Aanvraag voor een keurontheffing
Aanvraag van een keurontheffing door Consortium LIVE INSIDE, door consortium partners Alert Solutions BV, Rotterdamseweg 145, 2628 AL Delft en GTC Kappelmeyer, Heinrich-Wittmann-Strasse 7a, D-76131 Karlsruhe, Duitsland, voor :
het aanbrengen van monitoring apparatuur in de LiveDijk. Het betreft installatie van apparatuur in de westelijke schermdijk van Eemshaven. Het te monitoren gebied beloopt van de radar post op de kruin van de dijk tot 700 meter in oostelijke richting. Voor het installeren van de apparatuur zijn beperkte graafwerkzaamheden op de dijk benodigd, worden boorgaten gezet en worden kabels met sensoren in de dijk aangebracht.
Ten behoeve van de aanvraag keurontheffing via het ‘Aanvraagformulier voor een keurontheffing’ worden de volgende gegevens overlegd:
Introductie dijkmonitoringssysteem LiveDijk Eemshaven (zie deel 1) Beschrijving van voorgenomen werkzaamheden (zie deel 2) Situatie- en constructietekening (zie deel 3)
Definitieve Plan van Aanpak ingediend door het Consortium LiveInside bij het samenwerkingsverband (in apart document bijgesloten) Uitnodiging tot het doen van een aanbieding door het Samenwerkingsverband LiveDijk Eemshaven waaronder Waterschap Noorderzijlvest (in apart document bijgesloten)
Deel 1: Introductie Dijkmonitoringssysteem LiveDijk Eemshaven
Consortium LIVE INSIDE heeft van het samenwerkingsverband LiveDijk Eemshaven, bestaande uit Waterschap Noorderzijlvest, Stichting IJkdijk en STOWA, de opdracht ontvangen een dijkmonitoringssysteem in de LiveDijk Eemshaven aan te leggen. De westelijke schermdijk van Eemshaven is daarvoor door het waterschap ter beschikking gesteld. De belangrijkste doelstellingen van het LiveDijk project zijn de volgende: -
Vaststellen van langdurig functioneren van sensortechnologie onder praktijkomstandigheden Aantonen dat installatie en operatie van sensortechnologie in een bestaand dijklichaam kan plaatsvinden zonder dat de dijk faalt (of anderszins negatief wordt beinvloedt)
-
Aantonen dat ‘achtergrond ruis’ als gevolg van omgevingsfactoren kan worden gescheiden van belastingfactoren relevant voor de faalmechanismen van het dijklichaam Verbeteren van de inspectie van dijklichaam door toevoeging van een real-time monitoringsysteem, waarmee de sterkte van het dijlichaam op ieder moment kan worden beoordeeld.
Het Consortium LiveInside biedt twee in-situ meettechnieken aan. Beide zijn op sensoren gebaseerd systemen die voor werking in de dijk worden geïnstalleerd. Beide systemen bestaan uit dunne kabels waarin of waaraan sensoren gekoppeld zijn voor het real time meten en doorgeven van een breed scala aan parameters. Beide systemen worden met een vaste stroombron continu gevoed. De gebruikte kabels dienen gelijktijdig voor overbrenging van de stroom en voor transfer van de gemeten data. De systemen zijn in diameters van beperkte omvang. Het systeem van Alert Solutions bestaat uit een kabel (met een diameter van circa 7 mm) met verdikkingen op de plaatsen waar de sensor modules in de kabel zijn gekoppeld (de sensor modules hebben een diameter van 22 mm). Het systeem van GTC Kappelmeyer bestaat uit een kabel met een diameter van 16 mm. Voor het aanbrengen van deze systemen in de dijk zijn smalle kabelsleuven benodigd (tussen 200 – 300 mm) en kleine diameter boorgaten (tot maximaal 100 mm). Voor een optimale werking worden de sensoren op verschillende diepten geïnstalleerd. Zo wordt een gedetailleerd en gebiedsdekkend beeld verkregen van voor de dijkstabiliteit relevante waarnemingen. De systemen van het Consortium LIVE INSIDE gaan metingen verrichten naar waterspanning, temperatuur (voor waterinfiltratie), golfoploop en beweging. De meetperiode zal minimaal 2 jaar beslaan en kan mogelijk uitgebreid worden tot 10 jaar. Om deze systemen in de dijk te installeren zijn enkele graaf- en boorwerkzaamheden benodigd. Deze werkzaamheden worden hierna beschreven. De totale installatie van de instrumenten zal naar verwachting 5 werkdagen in beslag nemen.
Deel 2: Voorgenomen werkzaamheden voor installatie van het monitoringsystemen
Voor installatie van de sensoren worden kabelsleuven gegraven en boorgaten aangebracht. Tevens zijn enkele boringen in het asfaltdek benodigd om tevens sensoren op de juiste positie onder het asfalt te brengen en de golfoploop metingen uit te kunnen voeren. Bij de keuze van de hiervoor benodigde technieken wordt gestreefd naar technieken die zo min mogelijk verstoring van het dijklichaam tot gevolg hebben en die na installatie goed zijn af te werken om de dijk in oorspronkelijke staat terug te brengen. Hieronder worden de werkzaamheden benodigd voor de verschillende onderdelen nader toegelicht. Op basis van de hierna beschreven werkzaamheden zal de totale plaatsing van beide systemen circa 5 werkdagen in beslag nemen. Kabelsleuven De kabelsleuven worden aangebracht voor het ondergronds wegwerken van de GeoBeads bekabeling die de verschillende individuele instrumenten met het netwerk koppelt. De lange
kabelsleuf over de volle lengte van de dijk is tevens de plaats waar de glasvezel sensorkabel van GTC wordt aangebracht. De kabelsleuf wordt zo smal en ondiep mogelijk aangebracht met een klein formaat graafmachine of een grondsleuvenfrees. Een minigraver met een smalle sleuvenbak (circa 25 cm) zal een sleuf over de lengte van de dijk (circa 730 meter) graven tot een diepte van circa 80 cm. Met een grondsleuvenfrees wordt een minimale breedte van 10 cm van de sleuf bereikt. De grondsleuvenfrees gaat evenwel niet dieper dan circa 60 cm (tot maximaal 80 cm wanneer het maximale bereik van de machine dit toestaat). De sleuf parallel aan de overgang asfalt / grasbekleding gegraven op minimaal 1 meter buiten het asfaltdek. Op de bodem van deze sleuf wordt de GTC kabel gepositioneerd. Om de condities van de waterinfiltratie voor de vezeloptische meetkabel niet te be誰nvloeden wordt de GeoBeads kabel circa 30 cm boven de GTC kabel gelegd. Op deze wijze komt de bovenste kabel 30 tot 50 cm onder maaiveld te liggen. Het vrijgekomen materiaal bij het graven van de sleuf wordt onder regelmatig verdichten teruggestort voor afvulling van de sleuf. De sleuf wordt vervolgens ingezaaid met graszaad om deze in oorspronkelijke staat terug te brengen. Boorgaten Voor het zetten van de boorgaten gaat de voorkeur uit naar sonisch boren *. Dit is een grondverdringende boortechniek waarbij de boorbuis van relatief kleine doorsnede (zijnde een casing) met een hoge frequentie de grond in wordt getrild. Door deze trillingen wordt de schuifweerstand tussen casing en direct aanliggende grond sterk gereduceerd, wat snelle installatie van de casing mogelijk maakt. De boorstelling is relatief licht en er wordt geen of een beperkte hoeveelheid werkwater gebruikt. Het is een snelle manier van boren. Doordat de te plaatsen in-situ instrumenten fysiek zeer klein van aard zijn kan met een beperkte diameter boor / casing gewerkt worden. Een GeoBeads sensormodule heeft een diameter van 22 mm en een lengte van 150mm. De kabels hebben een diameter van circa 7 mm. De glasvezel van GTC Kappelmeyer heeft een diameter van 15 millimeter. Voor plaatsing van de GeoBeads sensoren behoeft de binnendiameter van de casing niet groter dan 40 mm te zijn (buitendiameter 65 mm). Voor vertikale plaatsing van hellingmeetbuizen en de glasvezel kabel van GTC Kappelmeyer wordt een binnendiameter van de casing van 65 mm gebruikt (buitendiameter 88 mm). Tijdens het aanbrengen van het boorgat wordt een boorcasing tot op einddiepte meegevoerd. Dit wordt gedaan om het boorgat te steunen. Als de einddiepte is bereikt kan de instrumentatie direct binnen de casing in het boorgat worden aangebracht (locaties E en G) en kunnen de hellingmeetbuizen (PVC, buitendiameter 48 mm) worden geplaatst (locatie F). Vervolgens wordt de boorcasing getrokken onder voortdurend aanstorten van het boorgat met lokaal eventueel fijngemalen materiaal. In overleg met de daarvoor te contracteren aannemer wordt daarvoor een passende grondsoort gebruikt. Voor de installatie van de instrumentatie van GTC (locatie D) dient eerst de casing te worden getrokken, alvorens de kabel kan worden geplaatst. De doorlopende lengte van deze kabel maakt het niet mogelijk om de casing over de kabel weg te trekken. In dit geval zal de te bereiken diepte (maximaal 8 meter) afhankelijk zijn van het open blijven staan van de grond nadat de casing wordt getrokken. Dit zal in overleg met de aannemer ter plaatse van het werk worden beoordeeld. Indien nodig worden er zogenaamde geperforeerde peilbuizen geplaatst om de boorgaten voldoende open te houden voor verticale plaatsing van de glasvezel. Na installatie wordt het boorgat vervolgens direct aangestort met eveneens lokaal materiaal.
Eventuele aanwezige homogene grondlagen (klei) kunnen bij afvulling worden hersteld door het inbrengen van zwelklei. Ter afsluiting van de boorgaten kan bovenin, vlak onder maaiveld, een bentoniet ‘prop’ worden geplaatst om deze vervolgens met een laag klei tot op het maaiveld af te sluiten. *) Eventueel kan ook de avegaar boormethode worden toegepast. Met deze boortechniek wordt de grond naar boven gehaald. Dit biedt betere, doch beperkte mogelijkheid de grondopbouw zorgvuldig te registeren (grond wordt door boortechniek vermengd) en hier de plaatsing van de instrumenten direct op aan te passen. Tevens is lokale grond direct beschikbaar om deze in omgekeerde volgorde terug te plaatsten voor het afvullen van het gat. Het boorgat is mogelijk minder zuiver aan te brengen dan bij sonisch boren, tevens mag een grotere diameter boorgat (dan wellicht strikt noodzakelijk voor plaatsing) worden verwacht. Asfalt De boringen in het asfalt (locaties B en C) worden separaat uitgevoerd. Na doorboring van het asfalt met beperkte diameter (circa 10 cm), wordt met handboring tot maximaal 1 meter diepte geboord. De instrumentatie wordt geplaatst, het boorgat afgevuld met lokaal materiaal en de gaten in het asfalt worden met beton afgewerkt. De kabels worden over het asfalt haaks op de dijk naar de bovenkant van de asfalt deklaag geleid. Daar gaan de kabels ondergronds verder. Ter bescherming van de kabels wordt een metalen strip over de kabels aangebracht. Verwachtte hoogte van de strip is tussen 25 en 40 mm, waardoor er geen hinder voor eventuele voertuigen op de asfaltbekleding zal zijn. Deze strip wordt direct op de asfaltlaag bevestigd. In deze strip zullen in meetraai 2 en 3 (locaties B en H) tevens de instrumenten voor meting van de golfoploop worden opgenomen. Koperslakblokken Een enkele Geobeads sensormodule voor het monitoren van de zeewaterstand wordt bevestigd op een koperslakblok op zo’n laag mogelijke niveau (bij laagste eblijn, locatie A op doorsnede). De sensor betreft een roestvrij stalen kastje van 50 X 45 X 160 mm en wordt middels twee roestvrij stalen keilbouten van 8 mm doorsnede op het koperslakblok bevestigd. Afvulmateriaal Voor een optimaal meetresultaat is het van belang dat de meetinstrumenten na installatie zoveel als mogelijk in de originele grondomstandigheden de metingen kunnen verrichten. Dat betekent dat de afvulling van de boorgaten en de kabelsleuf voor GTC zoveel als mogelijk met lokaal materiaal zal plaatsvinden. Door het materiaal eventueel fijn te malen kan een goede aanhechting van de grond op de instrumenten worden gerealiseerd. Tevens is het hierdoor mogelijk een goede zetting in het boorgat te bereiken. Om de meetwaarden niet te zeer te beïnvloeden is de nadrukkelijke keuze gemaakt om de boorgaten nietover de volle diepte met bentoniet af te vullen. Dit zou met name de waterspanning- en hellingmetingen dusdanig beïnvloeden, dat deze hun relevantie zouden kunnen verliezen. Het Consortium gaat er vanuit dat met voldoende zorg de boorgaten uitstekend met materiaal vergelijkbaar aan de lokale grondsoorten kunnen worden afgevuld. Hier is van belang dat de boorgaten op zichzelf een zeer kleine diameter hebben in relatie tot de volle omvang van het lichaam. Daarnaast zullen door de snelle installatie die mogelijk is, de boorgaten slechts zeer kort zonder ondersteuning van casing of opvulmateriaal openstaan. Verder hebben eerdere plaatsingen van GeoBeads in vertikale boorgaten (zowel bij de IJkdijk als bij een regionale kering van Hoogheemraadschap van Delfland) uitgewezen dat met de gekozen afvulling
van de boorgaten met lokaal materiaal (waaronder grote delen zand), geen vertikale hydraulische kortsluiting tussen verschillende grondlagen heeft plaats gevonden. Aannemer Het Consortium is met verschillende partijen in gesprek over het aanbesteden van de graaf- en boorwerkzaamheden. Verschillen tussen de aanbiedingen zijn ondermeer gelegen in de type boortechnieken (sonisch boren of avegaar boren) die worden voorgesteld. Op moment van schrijven is nog geen definitieve keuze voor aannemer gemaakt. Vanuit feedback van de opdrachtgever, danwel vanuit de Keur kan input komen die voor definitieve beslissing van belang is. Hierover treedt het Consortium graag in overleg met het waterschap. Zodra de aannemer bekend is, zal dit direct worden gedeeld met de opdrachtgever. Aansluiting op dataverbinding TNO ICT De stroomvoorziening en de dataverbinding worden in de radar post op de kruin van de schermdijk gerealiseerd. Dit is afgestemd met Groningen Seaports, beheerder van de radarpost. De bekabeling van Alert Solutions en GTC Kappelmeyer gaat direct vanuit de kabelsleuf via een doorvoer in de vloer van de radarpost de apparatuurruimte in. Alle benodigde infrastructuur is reeds beschikbaar in de radarpost is reeds aanwezig, zodat daarvoor geen extra graafwerkzaamheden nodig zijn. Volgorde van werkzaamheden Voor de diverse uit te voeren werkzaamheden wordt voorlopig de volgende volg tijdelijke planning aangehouden. Deze wordt definitief opgesteld met eventuele aanwijzingen van het Waterschap en in overleg met aannemer. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17)
Aanbrengen boorgaten in asfalt deklaag (locaties B en C) Graven vier sleuven haaks op de schermdijk Installatie GeoBeads in boorgaten (locaties B en C) Afdichten boorgaten (locaties B en C) met beton Bevestiging van zeewaterniveaumeter op koperslakblok (1x, locatie A) Aanleg GeoBeads RVS profielen over asfalt deklaag (K en L) Aanbrengen boorgaten in vier sleuven (locaties E, F en G) Installatie GeoBeads in sleuven (locaties E, F en G), afvullen boorgaten Afdichten sleuven haaks op schermdijk Graven sleuf in lengte richting schermdijk Aanbrengen boorgaten in sleuf (locaties D) Installatie GTC kabel in sleuf over lengterichting van de schermdijk Afdichten 30 cm van de sleuf Installatie van de GeoBeads kabel over lengterichting van de schermdijk Aansluiting GeoBeads kabels op ‘koppelkasten’ Afdichten restant sleuven Inzaaien gras op grasbekleding
Verwijdering systemen De systemen die worden geïnstalleerd kunnen aan het einde van de gebruiksperiode zonder meer uit de dijk worden verwijderd.
Voor de dieper gelegen sensoren zal dit evenwel de benodigde graafwerkzaamheden met zich meebrengen. Door jarenlange zetting in de bodem zijn deze sensoren eenvoudigweg niet uit de grond te trekken. Het is onze inschatting dat verwijdering door graafwerkzaamheden grotere schade met zich meebrengt dan de beperkte effecten van het achterblijven van de sensoren. De sensoren zijn klein van omvang en bevatten geen schadelijke stoffen (Ze voldoen aan RoHS milieustandaard voor elektronische componenten). Onze gedachte gaat dan ook uit naar verwijdering van de systemen die dicht onder het oppervlak liggen en het loskoppelen en achterlaten van de systemen die op grotere diepte in het dijklichaam zijn ge誰nstalleerd.
Informatievoorziening en planning Bij installatie zullen de posities van de sensorinstrumenten met GPS worden ingemeten. De exacte locatieaanduiding zal na afloop van installatie digitaal aan het waterschap worden aangeleverd. De werkzaamheden zijn gepland in de week van 7 tot en met 11 september. Mocht er van uitloop sprake zijn dan kan deze in de daaropvolgedne week plaats hebben. Installatie zal voor 1 oktober zijn afgerond. Vanuit de opdrachtgever is 15 september 2009 als deadline voor installatie afgegeven.
Deel 3: Situatie- en Constructietekeningen Hierna volgen de tekeningen waarin de voorgenomen plaatsing van de individuele meetinstrumenten is opgenomen. Het betreft een deel van de Westelijke Schermdijk Eemshaven. Het te meten gebied start vanaf de radarpost op de kruin van de dijk en loopt tot ongeveer 700 meter naar oostelijke zijde door.
4,00
5,50
14,00
4,00
5,00
1,50
1,50
4,00
6,60
1,50
1,50
0,20
Top view of LiveDijk levee Reference point Radar post on top of levee (measures in meters)
11,00 4,00
800,00
220,80
223,70
221,00
6,00
27,00
27,00
28,00 50,50
8,00
101,00
105,00
1
1
Measurement lines Containing both Alert Solutions and GTC Kappelmeyer sensor monitoring Sensor positioning
Windmill Radarpost on the levee
Radar post building at the landside of the levee SCHAAL: 1:2000
30
50
HDPE pipe with tube below road for transportation of cables (TNO ICT) 100
105,50
105,50 2
21,00
0
733 meter 27,00
19,47
6,00
5,00
23,50
7,00
58,00
31,00
20,00
68,29
6,50
9,94
49,50
Cable ditch (~600 mm below ground level)
105,50
105,50 3
51,00 4