stapsgewijze aanpaK pipingcOntROle

De controle op het mechanisme piping kan voor waterkeringen langs regionale rivieren vanwege de kortdurende belastingsituatie enigszins afwijken van andere typen waterkeringen. De volgende stappen worden aanbevolen:

1 klassieke pipingcontrole voor een stagnant hoogwater op de rivier gebruikmakend van empi­ rische rekenregels volgens Bligh, Lane of Sellmeijer;

2 wanneer piping maatgevend is voor de geometrie ten opzichte van andere faalmechanismen (zoals macro­instabiliteit) dan wordt nagegaan of een niet­stationaire benadering zinvol is. Hierbij wordt een afweging gemaakt aan de hand van eenvoudige kenmerken van de bodem en de hoogwaterkarakteristiek;

3 vereenvoudigde controle op freatische berging en vergelijk met voeding tijdens hoogwater. Wanneer er op basis van freatische berging kan worden uitgesloten dat water direct achter de teen van de dijk kan uittreden dan hoeft niet verder op piping te worden ontworpen; 4 indien water kan uittreden ter plaatse van de binnenteen dan moet een afweging worden ge­

maakt of het zinvol en wenselijk is om een niet­stationaire grondwaterstromingsberekening uit te voeren. Het doel van deze berekening is het bepalen van de grondwaterstroomsnelheid. 5 Pipingcontrole op basis van een niet­stationaire grondwaterstromingsmodel. Naast de ken­

nis van grondwaterstromingsmodellen is zeer gespecialiseerde kennis ten aanzien van het mechanisme piping vereist.

6.4.5 OplOssingsRicHtingen

Mogelijke maatregelen om piping tegen te gaan zijn: 1 Verlengen van de kwelweglengte

1.1 Pipingberm aanbrengen

1.2 Grondverbetering in het voorland 1.3 Verticaal kwelscherm

1.4 Kortsluiting in kwelweg opheffen 2 Ontlastconstructie

3 Filterconstructie

Ad 1.Verlengen van de kwelweg

Verlengen van de kwelweg is een veelgebruikte methode om piping tegen te gaan. Zandmee­ voerende wellen worden hiermee meestal niet geheel mee voorkomen, maar de kans op piping wordt in voldoende mate gereduceerd. Er zijn verschillende mogelijkheden om de kwelweg te verlengen.

Ad 1.1. Pipingberm

Met de aanleg van een pipingberm wordt de horizontale kwelweg vergroot. Indien een sloot aanwezig is, waarin opbarsten kan optreden, dan heeft het verleggen van die sloot een gelijk effect.

figuuR 6.9 pipingbeRm aanbRengen

Ad 1.2. Grondverbetering in het voorland of buitenwater

Door het vervangen van zandige lagen in het voorland door klei wordt eveneens de horizon­ tale kwelweg verlengd. Een variant hierop is het aanbrengen van klei in de bodem van het buitenwater, waarmee kortsluiting van de kwelstroom tussen het buitenwater en de water­ voerende zandlaag wordt voorkomen.

Bij een grondverbetering moet in acht worden genomen dat de ondoorlatende grondlaag die ontstaat door de grondverbetering, dik genoeg is om rekentechnisch de kritieke kwel­ lengte te kunnen verlengen ten opzichte van de originele situatie. In het Technisch Rapport Zandmeevoerende wellen wordt aanbevolen om voor zo’n slecht doorlatende laag een mini­ male dikte van van 1 m aan te houden.

figuuR 6.10 gROndveRbeteRing in vOORland Of buitenwateR

Ad 1.3: Verticaal kwelscherm

Een verticaal kwelscherm wordt toegepast als in horizontale richting de ruimte te beperkt is om de kwelweg te verlengen. Middels een verticaal kwelscherm wordt de verticale kwelweg verlengd, waardoor de kans op piping afneemt. De kwelwegen gaan altijd alleen door zandl­ agen, waardoor uitsluitend het deel van het kwelscherm dat in de zandlaag steekt effectief is.

In principe kan het kwelscherm overal geplaatst worden, maar het meest effectief is plaatsing aan de binnenzijde omdat in dat geval het zand vertikaal omhoog langs het kwelscherm ge­ transporteerd moet worden. Het kwelscherm dient zijn functie gedurende de hele levensduur van de waterkering te vervullen, ongeacht vervormingen van de waterkering of kwelscherm zelf.

figuuR 6.11 veRticaal KwelscHeRm

Ad 1.4. Kortsluiting in de kwelweg opheffen

Piping kan alleen ontstaan als er een directe verbinding is tussen het buitenwater en een watervoerende zandlaag. Als het mogelijk is deze kortsluiting op te heffen, is dat een effec­ tieve manier om piping te voorkomen. Een voorbeeld hiervan is het afsluiten van een watervoerende (tussen)zandlaag met een kleikist of vertikaal scherm. Een ander voorbeeld is het aanbrengen van klei op de bodem van het buitenwater, zoals onder ad 1a. is beschreven. Ad 2. Ontlastconstructie

Middels een ontlastconstructie wordt de stijghoogte in de watervoerende zandlaag verlaagd, zodat geen opbarsten meer optreedt. Het water wordt opgevangen en afgevoerd. Een ontlast­ constructie ter voorkoming van piping dient altijd gecombineerd te worden met een filter­ constructie, om te voorkomen dat met het water ook zand wordt afgevoerd. Ook een sloot, die zodanig breed en diep is dat daarin opbarsten optreedt, fungeert als ontlastconstructie. Ad 3: Filterconstructie

Als de locatie van mogelijke wellen vastligt, bijvoorbeeld in een sloot, kan daar een filter­ constructie worden aangelegd om de afvoer van zand tegen te gaan. Indien er een filtercon­ structie wordt toegepast, wordt kwel onder of door de waterkering toegestaan. Daarentegen wordt kanaalvorming voorkomen door aan het uittreepunt een filterconstructie aan te brengen. Een filterconstructie kan bestaan uit een grindkoffer (een filterlaag bestaande uit verschillende graderingen grind), geotextiel, een combinatie van beide oplossingen. De filterconstructie moet voldoende doorlatend blijven ten behoeve van het watertransport. Hiermee wordt voorkomen dat de gehele constructie gaat opbarsten.

Ad 8: Aansluitingen onderdelen

In lengterichting van de waterkering kunnen er knelpunten ontstaan door wijziging van dwarsprofiel van de waterkering of aanwezigheid van een kunstwerk. Over de gehele lengte van de waterkering dient de veiligheid ten opzichte van alle faalmechanismen gewaarborgd te blijven. In het ontwerp dient daarom ook aandacht besteedt te worden aan deze knelpunten of grensvlakken van type dwarsprofielen. Voorbeeld is een kleine watergang die middels een duiker een regionale waterkering kruist.