Transcript 160189 (10.27MB)

vr1
I(oo19
z3 - tie £ bib i;oteek)
DE VERBETERING VAN DE WAAL
BIJ NIJMEGEN
Ministerie van Verkeer en Waterstaat
Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat
Directie Oost-Nederland
Postbus 9070
6800 ED Arnhem
Tel. 026 - 3688355
Bibliotheek
naam
afd.retourparaaf
S.V.P. TIJDIG VERLENGEN
Bochtverbetering
rivier de Waal te Nijmegen
door Ing. P. H. Ploegmakers, Rijkswaterstaat, directie '. ELD eR LFWO
PanriurdqnS
Ka riaat
Inleiding
sorwufl
:f
waterstaat plannen ontwikkeld om deze
bocht te verbeteren door middel van een
bochtverlegging. In de jaren 60 nam het scheepvaartverkeer op de Waal enorm toe.
De toename bestond uit:
.
Hatderen
1EN1 -'-
c
..-
1. 1-let aantal schepen; 2. De grootte van de schepen;
3. Het gevaarlijke stoffen transport; 4. De snelheid (motorvermogen); 5. De continuevaart (dag- en nachtvaart), welke met radar werd uitgerust, kwam
op gang.
/
./ ' y> •.
...
. .. ...
'' -.Erleco
OoypOldQr krr 875
// 72
ood
A. Oude Waal
1 MEGEN
B.
Groqnlandgn
C Bisonbaal
Bondijk
Rijkswaterstaat heeft de afgelopen jaren
vele verbeteringen aan de rivier aange
Fzguur 1.
bracht en moet in de toekomst nog vele - Waal Kanaal
Maas
werkzaamheden verrichten om de rivier optimaal aan te passen aan het huidige verlichting is reeds een aantal jaren in vaart langs de rivier in te richten. In dit
scheepvaartverkeer. Hierbij dient de werking. Tevens zijn er een aantal brand- kader past ook deze Waalbochtverbeteveiligheid zowel op als langs de rivier blusboten langs de rivier gestationeerd. ring als mede de bochtverbeteringen van
voldoende gewaarborgd te worden. Op een aantal significante punten zijn St. Andries, Erlecom, Hulhuizen en
Diverse rivierverbeteringen zijn of of worden verkeersposten gebouwd van Haalderen welke in de toekomst nog
worden in de komende jaren uitgevoerd, waaruit scheepvaartbewegingen geleid of moeten worden aangepakt. Eind jaren '60
De bebakening compleet met radar-geregeld worden. Men is thans ook werd aan het waterloopkundig laboratoschermen is gerealiseerd en de rivier- doende uitwijkhavens voor de scheep- rium "de Voorst" opdracht gegeven
Figuur 2.
TOELICHTING
i
-.t..l.i., ,iI
Gcmemm t t
i•;0
. -. -.
A.ob,'d
Taelcomsti9 zomerb!d.
,.,
maken zomerkae.
(eidijk.
bandijk.
/ K0 d
D
look
\ .op'11 -
/
k
L_J----k,h. /
'Groen!dn'Iin l
Te maken hocywaterenje
dSm.
Grondaanvullung
--
verlagen terrein
-4
- 0
..
- 1
•
1
1
en
1-
ï
..6'
'.'.-.......
.•°'
,,\.
k
(1986) 10
389
opdracht om die mogelijkheden te onderzoeken, die in het huidig zomerbed van
de rivier de bocht optimaal verbetert.
Het grootste knelpunt is nl. de vaarbreedte terplaatse. De buitenbocht voor de
stad Nijmegen is diep uitgeschuurd terwijl er zich aan de noordzijde onder de
gemeente Elst, grote zandplaten hebben
gevormd. Bij dit modelonderzoek kwam
naar voren dat, indien men een vaste laag
op de bodem van de rivier kan aanbrengen op een hoogte van O.L.R. (Overeengekomen Lage Rivierstand) van
-300 m, de vaarbreedte met ca 50 m kan
worden verbeterd. De rivierbreedte van
de Waal bedraagt 260 m terwijl de
vaarbreedte bij Nijmegen, bij O.L.R., nog
geen 100 meter bedraagt. Het aanbrengen van een vaste laag grijpt in in het
alluviide karakter van de rivier. Tijdens
de uitvoering is het daarom noodzaak de
ongewenste effecten tijdig te signaleren.
Dit vergt vele en nauwkeurige meetgegevens zowel boven- als benedenstroorns van het werk. Benedensrrooms
van de vaste laag zal uitschuring optreden, gevolgd door aanzanding. De
bodemruwheid wijzigt zich, waardoor
5mw kromme effecten kunnen optreden.
modelproeven uit te voeren, om de mogelijkheden voor de bochtverbetering te
Nijmegen te onderzoeken. Uit dit onderzoek kwam een bochtverlegging bovenstroorns Nijmegen als ideale oplossing
naar voren.
De boogstraal zou bij Nijmegen dan van
750 m naar 3500 m gebracht kunnen
worden. De directie Bovenrivieren heeft
hierop een plan uitgewerkt, het zogenaamde groenlandenrracé. (zie
figuur 2). Tegen dit plan maakte vele
groeperingen in de samenleving bezwaren
vanwege de natuurwetenschappelijke
waarden, de landschappelijke betekenis
van het gebied en de grote sociale
effecten voor een deel van de gemeenschap van Ooy. Rijkswaterstaat heeft om
deze redenen moeten afzien van dit plan
en is gaan zoeken naar andere oplossingen
om deze gevaarlijke bocht te verbeteren.
De eerste verbetering kwam tot stand in
samenwerking met de Nederlandse Spoorwegen. Daar de spoorbrug in Nijmegen
vernieuwd moest worden is gelijktijdig
met gelden van Rijkswaterstaat de overspanning vergroot, door de hinderlijke
middenpeiler uit de rivier te verwijderen.
Het warerloopkundig laboratorium kreeg
Voorbereiding
rivierbochtverbetering
In de rivier de Waal moet een bodembestorting tussen kmr. 882.500 en
885.000 worden aangebracht. De oevers
zijn verdedigd door middel van bestortingen en kribben. Voor de stad Nijmegen
vormt een stalen kademuur de begrenzing
van de rivier. Uit het modelonderzoek
blijkt dat de aan te brengen bodemverdediging 160 tot 180 m breed
iTioet zijn.
De volgende randvoorwaarden gelden
voor de uitvoeringen van het werk:
De lengte van het te verdedigen riviervak is vastgesteld op 2,5 km.
Her debiet bedraagt min. 1000 m 3 /sec
en max. 3570 m 3 /sec. De stroomsnelheden bedragen 1 tot 1,7 m/sec.
De scheepvaart mag tijdens de uitvoering van her werk niet gestremd en
zo min mogelijk gehinderd worden.
Gekozen moet worden voor een
granulair filter, afgeschermd door een
toplaag die maximale stroomsnelheden
(mcl. schroefsrralen van schepen) van
2,5 m/sec moet kunnen weerstaan.
De ruwheid van de toplaag dient een
Figuur 3
- - \
.SPOORBRUG
LEN
.N
<
N
/
N
S/
1
-
N
-
-
ii
:.
!NN8RG HAVEN
.•$.V:
- .
NEUW
t .g
-
.-
--
--HA
-
Aan te vullen
Profiel A-A
-
390
10(1986)
-
..'.S.
NLJMEGEN Grondwerken
Af te graven
Lnkeroever
.. - -
Rechteroever
coëfficiënr van Chezy van ca 45 te
garanderen.
Gekozen moet worden voor milieuvriendelijke materialen, daar het
betreffende riviervak in een warerwingebied is gelegen.
Het begin en het einde van de vaste
laag moet zo worden uitgevoerd dat
ontgrondingskuilen zoveel mogelijk
worden vermeden en de constructie
niet wordt aangetast.
S. De boogsrraal moet worden verruimd
van 750 naar 1000 m.
Bodemafwerking
Vooral in de binnenbocht van de rivier
moet veel baggerwerk worden verricht.
De bodem moet op een aanlegdiepre van
ca + 1.00 m N.A.P. worden gebracht.
Gelijktijdig wordt ook de diepe buitenbocht opgestort tot + 1.00 m N.A.P. De
te baggeren laagdikte varieert van 0 tot
2,50 m. Her te baggeren materiaal bestaat
hoofdzakelijk uit een mengsel van zand
en grind met hier en daar wat storingslagen van klei. De afmetingen van het
grind zijn 2 tot 60 mm. Voor het opstorten van het diepe gedeelte wordt gebruik gemaakt van het uitkomende materiaal. De uitkomende en gestorte grind
is bestand tegen stroomsnelheden van
1 á 1,2 m/sec en kan derhalve in de
bouwfase worden toegepast.
Bij dit proces van uitvoering is starionnair
baggermateriaal te prefereren, waarbij
het zand zoveel mogelijk wordt afgevoerd,
Her opstorten van de uitgeschuurde
rivierbodem geschied met onderlossers.
Filterconstructie
De ondergrond waarop her filter is
aangebracht bestaat uit zand en grind. De
filterconstructie wordt opgebouwd uit een
bodem- en toplaag. De bodemlaag moet
in 3 lagen van elk 0,15 m worden aangebracht zodat een gesloten filter kan
worden gegarandeerd. De toplaag wordt
in 2 lagen van elk 0,375 in aangebracht.
De lagen moeten overlappend worden
aangebracht.
De ei5en van de filterconstructie zijn:
Maximale waterdoorlatendheid vanvege drukvariaties.
Doorspoelen van onderliggend materiaal moet voorkomen worden.
Ruwheid toplaag moet het Chezv-getal
van 45 benaderen.
Als basismateriaal waarop het filter
wordt aangebracht bedraagt de D85
ca 7 mm.
DISfilter
Ie eis .< 5 —* filterD85 basis materiaal DiS van
35 mm
D5O jilter
7e eis
D50 basis
—
-
60)
-.•----"-
-
/
///
SPOORBRUG
Y STEENDEPI .•;__•
1 T
LENT
.1 •
NIEUWE
1
,
NIJMEGEN \_te maken bodemverdediging
stortsteen 10-60kg 1100 kg/m 2
Profiel B-8fijn bestortingsmat.10-6Omm 800
kgfm2
Bovenslrooir
Benedenstr,
Figuur 4.
(1986) 10
391
Voor de bodemlaag van het filter is
gekozen voor materiaal van 10 - 60 mm.
Stroombestendigheid toplaag
Er treden op de toplaag 2 soorten
belastingen op:
De overtrekkende stroom.
De schroefstralen van schepen.
Als extreme waarde is een stroomsnelheid van 2.5 m/sec opgegeven. Stortsteen 10/60 kg heeft ten opzichte van
deze stroomsnelheid een veiligheid van
van 1,4. Oriënterende berekeningen
geven aan dat stortsteen 10/60 kg niet
stabiel is in de directe invloedsfeer van de
schroefstraalwerking. De verwachte invloedsfeer van de schroefstaal zal een
maximale erosiediepte van 0.50 m
veroorzaken met gedeeltelijk een terugplaatsing van materiaal. Hiervoor is een
veilige dikte van deze laag opgenomen
van 0,75 m, welke in combinatie met
periodieke Inspecties voldoede geacht
wordt.
Foto l. (,rin/ 10/6() 70/fl
Uitvoeringsaspecten
filterconstructie
1. Wijze van aanbrengen
Het begin en einde van de filterconstructie moet zo worden uitgevoerd
dat ontgrondingen en aantasting van de
constructie zoveel mogelijk vermeden
wordt. Het bovenstroomse begin van de
constructie wordt circa 1.50 m dieper
aangelegd, oplopend onder 1 : 100 tot de
normale hoogte en benedenstrooms weer
.dlopend 1 : 100 over een lengte van
200 meter met een eindstuk van 50 m
horizontaal.
De steen moet worden aangebracht door
middel van vrij varende steenstorters,
welke zichzelf nauwkeLirig in positie
kunnen brengen door middel van een aan
2e eisen voldoend plaatsbepalingssysteem. Gekozen is voor het Artemissysteem MK 111-S, het z.g. microwave
}OS[tton fixing svsteni of the DistanceBearing, wat door middel van 4 viste
w.ilscatu)ns radiografisch wordt geregeld.
Dit geheel sv rdt computergestLiurd
waarbij de pla.sts en de hoeveelheid gestortte steen nauwkeurig op een rivierkaart s ordt .i.ingegeven.
2
(,,',/ CII
!o2pt
De relatie tussen de afmeting van het
gestortte materiaal, de vaterdiepre en Je
stroomsnellieid is .ils volgt:
Uw
xl-i tg(/ = h
Dn
V.
0;
0
0
1
0
0
0
o
t 4
392
10 (1986)
k /
1,.
/ T
4
hoek tussen vertikaal en haan steen
coufficient = 0.8
relatieve Jichtheid steen
g versnelling zwaartekricht
Dn = nominale steendiameter
ii - waterdiepte
Uw = gemiddelde stroomsnelheid
l3ovenstroomse situatie geeft bij een
waterstand van 3.00 m de horizontale
verplaatsing aan,
in In I'n ii \ i//ncnn
5jnrm n/nn
p
F'r ). Kopruk
10
T
r lr lli
een krMz er/eni n
o, n e;eel
(1986) 10
393
------
Eo!,., 6 Z; 4 poll!', ii ei eitu4
Foto . W'aa/b echt Nijmegen
10/00 min5.0 Uw
10/60 kg 1,2 Uw
Rekening houdend met deze stroomcorrectie kan het materiaal vanaf de
waterlijn gestort worden, indien tevens
minimaal tweemaal overlappend over
dezelfde stortvakken de steen wordt
aangebracht. Verdere voorwaarden zijn
een relatief nauwkeurig plaatsbepalingssysteem en een regelmatig lossende
steenstorter tijdens het verhalen.
.:
Foto S. Opgebriggerile bom i,in
bij iie Verkeer5brug te Nijmegen
394
10(1986)
2. Inspecties tijdens de uitvoering
De keuringsstrategie is in de eerste instantie het bewaken van het proces. Dus
de regelmatigheid van het storten, de
nauwkeurigheid van het positioneren en
liet verhalen van de steenstorter. Daarnaast moeten de eventeuel ontstante gaten
in de lagen worden opgespoord met
uflJt, gecombineerd met duikinspecries
De peilingen worden daarbij als toegevoegd inspectiemiddel gebruikt.
Tevens dienen de peilingen als bewakingsmiddel in de operationele- en onderhoudsfase te worden gebruikt.
Bochtvergrotirg
Door een 5-tal kribben in de binnenbocht nabij de verkeersbrug in te korten
en een 5-tal kribben in de buitenbocht
uit te bouwen kan de boogstraal van
750 naar 1000 meter worden verruimd. Een bijkomend effect is dat de
peiler van de verkeersbrug op dezelfde
afstand als de noordelijke peiler van de
spoorbrug binnen de normaallijn komt
te staan. Tevens moet de haveningang
van de Waalhaven te Nijmegen worden
gewijzigd omdat deze ver buiten de notmaallijn gelegen is.
FotO
). /).i.')J 'ntt',- f,
\:jmn-n
Hierdoor wordt de dieogang terpLiatse
an de havenincan eveneens verbeterd.
Verkeersveiligheid
tijdens de uitvoering
1:jdens de UiEVril15 op dit rüect:
(j.
ven )ploopvcrb( d ngesteld
het reehter\vil varen verplicht gereld:
een .inkerverbod ingesteld.
Het materieel van ie aannemer moet
op ti maal met dutdelijke en voldoende
beseining Lijn uitgerust. De scheepvaartdienst regelt het scheepvaartverkeer
bij de werkzaamheden in her vaarwater,
zowel vanuit dc verkeerspost te Weurr als
het riviermeestervaartuig.
Hoeveelheden materiaal
Onderstaande hoeveelheden geven een
indruk van de omvang van het werk:
Zand baggeren en
ca 600.000 m
afvoeren
Grind baggeren en
verwerken cii 90.000 m
- Zand ontgraven en
cii 20.000 m a
verwerken Onbruikhare specie
baggeren en afvoeren ca 80.000 m a
Grind (10/60 mm)
voor bodemfilter
leveren en verwerken ca 00.000 ton
Gebroken natuursteen
i10-60 kg) leveren en
verwerken ca 350.000 ton
- Zink en kraagstukken
leveren en verwerken cii 50.000 ma
Aannemer
De aannemerscombinatie "Rivierverberering Waal" welke dit werk uitvoert
bestaat uit de A.C.Z. Marinecontnactors
B.V. uit Gorinchem en de Gebroeders
Van Oord B.V. uit Werkendam.
De totale kosten bedragen ca ,f 30 milj.
Het werk zal naar verwachting eind 1987
zijn gerealiseerd
Algemeen
In het verleden zijn er reeds bochten
opgestort in de Rijn o.a. Bij Düsseldorf in
Duitsland. Voor noemde opstorting geschiedde met onderlossers. Hierbij vulde
men alleen diepe gaten op met steen.
Het type bestorting bij Nijmegen is de
eerste in zijn soort, waarbij een aluviale
bodem nauwkeurig met een filter wordt
afgedekt. De bocht van Nijmegen is
tevens voor Rij kswatersraat een praktische proef, waarbij alle effecten ten
gevolge van de opstorting in de ru er
nauwkeurig gevolgd en vastgelegd
Foto 1
11 .
ri
-
L'IT..
.-.':.-._,,'-...-.. . . . . . .
-
Foto 10. 5torîcud vaartuig van i[ortst. 1!
396
10(1986)
/
12
.: lucfl
Innen \V1IIeII.
kunnen in Je :oekomsE nug % cle riviercrbererneen zonder verdere m1ieueffecien Cerealiseerd vorden Internjrio1111 gezien sucir deze ri erkundige oplossing eveneens otop in de belInoselIng. ln2enleurs OLE China zijn reeds
op bezoek L, eweesr. Men \V1 1 nl. in China
r pe bochcverherering roepassen in Je
fllC KLiii. h1 i l