Piping bij pijpleidingen en doorpersingen 1 Algemeen

Leidingen vallen ook onder de noemer ‘niet-waterkerende objecten’. Deze kunnen leiden tot kortsluitingen in afsluitende pakketten en/of geconcentreerde grondwaterstroming. Hierdoor kan de veiligheid tegen welvorming en piping afnemen. De mate waarin dit het geval is, hangt vooral af van de opbouw van de waterkeringen de ligging van de leiding ten opzichte van de waterkering. Ook kunnen welvorming en piping worden geïnitieerd door een calamiteit met de leiding zelf. Een calamiteit kan zijn leidingbreuk, opdrijven van de leiding, etc.

Bij de beoordeling van de invloed van leidingen op welvorming en piping wordt in eerste instantie gekeken of de leiding binnen de veiligheidszone van de waterkering is gelegen (zie Figuur 8.6). De veiligheidszone is opgebouwd uit de verstoringzone (de afstand tot de leiding waarbinnen ontgrondingen en verstoringen ten gevolge van lekkage, breuk of explosie kunnen optreden) en de stabiliteitzone (de breedte van de langs de waterkering gelegen terreinstrook die in verband met de stabiliteit van de waterkering ongestoord moet blijven). Bij aanwezigheid van een pipingberm komt de binnenteen van het dijklichaam verder landinwaarts te liggen waardoor de stabiliteitszone groter wordt.

Voor de berekening van verstoringzone en de stabiliteitzone wordt verwezen naar NEN 3651, hoofdstuk 5. Indien de leiding binnen de veiligheidszone ligt, dienen aanvullende eisen te worden gesteld in verband met de veiligheid van de waterkering. Zie ook het katern ‘Niet- waterkerende objecten’ van het VTV.

veiligheidszone dijklichaam

verstoringszone stabiliteitszone

Figuur 8.6 Zonering van de waterkering

8.10.2 Leidingen evenwijdig aan de waterkering

De eisen waaraan leidingen evenwijdig aan de waterkering moeten voldoen, zijn afhankelijk van de zone waarin deze leidingen zich bevinden (zie ook Figuur 8.7).

Leidingen in het profiel van de waterkering (d.w.z. in het dijklichaam tussen binnen- en buitenteen) zijn in beginsel niet toegestaan. Voor uitzonderingsgevallen dient een op de specifieke situatie toegespitste onderbouwing te worden geleverd.

Voor leidingen buiten het profiel die om planologische redenen binnen de veiligheidszone niet zijn te vermijden, dient te worden aangetoond dat:

151 van 348

- de leidingen zijn ontworpen, berekend en uitgevoerd volgens de NEN 3650-serie [normen NEN 3650, 3651 en 3652] en de Nederlandse Praktijkrichtlijn [NPR 3659].5 - de stabiliteit van de waterkering is gewaarborgd. Opgemerkt wordt dat de controle

van het mechanisme piping hier geen onderdeel van uitmaakt. Dit betreft bijvoorbeeld de invloed van de leidingen, al dan niet na een ontgronding ten gevolge van leidingbreuk of lekkage, op de weerstand van een afdekkende laag. Dit onderwerp is punt van discussie, omdat dit bij een grotere pipingzone dan stabiliteitszone tot strengere ontwerpregels kan leiden dan volgens de huidige NEN 3651. Dit aspect moet nog nader worden onderzocht en onderbouwd. In afwachting daarvan wordt voorlopig de pipingzone niet bij de bepaling van de veiligheidszone betrokken.

Afhankelijk van de ligging van de leidingen dienen eisen te worden gesteld met betrekking tot graafwerkzaamheden in verband met onderhoud of reparatie van leidingen.

8.10.3 Leidingkruisingen

De veiligheidszone van een waterkering kent geen begrenzing in de diepte. Hierdoor liggen leidingkruisingen per definitie in de veiligheidszone van de waterkering.

Alle kruisende leidingen moeten daarom zijn ontworpen, berekend en uitgevoerd volgens de NEN 3650 – serie [normen NEN 3650/ 3651/ 3652, inclusief de bijbehorende wijzigingsbladen] en de Nederlandse Praktijkrichtlijn [NPR 3659].4 _{Naast eisen met betrekking}

tot de sterkte van de leiding zijn hierin ook eisen opgenomen met betrekking tot de noodzaak van een vervangende waterkering en de beoordeling van de geotechnische stabiliteit en piping. Tevens dienen alle kruisende leidingen te voldoen aan de regels in paragraaf B7.2 van de Leidraad Kunstwerken [TAW, 2003]. Dit betreft aanvullende voorzieningen, met name t.a.v. afsluitmiddelen.

Daarnaast mogen mechanische invloeden (krachten, verplaatsingen) buiten de invloedszone van de leiding geen effect hebben op de leiding binnen de veiligheidszone. De sterkteberekening van de leiding geldt derhalve een bredere zone (zie [NEN 3651] art. 4.3). Voor de beoordeling van leidingkruisingen is het van belang om onderscheid te maken in de ligging van de leidingkruising ten opzichte van de waterkering.

8.10.3.1 Leidingkruisingen met een verhoogde ligging ter plaatse van de waterkering

Dit zijn vooral de conventionele leidingkruisingen die zijn of worden aangelegd in open ontgravingen of met behulp van doorpersingen. Binnen dit hoofdtype wordt onderscheiden tussen (zie Figuur 8.7):

a) In gebruik zijende pijpleidingen die niet door middel van horizontaal gestuurde boring zijn aangelegd

- opgenomen in het dijklichaam (dit is het meest voorkomende geval)

- gedeeltelijk of geheel op het maaiveld gelegen. Dit is in beginsel geen acceptabel ontwerp, omdat gebruikelijk een minimale gronddekking wordt vereist [NEN 3651]. In de praktijk komen zulke kruisingen toch wel voor, met name bij tijdelijke leidingen.

b) In gebuik zijnde pijpleidingen die zijn aangelegd middel van horizontaal gestuurde boring (HDD = Horizontal Directional Drilling):

5. De door de Provincie Zuid Holland opgestelde Pijpleidingencode PLC geldt niet voor ontwerpen, maar kan wel worden gebruikt bij de toetsing.

152 van 345

- horizontaal gestuurde boring (HDD = Horizontal Directional Drilling), intredend in het binnentalud van de waterkering; de leiding wordt vanaf de binnenzijde richting buitenzijde geboord. Ook dit is in beginsel geen acceptabel ontwerp, vanwege het ‘blow out’ gevaar bij het boren van de leiding. Niettemin komen zulke kruisingen wel voor. Denkbaar is dat bij sterk overgedimensioneerde dijken, waarbij een lokale verstoring van het dijkprofiel tijdens het boorproces geen onbeheersbaar gevaar vormt of in kwelgevoelige gebieden, zo’n oplossing wordt toegestaan. Een en ander uiteraard ter beoordeling van de dijkbeheerder.

H buitenzijde

MHW

binnenzijde

leiding deels op maaiveld leiding door de dijk zand

 H

leiding uitkomend in het binnentalud zand

L zand M HW

klei

Figuur 8.7 In de praktijk voorkomende leidingkruisingen. (De niet afgedekte leiding moet worden gezien as een tijdelijke oplossing; hiervoor geven de NEN normen geen eisen. De in het binnentalud uitkomende geboorde leiding moet wel aan specifieke uitvoeringseisen voldoen. Bovendien moet het intredepunt boven het MHW, vermeerderd met de te verwachten zettingen liggen.)

Indien een vervangende waterkering (damwand of kistdam) is toegepast, zoals vaak wordt vereist bij kruisingen die nergens boven MHW komen, zal piping in veel gevallen geen rol spelen.

Indien dit niet het geval is, d.w.z. er hooguit sprake is van een kwelscherm en/of een kleikist, zal de weerstand tegen piping meer in detail moeten worden beoordeeld. Het te keren verval wordt in belangrijke mate bepaald door de hoogteligging van het uittreepunt. Voor de toe te passen methoden wordt verwezen naar het onderdeel ‘kunstwerken’ (par. 6.3).

8.10.3.2 Diepgelegen leidingkruisingen

Dit betreft meestal horizontaal gestuurde boringen, die worden aangelegd volgens de methode HDD (Horizontal Directional Drilling, (zie Figuur 8.8). Hierbij dient gecontroleerd te worden of mogelijke alternatieve kwelwegen een verkorting van de kwelweg in de

vervangende waterkering

153 van 348

ongestoorde (d.w.z. zonder pijpleiding) situatie geven. Aanbevolen wordt om de methode Lane toe te passen. Voor deze situatie blijft het kritieke verval gelijk aan dat in de oorspronkelijke situatie zonder pijpleiding. Zie [NPR 3659 / NEN 3651].

 H klei

Lo leiding onder de dijk

M HW

zand

Figuur 8.8 Diep gelegen leidingkruising

De detaillering van de doorvoer van de leiding door de afdekkende laag is van groot belang. Indien in de oorspronkelijke situatie de veiligheid tegen piping wordt bewerkstelligd door een afdekkende laag, is een waterdichte doorvoer of een filterconstructie voorwaarde voor het handhaven van de oorspronkelijke veiligheid.

8.10.4 Overige aanbevelingen

Indien door falen van de leiding (leidingbreuk) de weerstand tegen piping kan afnemen, dienen ook deze situaties te worden gecontroleerd. Veiligheidshalve wordt aanbevolen om ook bij deze controle in eerste instantie uit te gaan van MHW. Bij diep gelegen leidingen zullen ontgrondingen als gevolg van leidingbreuk overigens veelal ofwel niet ofwel op voldoende afstand van de waterkering optreden.

Tijdens het beheer dient men beducht te zijn voor een mogelijk groter effect van een plaatselijke onderbreking in een afdekkende laag op het voorland, indien dit nabij een leidingkruising optreedt. Via de leidingkruising kan hier namelijk een maatgevende kwelweg ontstaan.

Bij de kwelproblematiek dienen tevens de bij de uitvoering geconstateerde problemen te worden betrokken (bijvoorbeeld het ontstaan van scheuren in de dijk of het maaiveld tijdens het boorproces), alsmede gegevens die zijn vrijgekomen bij werkzaamheden aan de leiding.