Inleiding Het Hoogheemraadschap van Delfland heeft zichzelf tot doel gesteld tot het uitbrengen van een geotechnisch advies ten behoeve van een definitieve peilverlaging in de watergang naast het spoor te Delft. De peilverlaging bedraagt 0,2 meter over een lengte van 50 meter (van NAP -1,5 m naar NAP -1,7 m).De waterweg loopt evenwijdig aan de Vulcanusweg en ligt achter de bebouwing aan de Vulcanusweg. De vraag hierbij is welk effect de peilverlaging heeft op zijn omgeving. Hierbij wordt het naastgelegen spoorlichaam beschouwd en de omringende bebouwing. Deze notitie bevat een inleiding, de beschrijving van de terrein- en bodemgesteldheid, de theorie achter de zettingsberekeningen, uitgangspunten en resultaten van de zettingsanalyse. Als laatste worden de conclusies getrokken en aanbevelingen gedaan.
Terrein- en bodemgesteldheid Omschrijving grondonderzoek Op basis van het door Mos Grondmechanica op in 2000 uitgevoerde grondonderzoek (met kenmerk 132299), wordt de globale bodemopbouw beschreven. Het grondonderzoek is uitgevoerd ten behoeve van de fietstunnels Abstwoude (km 73.159) en Noord-Kethel (km 75.518). Aanvullend is in het DINO-loket van TNO gezocht naar sonderingen in directe omgeving van het project. Dit heeft geleid tot een achttal sonderingen met kenmerken S37E00457, S37E00472, S37E01015, S37E01016, S37E01017, S37E01018, S37E01012, S37E01013. De diepte van het grondonderzoek strekte zicht tot een diepte van NAP - 29,5 m.
blad 1 van 7
projectnr. 701567(rev. 1)
22 juni 2012
Bodemopbouw Uit de rapportage van Mos Grondmechanica en DINO-loket blijkt dat de grondslag globaal is opgebouwd uit een holoceen pakket van ca. 17 meter dikte op een pleistocene zandlaag. De bodemgesteldheid op projectlocatie kan globaal worden geschematiseerd zoals in tabel 1. Tabel 1: globale bodemgesteldheid Diepte in m t.o.v. NAP
Bodembeschrijving
ca. -0,0
Maaiveld
ca. -0,0
tot
ca. -4,0
KLEI, silthoudend
ca. -4,0
tot
ca. -4,75
VEEN
ca. -4,75
tot
ca. -8,25
Klei, silthoudend
ca. -8,25
tot
ca. -9,0
VEEN
ca. -9,0
tot
ca. -10,0
KLEI, silthoudend
ca. -10,0
tot
ca. -14,0
ZAND, los gepakt
ca. -14,0
tot
ca. -17,0
KLEI, zandhoudend
ca. -17,0
tot
-29,5
ZAND, vast tot zeer vast gepakt, Pleistoceen
-29,5
Maximaal verkende diepte.
Grondwaterstanden Freatisch vlak Het polderniveau van de woonwijk aan de westzijde van de watergang bedraagt NAP -2,7 m. Het oude peilbesluit van de watergang bedraagt NAP -1,5 m en wordt gewijzigd naar NAP -1.7 m. Het peil van het bedrijventerrein oostelijk gelegen van de watergang en ook het spoorlichaam bedraagt NAP -1,5 m. Stijghoogten tussenzandlagen en Pleistoceen De stijghoogte in de tussen zandlaag is onbekend. Als conservatieve aanname is het niveau van het freatisch vlak NAP -1,5 m aangehouden. In het Pleistoceen is een stijghoogte van NAP - 5,0 m aangehouden conform de grondwaterkaart 35 van TNO (isohypsen 28-04-1995). De stijghoogte in het Pleistoceen zal toenemen omdat Gist Brocades zijn wateronttrekking aan voornoemde laag aan het afbouwen is.
blad 2 van 7
projectnr. 701567(rev. 1)
22 juni 2012
Grondparameters Uit het grondonderzoek, op basis van tabel 2.b. uit de NEN-EN 9997–1:2009 en ervaringcijfers van projecten in de directe omgeving, de volgende karakteristieke grondparameters ( d en n) afgeleid, waaronder de samendrukkingsparameters (Cp, Cs, C’p en C’s). Ten tijde van dit schrijven was de volledige historie van het terrein/spoorlichaam niet bekend. Op basis van voornoemde grondonderzoek aangetroffen grondslag is de bodem gemodelleerd zoals weergegeven in onderstaande tabel 2. Tevens zijn in tabel 2 de karakteristieke grondparameters weergegeven. Tabel 2: Bodemopbouw en grondparameters (algemeen) Grondsoort
KLEI, silthoudend VEEN KLEI, silthoudend VEEN KLEI, silthoudend
bk-laag [m -NAP] -0,00
verz./ n [kN/m3]
Cp
15,0/15,0
30
10
330
110
1,0.10-7
30
-4,00
10,5/10,5
22,5
7,5
90
30
5,0.10-7
30
-7
30
-7
-4,75
15,0/15,0
30
Cp’
10
Cs
330
Cs’
110
POP
cv
[kPa]
1,0.10
-8,25
10,5/10,5
22,5
7,5
90
30
5,0.10
30
-9,00
16,0/16,0
33
11
360
120
1,0.10-7
30
-3
ZAND, losgepakt
-10,0
18,0/20,0
600
200
∞
∞
1,0.10
30
KLEI,, zandhoudend
-14,0
17,0/17,0
60
20
720
240
1,0.10-7
30
ZAND, Pleistoceen
-17,0
19,0/21,0
1800
600
∞
∞
1,0.10-3
30
Hierin is: 3
verz. n
Cp/Cp' Cs/Cs' cv POP
verzadigd volumegewicht (boven freatische lijn ) in [kN/m ] 3 nat (verzadigd) volumegewicht in [kN/m ] primaire samendrukkingscoëfficiënt voor/ na de grensspanning [-] secundaire samendrukkingscoëfficiënt voor/ na de grensspanning [-] 2 consolidatiecoëfficient [m /s] Pre Overburden Pressure is de grensspanning verminderd met initiële effectieve verticale spanning.
In het model is de grensspanning 30 kPa hoger gesteld dan de initiële effectieve korrelspanning (berekend volgens tabel 2). Het freatisch vlak is hierbij op NAP -1,5 m gesteld.
blad 3 van 7
projectnr. 701567(rev. 1)
22 juni 2012
Omgevingseffecten peilverlaging Door het aanbrengen van een peilverlaging wordt een zettingsproces op gang gebracht. De zettingen worden veroorzaakt door verhoging van de korrelspanningen. De mate van zetting is ook afhankelijk van freatische waterpeilverlagingen in het verleden. Door waterpeilverlagingen in het verleden zal de grond zich stijver gedragen. Op het moment van dit schrijven is geen informatie over peilverlagingen in het verleden beschikbaar. De zettingen treden tijdsafhankelijk op. Enerzijds is er sprake van het uitdrijven van water (consolidatie gedurende de hydrodynamische periode), anderzijds treedt kruip op (ook secundaire zetting genoemd). De berekende zettingen betreffen theoretische eindzettingen en zullen pas na geruime tijd worden bereikt. Hiervoor is een periode van 30 jaar in acht genomen. Voornoemde zettingen kunnen in dit project leiden tot; Het verzakken van wegverharding; verhoging van de belasting op paalfunderingen (negatieve kleef); Het zetten van het spoorlichaam. In dit schrijven is voornamelijk geconcentreerd op de zettingsanalyse van het spoorlichaam. Zetten van de wegverharding Het verlagen van het waterpeil in de watergang leidt in het invloedsgebied van de watergang tot een korrelspanningverhoging in de ondergrond. Afhankelijk van grondwaterverlagingen in het verleden kan dit tot zetting van de wegverharding leiden. In deze rapportage wordt geen uitspraak gedaan over de mate van zetting. Voornoemde geldt overigens ook voor ondergrondse infrastructuur zoals kabels, leidingen en rioleringen. Verhoging van negatieve kleef in de ondergrond Door het verlagen van het waterpeil in de watergang zal het freatisch vlak in het invloedsgebied van de watergang zakken. De grond die in dit gebied aan de funderingspalen hangt wordt daardoor zwaarder. Bij ontwerp van oude gebouwen werd hiermee geen rekening gehouden. Bij gebouwen van recentere datum is wel rekening gehouden met het (maximale) gewicht van de grond dat aan de palen hangt. Een eerste inventarisatie laat zien dat de gebouwen in de omgeving van recente datum zijn.
blad 4 van 7
projectnr. 701567(rev. 1)
22 juni 2012
Het zetten van het spoorlichaam Uitgangspunten en randvoorwaarden Voor de peilverlaging naast het spoorlichaam zijn de volgende uitgangspunten gehanteerd; De peilverlaging vindt plaats tussen kilometrering 70.5 en 70.6 Voor de berekeningen zijn de volgende aannamen gehanteerd: Door voorbelasting van het spoorlichaam en dynamische verdichting door het treinverkeer is een POP-waarde in de ondergrond van 30 kPA onder het spoor ontstaan. Het spoor is vermoedelijk al 150 jaar in gebruik; Oorspronkelijk maaiveldhoogte naast het spoorlichaam is NAP 0,0 m; Niveau bovenzijde spoorlichaam bedraagt NAP +1,0 m; Aangenomen is dat een cunet van 1,5 meter dikte onder het spoor aanwezig is (niveau onderzijde spoorcunet NAP -1,5 m); Breedte van het spoorlichaam bedraagt ca. 15,0 meter De effectieve korrelspanningsverhoging in de ondergrond bedraagt als gevolg van de waterpeilverlaging ca. 2 kPa.
Berekeningen Met het computerprogramma D-Settlement 9.1 kunnen over verschillende verticalen in een dwarsprofiel verticale gronddeformaties (semi tweedimensionale zettingen) worden berekend. Met dit programma wordt een belastingspreiding meegenomen. Tevens kan in het programma een waterload worden gemodelleerd overeenkomstig een waterpeilverlaging. De gemodelleerde dwarsdoorsnede is weergegeven in figuur 1: Hoogheemraadschap Delfland
Input View
Layers 12. 0 spoorbed 11. 0 spoorbed 10. 1 klei, siltig 9. 1 klei, siltig
1
2
3
4
8. 1 klei, siltig 7. 2 Veen
10
12 11
6. 1 klei, siltig
9
5. 4 Veen
8 7
4. 5 Klei, siltig 3. tussenzandlaag
Phone
Fax
6
2. 6 Klei, zandig
5 4
1. 8 Zand, Pleistoceen
3 2 1
date
D-Settlement 9.1 : Spoorlichaam 5 grw verl 0.2 m 220612.sli
22-6-2012
Annex
blad 5 van 7
-25,000
25,000
Figuur 1: Geometrie spoorlichaam in D-Settlement
projectnr. 701567(rev. 1)
22 juni 2012
Resultaten De berekeningsresultaten van de zettingen zijn gepresenteerd in tabel 3. Een voorbeeld van een zetting-tijdgrafiek is in figuur 2 gepresenteerd. Tabel 3: Berekende zetting als gevolg van waterpeil verlaging onderzijde X-coord. MV hoogte cunet Verticaal nr. [m] [m t.o.v. NAP] [m t.o.v. NAP]
Eindzetting na 30 jaar [m]
Effective stress [kPa]
Hoogheemraadschap Delfland
Time-History
1
-8,75
1,0
-1,5
0,001010
2
-4,22
1,0
-1,5
0,014 0,014
0,001005
3
0,00
1,0
-1,5
0,014
4
8,75
1,0
-1,5
0,014
0,001000
0,000995
Figuur 2: Zetting-tijdgrafiek verticaal 3. 0,000990 10
100
1000
10000
1000
10000
Time [days] Phone
Fax
0,000000
date
22-6-2012
Annex
D-Settlement 9.1 : Spoorlichaam 5 grw verl 0.2 m 220612.sli
Settlement [m]
0,002000 0,004000 0,006000 0,008000 0,010000 0,012000 0,014000 10
Vertical 3 (X = -0,044 m; Z = 0,000 m) Method = NEN - Koppejan with Terzaghi (Natural strain)
100
Depth = 1,000 [m] Settlement after 10000 days = 0,014 [m]
Gezien de schematisaties in de berekeningen en de natuurlijke variaties in bodemeigenschappen kunnen de werkelijke eindzakkingen + of -30% van bovengenoemde waarden afwijken. Er dient derhalve rekening gehouden te worden met stijfheidsverschillen. Naast de hoge grensspanning welke is ontstaan als gevolg van de voorbelasting van het spoorbed is ook dynamische verdichting (als gevolg van het terreinverkeer) een factor wat leidt tot vermindering van de zetting. Voornoemde berekende waarden dienen dan ook gezien te worden als bovengrens. Grondonderzoek om de samendrukkingscoëfficiënten te bepalen ter plaatse van het spoor zal zeker leiden tot lagere zettingen in de berekeningen.
blad 6 van 7
projectnr. 701567(rev. 1)
22 juni 2012
Conclusies en aanbevelingen Door verlaging van het waterpeil in de watergang (over 50 meter) zal het spoorlichaam zetten. Bij de huidige (beperkte) aannamen en (beperkte) uitgangspunten bedraagt deze zetting naar verwachting tussen de 10 mm en 15 mm in 30 jaar (bovengrens). De grootste zettingsverschillen over het spoor ontstaan aan het begin en het einde van het traject, waar het waterpeil verlaagd wordt. Direct aansluitend op het projectgebied, realiseert de NS aan de noordzijde een treintunnel. Deze tunnel is 2015 gereed. Deze werkzaamheden met betrekking tot de tunnel hebben ook invloed op het spoorlichaam. Denkbaar is dat binnen het projectgebied werkzaamheden aan het spoorlichaam worden uitgevoerd waarbij o.a. het verticale alignement van de tunnel wordt aangesloten op de rest van het spoor. Veel van de zetting als gevolg van de peilverlaging zou dan kunnen worden gecompenseerd. De resterende zetting (in 27 jaar) is dan te verwaarlozen waarbij vermoedelijk in deze periode door de NS meerdere malen onderhoud wordt gepleegd. Een scherpstelling van de zettingsanalyse kan mogelijk worden verkregen door meer informatie hoe het spoorlichaam is aangelegd en meer gegevens over verlagingen van het freatisch vlak in het verleden. Aanvullend grondonderzoek ter plaatse van het spoorlichaam leidt ook tot een verbetering van de zettingsanalyse echter dit is zeer kostbaar, mede ook door de buitendienststelling van het spoor wat hiervoor benodigd is. Ter voorkoming van onterechte claims wordt geadviseerd een (foto)opname te doen van de bebouwing in de directe omgeving van de peilverlaging. Verder dient een 0-meting van deze bebouwing, het spoor en de aanliggende wegverharding te worden gedaan. Naar verwachting zal in het eerste jaar na verlaging van het waterpeil 50% van de zetting(en) optreden, geadviseerd wordt derhalve in deze periode regelmatig te meten. Verder wordt geadviseerd door het plaatsen van enkele ondiepe peilbuizen de verandering van het freatisch vlak te monitoren.
blad 7 van 7
projectnr. 701567(rev. 1)
22 juni 2012
