop het portaal.
De trilnaaiden worden tïjdens het hijsen en dalen
horizontaal gepositioneerd. Aan de onderzijde gebeurt dit via een geleidebalk, die onafhankelijk van
de trilnaalden opgehesen kan worden en aan de
bovenzijde door een geleidewagen via de ondertakel in het portaal. De geleidebalk is via twee spudpalen horizontaal verend gefixeerd ten opzichte
van de ponton.
Vanuit het bedieningshuis dat op pim 10 m hoogte
in de portaaiconstructie is opgenomen, kunnen de
2 operators alle functies, die nodig zijn voor het
verdichtingsproces beïnvloeden.
Dit proces kan met de hand gestuurd worden, alsmede automatisch.
De diverse van belang zijnde meetgegevens wor den met een gewone schrijver genoteerd, maar ook
opgenomen op een magneetband voor de computerverwerking in een later stadium.
Omdat het hele gebeuren zich onder water en in de
grond afspeelt, is er een standaanwijzer aangebracht, die de postitie van de trilnaalden, geleidebalk, zeebodemdiepte e.d. aangeeft.
In de ponton zijn de machinekamers voor de energievoorzieningen, compressoren, de machinekamer controle ruimte, electrische ruimtes, magazijnen en werkplaatsen ondergebracht.
Voor de opwekking van de benodigde energie zijn
in de machinekamer 4 dieselmotoren geplaatst,
gekoppeld aan generatoren met een afgegeven
vermogen van 900 KVA bij 1000 omwentelingen per
minuut; voor het hulpvermogen zijn nog 2 dieselgeneratorsets geplaatst met een vermogen van 100
KVA bij 1500 toeren. Buiten de gebruikelijke
HAMMEN
0- 5%-60 JJM 123 4ni6789 10 11 12 13 14 15 16
510o<6Q JM
10-15°/60 JJM
15-20°/0<601JM
20°60 JM
SILTCONTENT
COMPACTION
lig
-20
HOLOCENE
30
PLEISTOCENE
BOTTOMLINE
SOILIMPROVEMENT
-40
-50
METER
/4(J
-
1
T
(.4
1
-
machine-kamer-huipwerktuigen zijn tevens 3 jetwaterpompen voor de vibratoren geïnstalleerd, elk
met een opbrengst van 300 m 3 /uur bij 10 bar. In de
compressorkamer zijn 2 jetluchtcompressoren opgesteld, die bij een druk van 20 bar 19,8 m 3 /min
lucht leveren. In deze ruimte werden ook de hydraulische pompunits geplaatst ten behoeve van
de spudhefinrichting, deiningscompensatoren, en
diverse andere kleine functies.
De ,,Mytilus" wordt tussen twee verdichtingscycli
in verplaatst over korte afstanden en in verschillende richtingen. De trilnaalden moeten gepositioneerd worden met een nauwkeurigheid die kleiner
is dan 1 m bij de grens van de werkbaarheid van
het schip (golven met Hs = 0.75 m).
Om de manoevreertijd tot een minimum te beperken en de positioneer-nauwkeurigheid zo groot
mogelijk te maken is de ,,Mytilus" uitgerust met
een semi automatisch plaatsbepalingssysteem.
Op een beeldscherm worden de actuele en de gewenste posities getoond van de spudpaalpunten,
met behulp van een computer.
Daar de trilnaalden aan de spudpalen gekoppeld
zijn via de geleidebalk geeft dit ook de positie van
de trilnaalden aan. Beweging van het schip heeft
tot gevolg dat de positiepunten over het scherm
bewegen. Manoevreren gebeurt met behulp van de
acht ankerlieren waarvan de bediening gecombineerd is in 2 bedieningshendels.
JOHAN V
Het grondonderzoek ten behoeve van het Oosterscheldeproject wordt uitgevoerd met de geoponton Johan V", waarvan het ontwerp van ponton en
installaties in samenwerking door Dosbouw, Laboratorium voor Grondmechanica en Vriens Duikbedrijf b.v. verzorgd is. Aan één zijde van de ponton
is een sondeer-boortoren opgesteld. Hiermede
kunnen zowel Ackermann-boringen als dichtheidsmetingen en sonderingen vanaf de wateroppervlakte worden uitgevoerd. Aan de andere zijde
van de ponton is een installatie voor het neerlaten
van een bemande duikerklok opgesteld.
De duikerklok heeft een ingebouwde hydraulische
vijzel met een drukcapaciteit van 600 kN en een
slag van 1,05 m. Hij is gebouwd onder Lloyds keur
en kan tot 200 m. waterdiepte opereren. De duikerklok wordt neergelaten vanuit een middenbeun in
de ponton. Vanuit een centrale bedieningsruimte
op de ponton worden de ankerlieren, de hijslieren
en de opspoelin richtingen voor de voedingskabels
van de duikerklok bediend.
De luchtdruk in de duikerklok moet dan dus worden aangepast aan de waterdiepte. De bemanningsleden moeten onder deze verhoogde druk alle
handelingen verrichten die normaal voor bovengronds uitgevoerde boringen worden gedaan.
Aan boord van de geoponton worden de gemeten
waarden van de sonderingen en dichtheidsmetingen direkt met behulp van een computer verwerkt
en geplot in de vorm van de gepresenteerde grafieken.
Met de sondeer-boortoren is het mogelijk gebleken
in de Oosterschelde te werken bij windkracht 7 en
waterdiepten van 30 m met stroomsnelheden van 2
m/sec. De duikerklok is nog minder weersgevoelig
en biedt daarbij voordelen in tijd en kosten.
Met deze duikerklok kunnen Begemann-boringen,
(continu gestoken boringen) sonderingen en dichtheidsmetingen vanaf de zeebodem worden uitgevoerd. Bijna al het grondmechanisch onderzoek
voor het verdichten is met behulp van de duikerklok uitgevoerd.
Bij het uitvoeren van sonderingen en dichtheidsmetingen wordt er in de duikerklok gewerkt
onder de normale atmosferische luchtdruk. De
sondeerbuizen worden geleid door een serie pakkingringen die voorkomen dat er water in de duikerklok binnendringt.
Voor het uitvoeren van Begemann-boringen is er
een open verbinding onder in de duikerklok met de
omgeving buiten.
Om ervaring op te doen met het schip en de verdichtingsinstallatie was het noodzakelijk bij het in
bedrijf nemen van het verdichtingsschip een proef periode in te stellen waarin de werking van de vier
trilnaalden kon worden uitgetest, gekoppeld aan
een nauwkeurig onderzoek naar de verdichtingsresultaten.
In 1977 is ten behoeve van het trilnaald-ontwerp
onderzoek uitgevoerd met een type naald die op
veel punten overeenkomst vertoont met de trilnaald van de ,,Mytilus". Op basis van de resultaten
van dit onderzoek kon reeds een schatting worden
gemaakt van de toelaatbare afstanden tussen de
verdichtingspunten. De grondslag moet na het verdichten homogeen van opbouw zijn. Dit wordt bereikt door de afstand tussen de verdichtingspunten af te stemmen op de samenstelling van de te
verdichten grondslag.
In de proefperiode van de ,,Mytilus" is in een gebied met Vrij homogene grondslag verdicht met
stapafstanden van resp. 4, 5, 6 en 7 m.
CONE PENETRATION TEST
POROSITY
BORING
.-pOrosity
bottom
48% 44% 40% 36% 32%
E25
15
0.
h
1
MN/M 2 -
fl0 TH T
cone resistance
pl
0.
20t
sand
thin claylayers
shelis
silt percentage
25—
0.
3o
35H
before compaction
after compaction
40
4
ft . HH
De homogeniteit van de verdichting wordt bekeken
over de verbindingslijn tussen twee verdichtingspunten. In de grafiek is de homogeniteit over
de zwaartelijn van een verdichtingsdriehoek weergegeven bij een stapafstand van 6 m. Beneden
NAP - 27 m. wordt de homogeniteit beïnvloed
door de kleihoudendheid van het zand.
HOMOGENEITY OF COMPACTION
28
Door het vergelijken van sonderingen, uitgevoerd
voor en na het verdichten, kan de bereikte verhoging van de draagkracht van de grondslag worden
vastgesteld.
Uit de resultaten van de dichtheidsmetingen kan
worden afgeleid met welk percentage het poriëngehalte is afgenomen, met andere woorden in hoeverre de verwekingsgevoeligheid van de zandgrond
is afgenomen.
In de grafieken die hierbij zijn afgebeeld zijn deze
kwalitatieve verbeteringen aangegeven ter plaatse
van het zwaartepunt van een verdichtingsdriehoek.
Het aangetroffen bodemprofiel waarin de verdichting werd uitgevoerd geeft aan dat de grondslag uit
zand bestaat en over de gehele te verdichten diepte zwak siltig is. Een concentratie van kleilaagjes
doet zich voor op een diepte van NAP - 26 m. tot
NAP - 27 m.
Op de foto van de boring, uitgevoerd in de nabijheid van de sonderingen zijn deze kleilaagjes zichtbaar.
De invloed van de dunne kleilaagjes (hoog siltgehalte) op het verdichtingsresultaat is over dit traject duidelijk waarneembaar.
16
12
08H
.................
-
--.1
4
23
21-23 r, - NAP
- NAP
23-25
25-27 r,, .NAP ,,,
27.29 r" - NAP
29-30 r, - NAP 17,..
30-32 r,, - NAP
.,......
BORING
4
...
:..
25I t.
1#
.-
1
-
*19
0
cl
cl
-- .
75.9
.
1 "i•;.
'-.
9-'
;;..;
'
•
.
im
211822 21232424272530 2633 27.362839 2942 30423142

Download Report