TW-lezing geotechnische risico evaluatie versterking Afsluitdijk

Presentatie over: "TW-lezing geotechnische risico evaluatie versterking Afsluitdijk"— Transcript van de presentatie:

1 TW-lezing geotechnische risico evaluatie versterking Afsluitdijk
Bernadette Wichman 4 december 2008 1 januari 2008

2 Inhoud Aanleiding geotechnische risico evaluatie Varianten versterking
Vraagstelling Aanpak Resultaten Conclusies Aanbevelingen nader onderzoek Stand van zaken traject versterking Afsluitdijk 1 januari 2008

3 Luchtfoto Afsluitdijk
1 januari 2008

4 Aanleiding geotechnische risico evaluatie
Afsluitdijk voldoet niet aan de veiligheidseisen en moet versterkt worden Norm is nu 1: in plaats van 1:1430 (in 2001) Achterlandstudie: doorbraak Afsluitdijk is ongewenst Marktverkenning tweede fase heeft input nodig Dijk is veel te laag, grote ingrepen nodig Marktverkenning heeft veel “wilde ideeën” opgeleverd, inschatting haalbaarheid is gewenst Jarenlange discussie over hoeveel overslag de dijk kan hebben Ondergrondkennis is beperkt 1 januari 2008

5 Varianten versterking
1. Binnenwaartse versterking (overslag 1 l/s/m en 10 l/s/m) 2. Buitenwaartse versterking (overslag 1 l/s/m en 10 l/s/m) 3. Overslagbestendige dijk (huidig dijkprofiel is uitgangspunt) 5. Verhoogd voorland op het wad (huidig dijkprofiel is uitgangspunt) 6. Golfbrekers op het wad (huidig dijkprofiel is uitgangspunt) Variant 4, keermuur is vervallen omdat men liever zachte oplossingen voor lang tracé van 30 km wil uitwerken. 1 januari 2008

6 Binnenwaartse versterking
1 l/s/m, kruin 3 m, binnentalud 1:3 1 januari 2008

7 Buitenwaartse versterking
1 l/s/m, buitenbermbreedte: 10 m,kruinbreedte 2m, binnentalud 1:2,5 1 januari 2008

8 Verhoogd voorland 10 l/s/m, huidig dijkprofiel 1 januari 2008

9 Golfbreker op het wad 10 l/s/m, huidig dijkprofiel 1 januari 2008

10 Vraagstelling (1) Wat wordt de hoogte en het ruimtebeslag gegeven de volgende ontwerpuitgangspunten: Ontwerpwaterstanden overal langs dijk : Waddenzee: 6,0 m + NAP (ca. 1 m hoger dan toetspeil) IJsselmeer 1,46 – NAP Overal langs dijk: Hs = 3,5m, Tp =8,1 sec Toelaatbare overslag van 1 l/s/m of 10 l/s/m Niet meegenomen: bodemdaling, klink en zetting Buitentalud helling gelijk aan bestaande helling van 1:3,7 Binnentalud voor bestaand profiel 1:2,5 en soms steiler (kruin 2m) Bij versterking binnentalud 1:2,5 (kruin 2 m) of 1:3 (kruin 3m) Binnenbermbreedte met weg minimaal huidige breedte (32 m) Optie buitenberm 5m resp. 10m Optie voorland, golfbreker t.b.v. reductie golfaanval zodat overslag = 1 l/s/m of 10 l/s/m 1 januari 2008

11 Vraagstelling (2) Wat zijn de geotechnische risico’s en aspecten t.a.v. uitvoering, beheer en onderhoud voor variant 1 binnenwaarts en variant 2 buitenwaarts? In hoeverre kan het huidige profiel blijven gehandhaafd? Dit betreft de overslagbestendige variant 3, variant 5 voorland en variant 6, golfbreker. Ook hier de risico’s aangeven. 4. Hoe gevoelig is de sterkte van de varianten voor variaties in ondergrond? 1 januari 2008

12 Vraagstelling (3) Welke overslagdebieten zijn toelaatbaar bij o.m. welke typen bekleding? 7. Hoe breed en hoog moet het voorland worden? Hoeveel kubs zand zijn nodig? Wat worden de afmetingen van de golfbreker en is deze stabiel? Welk nader onderzoek moet in een volgende fase worden gedaan? 1 januari 2008

13 Aanpak (1) ontwerprandvoorwaarden gelden voor gehele tracé: check of dit juist is Schematisatie: Vaststellen meest waarschijnlijke ondergrondopbouwen per tracé Keuze van representatieve geometrie van huidig dijklichaam Definitie van representatieve dwarsraaien voor bodemligging Keuze grondeigenschappen T.b.v. RRD-berekeningen keileem kern niet meenemen Vaststellen van norm (partiële veiligheidsfactoren) 1 januari 2008

14 Opbouwen ondergrond per tracé
NAP Opbouwen ondergrond per tracé 1 januari 2008

15 Huidig profiel dijklichaam
Kruinhoogte 7,80 m + NAP Waddenzee IJsselmeer keileemkern 1 januari 2008

16 Waterbodemligging met dwarsraaien
1 januari 2008

17 Aanpak (2) Geen toeslag van 30 cm op waterstand i.k.v. robuust ontwerpen, d.w.z. in latere fase moet probabilistische analyse worden gedaan Maatgevende aspecten per dijkversterkingsvariant aangeven Dijk: faalmechanismen Voorland: afslag, minimale breedte en hoogte Golfbreker: reductie golfenergie, beperkte schade toelaatbaar 1 januari 2008

18 Aanpak (3) Bepalen kruinhoogte d.m.v. pcoverslag
Ontwerpen van diverse profielen voor varianten Schematisatie waterspanningen voor diverse hoeveelheden overslag: Lineair verloop tussen buiten- en binnenwaterstand Volledig verzadigd profiel (bij grote hoeveelheden overslag) Bepalen gewenste golfcondities bij toelaatbare overslag van resp. 1 l/s/m en 10 l/s/m 1 januari 2008

19 Dijk: faalmechanismen
1.Versterking Binnenwaarts (*) 2.Versterking Buitenwaarts (*) 3.Overslag-bestendig(*) 5.Verhoogd Voorland(*) 6.Golfbrekers op het wad(*) Macrostabiliteit binnenwaarts + buitenwaarts bij overslag 0 (***) + (**) Microstabiliteit - Piping Stabiliteit en erosiebestendig-heid bekleding binnentalud Stabiliteit onderwatertalud Waddenzeezijde Zettingsvloeiing + (*****) Stabiliteit bekleding buitentalud 0 (****) 1 januari 2008

20 Resultaten Binnenwaartse dijkversterking is haalbare optie als:
- overslagdebiet niet groter dan 10 l/s/m binnentalud van 1:3 stabiliteit is erg gevoelig voor bodemopbouw, keileemkern meenemen effect freatische lijn is groot, relevant i.v.m. infiltratie Aandacht voor zettingsverschillen binnenberm met weg Sluit beter aan bij al eerder uitgevoerde versterkingen Buitenberm geeft aanzienlijk lagere kruinhoogte en is nuttig t.b.v. inspectie 1 januari 2008

21 Resultaten Buitenwaartse versterking:
Risico zettingsvloeiing aan Waddenzeezijde Werken buiten stormseizoen Buitentaludhelling van 1:3,7 heroverwegen Keileemkern nu niet meer aan buitenzijde Inbreuk op natuur Waddenzee Met juiste keuze geometrie haalbare optie, nog wat onzeker nu. 1 januari 2008

22 Resultaten Overslag bestendige dijk:
- Hoeveelheid infiltratie beperken, dijk mag niet volledig verzadigd raken Binnentalud 1:2,5 naar verwachting niet stabiel, minimale taludhelling van 1:3 nodig Erosiebestendigheid geen probleem bij juiste keuze bekledingstype, echter weinig ervaring met overslag van 566 l/s/m Nader onderzoek nodig m.n. t.a.v. stabiliteit van binnentalud en bekleding op dit talud 1 januari 2008

23 Resultaten Huidig profiel met verhoogd voorland:
De gewenste reductie van de golfaanval kan worden bereikt met een voorlandhoogte van tenminste 4,25 m Breedte hoge gedeelte (nok) = 125 m, breedte kwelder = ca. 400 m Kwelder relevant voor natuurontwikkeling, indien gewenst in de Waddenzee Alleen voorland kan niet, ook dijk aanpassen 1 januari 2008

24 Resultaten Golfbreker op het wad:
Golfbreker heeft een grote hoogte nodig i.v.m. de gewenste reductie van de golfaanval Constructie op Waddenzeebodem moet kunnen, wel letten op zettingsvloeiing, wijzigingen stroming en kans op locale erosie 500 m uit de dijk is veel: aanzienlijke aangroei windgolven Grote ingreep in Waddenzee, ook t.a.v. wijziging stroming Ook hier aanpassingen van huidig dijkprofiel nodig 1 januari 2008

25 Resultaten Overwegingen t.a.v. uitvoering, beheer en onderhoud:
Huidig profiel is moeilijk begaanbaar Talud van 1:3 is beter uitvoerbaar Buitenwaartse versterking moeilijk uit te voeren, lange uitvoeringstijd Bij uitbreiden binnenberm letten op mogelijke zettingsverschillen Dijk met zandkern heeft voorkeur 1 januari 2008

26 Conclusies Alle alternatieven lijken onder voorwaarden technisch haalbaar De dijkversterking is fors De aangenomen taludhellingen zijn realistisch, hoewel de steilere taluds (binnentalud van 1:2,5) zijn af te raden De overslagbestendige dijk (huidig profiel) is niet zonder meer haalbaar, vereist veel aandacht. De sterkte is erg gevoelig voor de opbouw van de ondergrond De ligging van de freatische lijn is niet goed bekend bij grotere hoeveelheden overslag → groot effect Max. overslagdebiet van 10 l/s/m lijkt haalbaar 1 januari 2008

27 Aanbevelingen nader onderzoek
Grondonderzoek vooral bij buitenteen, ook labonderzoek Metingen en berekeningen van infiltratie nodig Test van erosiebestendigheid gras gewenst Plaatsen van peilbuizen en waterspanningsopnemers Probabilistische analyse nodig i.v.m. toeslag op waterstand en schematisatiefactor Buitentaludbekleding: sterkte onder ontwerpbelasting bepalen Golfrandvoorwaarden over gehele tracé bepalen Afhankelijk van keuze variant: Nader onderzoek voorland (w.o. validatie XBeach) en onderzoek wijzigingen stroming in Waddenzee, modelonderzoek t.a.v. golfbreker ontwerp etc. 1 januari 2008

28 Stand van zaken traject versterking Afsluitdijk
Selectie van varianten uit Marktverkenning fase 1 heeft plaatsgevonden Marktverkenning fase 2 met 4 integrale oplossingen is bijna gereed, Deltares rapport is hierbij gebruikt Staatsecretaris wil de schop in de grond op 6 december 2010, daarvoor moet er een planstudie worden uitgevoerd RWS heeft basis variant ontworpen waarbij Deltares-rapport is gebruikt. Tipje van de sluier: men wil 10 l/s/m overslag toelaten 1 januari 2008