· · · Institutional Repository

Dit rapport betreft een literatuurstudie naar bouwmaterialen die in paalmatrassystemen worden gebruikt. De volgende aspecten komen aan bod: • Materialen voor paalmatrassystemen (palen, geotextielen, matrasmateriaal) • Hiaten in kennis (op basis van interviews) Door middel van deze literatuurstudie en interviewrondes met ontwerpers en aanbieders wil Delft Cluster witte vlekken, behoeften en ervaringen op het gebied van paalmatrassystemen in kaart brengen.

Dit rapport bevat de beschrijving en resultaten van tests ontworpen om de inhoudelijk correct werking van MRoad v2.1 aan te tonen. Hiertoe zijn benchmarks gedefinieerd waarvan de uitkomst buiten MRoad om is bepaald. De resultaten van MRoad zijn vergeleken met de benchmarks. De benchmarks hebben betrekking op: Correcte MSettle invoer: communicatie tussen MRoad en MSettle. Verhardingsontwerp: berekende dikten van de verhardingslagen. Eisen: scores op de functionele eisen. Berekenen aanlegkosten: hoeveelheden bouwmaterialen en aanlegkosten. Berekening levenscyclus kosten: soort en omvang van de onderhoudswerkzaamheden bepaalt en totale kosten over de levenscyclus. Waarschuwingen: waarschuwing over de geldigheid van de resultaten. De benchmarks zijn uitgevoerd voor verschillende builds van MRoad. Build 2.1.1.13 levert in alle benchmarks correcte resultaten op.

In onderliggend rapport wordt onderzocht in welke mate de verschillende rekenmodellen, die in de dagelijkse praktijk worden toegepast om de mate van de omgevingsbeïnvloeding door een ophoging te voorspellen, het werkelijke grondgedrag dat tijdens en na de uitvoering van de BRICOR-ophoging is gemeten kunnen voorspellen. In het onderzoek zijn, in volgorde van complexiteit en de daarmee samenhangende hoeveelheid aan benodigde input, de volgende rekenmodellen betrokken: het MSettle isotachen model, de methode IJsseldijk-Loof, de methode van Bourges en Mieussens, de verenmodellen MPile, MHorpile en MSheet en 2D PLAXIS. In het laatstgenoemde model is het gedrag van de slappe klei- en veenlagen met een aantal verschillende constitutieve modellen beschreven: Soft Soil (SS), Soft Soil Creep (SSC) en Hardening Soil (HS). Met de bovengenoemde modellen is getracht een zo goed mogelijke voorspelling te geven van de waterspanningen, de verticale gronddeformaties, de horizontale gronddeformaties en de paalvervormingen tijdens de bouw-, consolidatieen kruipfase. Overigens kunnen de modellen niet worden gebruikt om alle grootheden te kunnen voorspellen. De vragen, die op basis van het vergelijken van de voorspellingen door de geselecteerde rekenmodellen met de metingen moeten worden beantwoord, zijn de volgende: - Wat is de voorspellende waarde van de geselecteerde rekenmodellen voor de waterspanningen, de gronddeformaties en de paalvervormingen tijdens de aanleg, na het consolidatieproces en gedurende het kruipproces? - Hoe gevoelig zijn de voorspellingen voor variaties in parameters? - Wat is het verschil tussen de voorspelde verticale gronddeformatie op maaiveldniveau met MSettle en met PLAXIS? Oftewel, wat is het effect van de zijdelingse gronddeformatie op de maaiveldzettingen? - Kunnen de horizontale gronddeformaties met voldoende nauwkeurig worden bepaald met behulp van gemeten en/of door MSettle voorspelde zettingen, al dan niet gebruik makend van fitfactoren? - Welke verklaringen zijn er voor de verschillen tussen de voorspellingen met de rekenmodellen en tussen de voorspellingen en metingen?

Dit rapport bevat de resultaten van het onderzoek dat door Deltares TNO is uitgevoerd in de periode 2007-2009 binnen het Delft Cluster onderzoek Blijvend Vlakke Wegen. Het onderzoek is gericht op het opzetten van een methodiek om variaties in de ondergrond te vertalen naar te verwachten restzettingsverschillen langs een wegtracé.

De toepasbaarheid van recente zettingsmodellen in MSettle 8.2 is geëvalueerd, door toetsing aan metingen op de A2 verbreding nabij Vinkeveen. De dikke veenlaag is daar versneld samengedrukt door gebruik van verticale drains en tijdelijke voorbelasting. Naast weggenomen overhoogte is op een deel ook voorbelast door tijdelijke onderdruk (BeauDrain). Voor de voorspelling zijn isotache zettingsmodellen gebruikt, in combinatie met het nieuwe Darcy consolidatiemodel. Deze combinatie is als enige geschikt voor een voorspelling van restzetting na weggenomen voorbelasting. Bandbreedtes in het ontwerp volgen uit invoer van de horizontale spreiding in de verticaal gemiddelde materiaaleigenschappen. Een automatische zakbaakfit past de materiaalparameters tijdens de uitvoering aan. De metingen zijn tevens van invloed op de voorspelde bandbreedte, afhankelijk van de kwaliteit van de fit. In totaal zijn 14 doorsneden bekeken, met drie zakbaken per doorsnede. De gemeten zettingen op de as blijken veelal te liggen binnen de voorspelde band uit de ontwerpberekening. Op de flanken zijn de afwijkingen groter, vermoedelijk vanwege de invloed van horizontale vervormingen. De gevonden fitfactoren langs de as hebben realistische verwachtingswaarden en horizontale spreidingen. Bandbreedtebepaling blijkt goed bruikbaar om risico’s te beheersen. Combinatie met een zakbaakfit kan risico’s tijdens uitvoering verder verkleinen, maar vereist wel veel goede metingen en een kritische analyse van fitfactoren. Een fit door parameteraanpassing is alleen toepasbaar indien de afwijking tussen voorspelling en meting niet wordt veroorzaakt door modelbeperkingen of door fouten in belasting en laagindeling. De kwaliteit van een restzettingsvoorspelling blijft onzeker, zolang de werkelijke relatie tussen hogere leeftijd, kruipsnelheid en overconsolidatie zo slecht bekend is. Lange duur metingen zijn daarom dringend nodig voor validatie en mogelijke modelverbetering.

GeoDelft bedacht een milieuvriendelijk wegbouwconcept: de Kyotoweg. De ‘Kyotoweg’ is een milieuvriendelijke weg die bestaat uit gemodificeerd baggerslib op houten palen. Deze weg heeft tal van milieuvoordelen boven traditionele wegen op zand. GeoDelft werkt samen met onder andere Van Biezen (Willem van Delft), Kantakun (Arnout Beeker) en HUESKER Synthetic GmbHaan de ontwikkeling van dit concept. Om te demonstreren hoe een Kyotoweg wordt ontworpen en gebouwd, wordt op het opslagterrein van gebroeders de Kreij, Parallelweg Schelluinen, Giessenburg een pilot-Kyotoweg gebouwd. Dit rapport doet verslag van de ontwerpberekeningen en de plannen voor monitoring van spanningen en vervormingen tijdens en na de aanleg en belasten. Dit onderzoek is een deel van een groter Delft Cluster onderzoek, ‘innovatieve wegconstructies’, nummer CT 02.10.03, en wat weer een onderdeel is van het Delft Clusterproject ‘Blijvend Vlakke wegen’ (CT 02.10).

In Schelluinen zal een pilot worden aangelegd van de Kyotoweg. Deze weg bestaat uit een matras op houten palen. De matras wordt gebouwd van Hegemann materiaal, dat is een baggerspecieproduct. De matras wordt gewapend met een geotextiel. De pilot zal van 18 t/m 23 november 2005 worden aangelegd in Schelluinen. Dit rapport geeft in hoofdstuk 2 een beschrijving van het precieze ontwerp van de pilot. Bij de pilot zal een uitgebreid monitoringsplan worden uitgevoerd, waarbij horizontale en verticale vervormingen, de krachtswerking op de palen, waterspanningen, rekken in geotextielen en meer wordt gemeten. Hoofdstuk 3 van dit rapport geeft een beschrijving van het monitoringsplan. Hoofdstuk 4 geeft stap voor stap aan hoe de pilot en de meetinstrumenten moeten worden aangelegd. Tenslotte gaat hoofdstuk 5 in op het meetplan zoals dat tijdens en na de aanleg van de pilot wordt uitgevoerd.

For the Delft Cluster project “Railway Transition zones” extensive field-testing has been performed. Testing took place on the railway track Gouda-Goverwelle (GoGo) on a culvert and on a Switch. Many different parties were involved in the testing and numerous different types of tests were performed. Al the different tests ad up to a large amount of data supplied by different parties and thus supplied in different formats. This report is a part of a series of factual reports, which give a complete overview of al test performed and their results. All reports are written in the same format and tests are named in similar fashion. The reports also describe the structure of a database that contains all data. This database is supplied digitally along with the reports. The complete series of reports consists of: A. Field survey. 1001069-000-GEO-0004 Factual report soil investigation B. Short-term measurements May 2008. 1001069-000-GEO-0003 Factual report short term measurements 2008 C. Short-term measurements April/May 2009. 1001069-010-GEO-0004 Factual report short term measurements 2009 D. Long-term measurements. 1001069-000-GEO-0005 Factual report long-term measurements. This report (A) gives a complete overview of all the long-term measurements and the results. The long-term measurements focus on levelling. In Chapter 2 and 3 all measurements are presented and discussed. To enable further studying of the data, the original data is available. Chapter 4 shows where the data can be found.

For the Delft Cluster project ‘Railway transition zones and switches’, extensive field-testing has been carried out. At a location east of the railway station Gouda Goverwelle (GoGo) the behavior of a track and soil at a culvert and a switch are studied. This report is part of a series of reports describing all tests performed at the GoGo test site and their results. All reports are written in the same format and tests are named in similar fashion. The reports also describe the structure of a database that contains all data. This database is supplied digitally along with the reports. The complete series of reports consists of: A. Field survey. 1001069-000-GEO-0004 Factual report field survey B. Short-term measurements May 2008. 1001069-000-GEO-0003 Factual short-term measurement 2008 C. Short-term measurements April/May 2009. 1001069-010-GEO-0004 Factual report short-term measurements 2009 D. Long-term measurements. 1001069-000-GEO-0005 Factual report long-term measurements. This report (A) gives a complete overview of the field survey. The report starts with some information on the culvert and switch. Then, the following geotechnical test results are described: - CPT. - VSPT. - Visual inspection. - Ground Penetrating Radar.

In het kader van het 6de Europese onderzoeksprogramma is het Innotrack onderzoek uitgevoerd. Door verschillende Europese belanghebbenden is gemeenschappelijk onderzoek gedaan naar kosteneffectieve oplossingen voor spoorwegen. De nadruk lag op innovatieve oplossingen die met een beperkte investering de onderhoudskosten kunnen reduceren. Vanuit Nederland zijn TU Delft en Prorail betrokken bij dit project. De resultaten van het Innotrack onderzoek zijn globaal beoordeeld op bruikbaarheid voor dit project. Hoofdstuk 2 vat de bevindingen samen en evalueert de bruikbaarheid van de resultaten van dit onderzoek. Er bleken twee onderzoeken relevant voor het lopende onderzoek: • Eén onderzoek specifiek voor een overgangssituatie zijn uitgevoerd op km 173 bij Montagut op de lijn Zaragosa-Barcelona. Dit onderzoek wordt in Hoofdstuk 3 geëvalueerd. • Eén onderzoek naar de verdichtbaarheid en het verdichtingsgedrag van ballastmateriaal. Dit onderzoek wordt in Hoofdstuk 4 geëvalueerd. Ten slotte vat Hoofdstuk 5 de belangrijkste conclusies en consequenties voor het lopende onderzoek samen.

In Schelluinen, Parallelweg 1, is een pilot aangelegd van de Kyotoweg. Dit is een duurzame en schone wegconstructie, die bestaat uit een matras op houten palen. De matras is opgebouwd met Hegemannmateriaal, een baggerspecieproduct en gewapend met een geotextiel. De pilot is van 18 t/m 25 november 2005 aangelegd. Bij de pilot is een uitgebreid monitoringsplan uitgevoerd, waarbij tijdens de constructie horizontale en verticale vervormingen, de krachtswerking op de palen en waterspanningen in de ondergrond werden gemeten. Tijdens een proefbelastingsronde werd de krachtswerking op de palen gemeten. Doel van het meetprogramma was om data te genereren om ontwerpmodellen voor paalmatrassystemen te kunnen valideren. Tijdens de laatste dag van de aanleg was het extreem slecht weer. Hierdoor is de bovenste laag Hegemann materiaal te nat geworden en kon deze laag niet goed worden verdicht. Om de bovenste laag Hegemannmateriaal en de laag erboven van menggranulaat de gelegenheid te geven te verdichten is gewacht met de proefbelastingen tot 1 februari 2006. Het ontwerpproces werd beschreven in GeoDelft rapport CO 418350/0014. Het werkplan voor de aanleg van de pilot is beschreven in GeoDelft rapport CO 421770/0002. Dit rapport geeft een beschrijving van het verloop van de aanleg. Bovendien geeft dit rapport de (voorlopige) meetresulaten.

This report gives an overview of the extensive short term measurements undertaken for the Delft Cluster project Railway transition zones. The objective of the project was to measure the response of the railway track and ground, at a transition zone' during the passage of regular service trains. Both Deltares and the University of Southampton performed measurements at the Gouda Goverwelle (GoGo) site. Both institutes have large amounts of measured data available for the project. Secondly, additional data is provided by Dutch railway operators. In order to make sure that data can be shared without problems it is essential that all data is properly documented. To ensure a problem free exchange of measurements and data, they are not only summarized in this report but they are given proper names as well. This way there will be less chance of misunderstandings between the two institutes when discussing measurement data.

De maatschappij stelt nieuwe eisen aan wegenbouw. De verkeersdoorstroming moet maximaal en de verkeershinder moet minimaal zijn. De aanleg van een weg(verbreding) moet dus sneller en er moet minder onderhoud nodig zijn. Bovendien wordt met nieuwe contractvormen de verantwoordelijkheid hiervoor bij de aannnemer gelegd. Hiermee worden innovatieve wegconstructie-methoden interessanter. Innovatieve wegconstructiemethoden zijn bijvoorbeeld - lichtgewicht-bouw (EPS, bims, schuimbeton), - drainagemethoden (IFCO, Beaudrain), - grondverbeteringstechnieken (blokstabilisatie, gestabiliseerde kolommen) en - dragende technieken (aardebaan op palen: spijkerbed, AuGeo, HPS, Kyotoweg (houten palen), ringtrac (met geotextiel omhulde palen)) In dit rapport concentreren wij ons op de laatste familie van technieken. Deze aardebanen op palen (paalmatrassystemen) zijn in Nederland al een aantal keren aangelegd, maar in andere landen gebeurt dit al veel vaker. Eén van de redenen hiervoor is dat er in Nederland nog geen richtlijnen zijn voor het ontwerp van paalmatrassystemen. Dit maakt het lastig om bij een tender, waarbij meestal beschikbare tijd kort is, mee te doen met een paalmatrassysteem. Er is immers geen tijd beschikbaar voor discussie over het ontwerpen. Bovendien is er geen tijd voor het tijdrovende rekenwerk dat de internationaal beschikbare ontwerpmethoden of numerieke rekenmethoden vragen. Enkele CUR werkgroepen, die in 2005 en 2006 zijn gestart, houden zich bezig met consensusvorming voor het ontwerp van paalmatrassystemen. Parallel hieraan ontwikkelt Delft Cluster een softwaretool (MPiRo) waarmee paalmatrassystemen op analytische wijze snel kunnen worden ontworpen. Het is de bedoeling om met de inhoud van deze softwaretool aan te sluiten op de wensen van de gebruikers van de Mserie, en op de bevindingen van de CUR commissies die zich bezig houden met paalmatrassystemen. De softwaretool zal in ieder geval de mogelijkheid bieden om te rekenen met de meest gangbare internationale normen: de Britse en de Duitse normen.

This report presents an inquiry into cases of pavement design, construction and maintenance in which distress has been observed instigated by deeper subgrade or by inadequate attention for the interaction between subgrade and pavement structure. Almost all cases are situated in areas with subgrade of poor to marginal bearing capacity. The cases are classified according to traffic; cross-section and elevation; moisture, groundwater, weather and temperature; aggregates in the pavement structure and subgrade. Each case starts with a brief introduction description followed by a description of the main problems. The analysis reveals the main cause of distress and tries to explain for its origin. The next step describes feasible off-the-shelve solutions or indicates in which direction future improvements should be found. The report ends with reflections on future actions to develop an integral approach for pavement design. Recommendations are made for issues which should be elaborated in computations with complex numerical models (Finite Element Model).

Dit rapport maakt deel uit van het onderzoek naar omgevingsbeïnvloeding bij ophogingen en wegverbredingen in het kader van het DelftCluster programma Blijvend Vlakke Wegen. Binnen dit onderzoek wordt onderzoek gedaan naar de voorspellende waarde met betrekking tot de zettingen en horizontale vervormingen bij ophogingen/wegverbredingen en de correlatie tussen horizontale en verticale volumes van de methode De Leeuw (horizontaal), het MSettle isotachen model (verticaal) en de Plaxis modellen Soft Soil Creep (SSC), Soft Soil (SS) en Hardening Soil (HS) (verticaal en horizontaal), tijdens de bouw-, consolidatie- en kruipfase. Op basis van deze case wordt het volgende advies gegeven voor het maken van een prognose van horizontale gronddeformaties door een ophoging: Voor het maken van een eerste inschatting van de horizontale gronddeformaties in de teen van een ophoging kan de methode Bourges en Mieussens worden gebruikt. Als de grond kruipgevoelig is kunnen de horizontale gronddeformaties het beste met het Soft Soil Creep-model worden bepaald. Bij niet-kruipgevoelige grond of als het verloop van de deformaties in de tijd minder belangrijk is, is het Hardening Soil-model ook bruikbaar. Gezien de achtergrond en de uitgangspunten van het Soft Soil Creep-model en de berekeningsresultaten, kunnen de parameters K0 nc en M het beste worden bepaald uit K0- CRS-proeven. De hoek van inwendige wrijving moet zo worden gekozen dat tan M. Uit numerieke overwegingen wordt voor de cohesie c’ een zeer kleine waarde aangehouden. Op basis van de resultaten van deze case wordt aanbevolen om in het ontwerpstadium dat nog geen resultaten van laboratoriumproeven beschikbaar zijn, de volgende waarden voor K0 nc te hanteren: o Veen: 0,3 ≤K0 nc ≤ 0,35 o Klei: 0,35 ≤ K0 nc ≤ 0,45 o Zandige klei: K0 nc ≥ 0,5.

Deze publicatie geeft een overzicht van eisen te stellen aan paalmatrassystemen. Deze veelbelovende techniek is in de afgelopen jaren een aantal malen in Nederland toegepast. Deze publicatie kan gezien worden als een aanvulling/uitbreiding van CUR-rapport 2002-7. Voor het rekenkundig ontwerp en de hierbij te beschouwen aspecten bestaan een aantal methoden die nogal uiteenlopende resultaten kunnen geven. Als eerste stap om te komen tot meer eenduidigheid zijn alle onderdelen en de ontwerpkeuzes systematisch beschreven en becommentarieerd. Hierbij ligt het accent op het ontwerp van de paalfundering. Een vervolgstudie samen met Delft Cluster moet leiden tot een eerste aanzet voor regelgeving voor het hele paalmatrassysteem in Nederland. Het huidige rapport moet gezien worden als een werkdocument dat, mogelijk met aanpassingen en verbeteringen, in het uiteindelijke document zal worden geïntegreerd. aanleg van terreinophogingen en aardebanen, waarbij met behulp van palen of kolommen het merendeel van de belasting op de draagkrachtige ondergrond wordt overgedragen. Deze constructies vertonen na ingebruikname weinig of geen restzetting. De krachtsoverdracht op de palen/kolommen geschiedt door middel van boogwerking. Bij een aardebaan is de boogwerking van nature meestal onvoldoende zodat onderin een overdrachtslaag met geokunststof wapening nodig is, zie figuur 1-1. Deze wapening ondersteunt tevens de grondmassa beneden de boog. Soms zijn enkele wapeningslagen boven elkaar aanwezig. In de overdrachtslaag wordt meestal grofkorrelig ophoogmateriaal gebruikt, bijvoorbeeld menggranulaat. De combinatie van paalfundering en gewapende overdrachtslaag wordt aangeduid met de term paalmatrassysteem. Ook wordt de term GMOP gebruikt, die staat voor Gewapende granulaat Matras Op Palen, of Gewapende grondMatras Op Palen.

The Dutch rail network is one of the busiest in the world. Structural, partly preventative, maintenance of the rail infrastructure is essential to ensure that such a busy network remains safe and free of faults. A substantial amount of position maintenance is currently necessary for the upkeep of the Dutch rail network and, in comparison with neighbouring countries, considerable wear and tear is apparent on the rails and rail joints. The soft subsoil provides a plausible explanation for this, particularly in the western part of The Netherlands. The consequences of this situation are relatively large amounts of position maintenance, especially on transitions between embankments and engineering structures, and a relatively large number position maintenance of related to faults, particularly where switches are located. Delft Cluster investigates the impact of the dynamic behaviour of the subsurface on degradation and the associated position maintenance. The research mainly focuses on specific components of the rail network, namely transition zones and switches. In the research plan ‘Impact of Dynamic Subsurface on Transitions and Switches’ dated 18 December 2006, the research was described in greater detail. Part of the research is to conduct field tests to analyze possible failure mechanisms in track and subsoil. A research site was selected near Gouda Goverwelle in the western part of the Netherlands. In 2008 and 2009 field measurements have been performed at a transition zone and at a switch. The target of this report is the interpretation and conclusions from all field measurements at the Railway Transition Zone (RTZ) of a culvert near Gouda Goverwelle.

This is the user manual for MSetuser manual tle, which is being developed by Delft GeoSystems, a Deltares company. MSettle is a dedicated tool for predicting soil settlements by external loading. MSettle accurately and quickly determines the direct settlement, consolidation and creep along verticals in two-dimensional geometry. GeoDelft has been developing MSettle since 1992. Sponsorship from the Dutch Ministry of Transport, Public Works and Water Management (Rijkswaterstaat) and Senter/EZ (the latter through Delft Cluster projects and the GeoSafe project) has been vital for most model development and validation. Easy and efficient MSettle has proved itself to be a powerful tool in the everyday engineering practice of making settlement calculations. MSettle’s graphical user interface allows settlement calculations both frequent and infrequent MSettle users to analyze regular settlement problems extremely quickly. Complete functionality MSettle provides a complete functionality for determining settlements for regular two-dimensional problems. Well-established and advanced models can be used to calculate primary settlement/swelling, consolidation and secondary creep, with possible influence of vertical drains. Different kinds of external loads can be applied: non-uniform, trapezoidal, circular, rectangular, uniform and water loads. Drains (strips and planes) with optionally enforced consolidation by temporary dewatering or vacuum consolidation can be modelled. MSettle creates a comprehensive tabular and graphical output with settlements, stresses and pore pressures at the verticals that have to be defined.