Toll Free: + 1 888-870-3005 410-625-0808 1611 Bush Street, Baltimore, MD 21230, VS. sales@dredge.com

Bagger- en geotextielbuizen

Bron: door March A. Torre - CE-nieuws voor de sector civiele techniek

Grote buizen gevuld met baggerspecie zijn gebruikt in verschillende kust- en binnenprojecten. De buizen, vervaardigd uit geotextiel met een hoge sterkte polyester of polypropyleen, worden hydraulisch gevuld met een bagger, zoals een Ellicott® merk Serie 370 of groter Ellicott® merk ”Dragon®”Cutter dreg. De geotextielbuizen worden typisch gevuld met materiaal ter plaatse; er kunnen echter alternatieve materialen worden geïmporteerd en gebruikt. Typische toepassingen zijn onder meer: ​​zandduinherstel, dijkconstructie, liesconstructie, kunstmatige riffen en eenvoudige afvalinperking. De buizen worden ter plaatse gevuld en de installatie is relatief eenvoudig en goedkoop.

Typische serie 370 Ellicott® merkbagger

Het vullen van geotextielbuizen met baggerspecie wordt al jaren toegepast; de technologie staat echter nog in de kinderschoenen. De volgende korte geschiedenis is gedeeltelijk overgenomen uit "Geotextile Tubes-Case Histories and Lessons Learned" door Sprague, Bradley, Toups en Trainer.

Een terugkerende poging om het voordeel van het bodembedieningsvermogen van geotextielen te maximaliseren, blijkt uit pogingen om voeringstructuren te construeren van hydraulisch gevulde geotextielbuizen. Sprague gaf aan dat dergelijke pogingen om zowel doorlatende als ondoordringbare stoffen buizen met zand te vullen al in 1967 dateren. afvoer, waardoor een stabiele structuur ontstaat. Volgens Sprague zijn de meeste gerapporteerde toepassingen van hydraulisch gevulde buizen tot nu toe dan ook zandvulling. Enkele gedocumenteerde ontwikkelingen op het gebied van geotextielbuizen kunnen als bijzonder significant worden genoemd.

Eind jaren zeventig werd een hydraulisch met zand gevulde geotextielbuis ontwikkeld met een ondoordringbaar weefsel. Het systeem, verkocht onder de handelsnaam "Longard Tube", werd gebruikt in verschillende experimentele installaties.

Geotextiele buizen

Het gebruik van baggerspecie om geotextielbuizen te vullen werd voor het eerst geprobeerd in Brazilië en Frankrijk in de vroege 1980s. In Brazilië werden continu gevulde dijken gebouwd uit de buizen voor landaanwinning. De techniek werd gebruikt voor het isoleren en wegvloeien van een besmet gebied in Frankrijk.

Sprague gaf aan dat in 1989 ACZ Marine Contractors BV in Nederland met baggerspecie gevulde geotextielbuizen toepaste op de constructie van onderwaterbodems voor riviertraining. Met behulp van een wiegvormige emmer op een op een ponton gemonteerde kraan werden de liezen geconstrueerd door voorgevulde buizen te positioneren en te stapelen. Elf liezen werden ontwikkeld met meer dan 500-buizen.

Directe vulling van geotextielbuizen op de plaats met behulp van een aanvoerleiding voor zuigers was in 1988 succesvol in de Noordzee, voor de Duitse kust. De buis blijft de vulling aan de landzijde vasthouden en aan de zeezijde bescherming bieden tegen stromingen en golven.

Op initiatief van het US Army Corps of Engineers kwam in de vroege 1990s een hernieuwde belangstelling voor geotextielbuizen naar voren toen de Amerikaanse overheid deze innovatieve technologie steeds meer ging gebruiken. Veel succesvolle proeven gebruikten geotextielbuizen gevuld met zand als liezen en gevuld met zilte, organische klei voor dijkuitbreiding. Deze experimenten waren voldoende om meer kustingenieurs te overtuigen om de mogelijkheid te onderzoeken om geotextielbuizen te gebruiken.

Standaard geïnitieerd

Naarmate de geotextielbuistechnologie meer aandacht heeft getrokken, werd de noodzaak gerealiseerd om een ​​industriestandaard te creëren om geloofwaardigheid te vestigen en meer aandacht te trekken. In 1999 sloten leden van bedrijven die geotextielbuizen vervaardigden zich samen met het Geosynthetic Research Institute (GRI) om een ​​industriestandaard te ontwikkelen voor de fabricage en installatie van geotextielbuizen. Het nieuwe GRI-document is getiteld "Testmethoden, eigenschappen en frequenties voor geotextielbuizen met hoge sterkte die worden gebruikt als kust- en rivierstructuren." Het document is een standaardspecificatie voor geotextielen die worden gebruikt bij de vervaardiging van buizen, evenals de technische waarden van de geotextielen. Ook worden de fabricage- en installatiemethoden van de buizen en de kwalificaties vereist door de installateur gespecificeerd. Hoewel dit document een goede richtlijn is voor het specificeren van geotextielbuizen, is het geen ontwerphulpmiddel.

Project ontwerp

Zoals aangegeven door Sprague, Goodrum en Bradley, auteurs van "Dredged Material-Filled Geotextile Tubes: Design and Construction", zijn de concepten om grote, met baggerspecie gevulde geotextielbuizen en containers te ontwerpen niet goed gedocumenteerd. Bovendien worden de vereisten voor geotextieleigenschappen niet goed begrepen en zijn er weinig details gerapporteerd over de werking van baggermaterieel of de prestaties van verschillende soorten baggerspecie. Toch zijn installaties gebaseerd op "beredeneerde" ontwerptechnieken behoorlijk succesvol gebleken. Daarom zijn deze technieken een startpunt om grondiger onderzochte ontwerpbenaderingen te ontwikkelen.

Vulretentie en de structurele integriteit van een met baggermateriaal gevulde geotextielbuis wordt verschaft door de geotextielomhulling. Weefselselectie is gebaseerd op beide openingseigenschappen, die moeten overeenkomen met de vuldeeltjesgrootte en permeabiliteit, en sterkte, die voldoende moet zijn om de vuldrukken te weerstaan. Soms wordt een composietweefselmantel gebruikt die zowel een niet-geweven als een geweven weefsel voor respectievelijk filtratie en sterkte bevat.

Met baggerspecie gevulde geotextielbuizen kunnen worden gevuld met elk materiaal dat hydraulisch kan worden vervoerd. Kleiachtige en slibachtige baggerspecie is gebruikt voor indamming van dijktoepassingen, maar natuurlijk voorkomend strand- of rivierzand is de beste keuze. De ontwerper moet de bezinkeigenschappen van het vulmateriaal beoordelen om de juiste afstand en frequentie van injectie- en ontlastingspoorten in de geotextielbuis te helpen bepalen.

De doorsnede van een gevulde geotextielbuis is rond aan de randen en bovenaan afgeplat. Praktijkervaring leert dat het mogelijk is om buizen 70 tot 80 procent van de theoretische maximale cirkelvormige diameter te vullen, hoewel 50 tot 60 procent vaker wordt bereikt.

Om stabiliteit te bereiken onder zware hydraulische omstandigheden zoals weerstand, lift en traagheid, is het bereiken van een relatief hoog eenheidsgewicht voor een gevulde eenheid essentieel. Stroom- en golfkrachten moeten worden geschat om de stabiliteit van de gevulde geotextielbuis te beoordelen. Sprague merkte op dat, hoewel er geen definitieve analysetechniek is vastgesteld, is gesuggereerd dat een gewijzigde Miniken-aanpak zoals beschreven in het US Army Corps of Engineers; "Shoreline Protection Manual" kan een redelijke benadering zijn om de stabiliteit van gevulde eenheden onder golfbelasting te beoordelen. Modelproeven tonen aan dat het percentage van de geotextielbuis dat gevuld is met baggerspecie een belangrijke parameter is met betrekking tot stabiliteit. Een andere belangrijke overweging bij het ontwerp is de interne stabiliteit van een "gestapelde" buisconstructie.

Door stroom- en golfwerking kan een constructie die is opgebouwd uit een of meer buizen een direct aangrenzend scheurgat veroorzaken, wat mogelijk leidt tot geotechnische instabiliteit. Daarom moeten ontwerpen een schort van filterweefsel bevatten ter bescherming tegen erosie. Een filterdoekschort, ook wel bekend als een schuurschort, bestaat meestal uit een buisje, een ankerbuis genaamd, die in de zeewaartse rand van het schort of rond de hele omtrek is vervaardigd. De ankerbuis is gevuld met baggerspecie om het schuurplatform te stabiliseren. Het moet filtratie-eigenschappen hebben die geschikt zijn voor de funderingsgrond en de vulgrond van de ankerbuis. Het schuurschort moet zich over voldoende afstand voor en achter de geotextielbuisconstructie uitstrekken om schuren van de fundering te voorkomen.

Geotextile Tube Installatie

Voor geotextielbuisinstallaties moet rekening worden gehouden met verschillende overwegingen. De meeste hiervan moeten in de projectspecificaties worden behandeld. Aangezien deze buizen van geotextiel zijn gemaakt, moeten standaard ASTM-richtlijnen worden gevolgd met betrekking tot opslag en hantering. De ASTM-richtlijnen met betrekking tot de fabricage van geotextiel moeten ook worden gevolgd in de fabriek.

Voordat de geotextielbuizen en schuurschorten ter plaatse worden ingezet, wordt het gebied meestal voorbereid met behulp van gewone sorteerapparatuur. De locatie waar de geotextielbuizen moeten worden geplaatst, wordt meestal gemarkeerd met palen. Grote palen of ankers kunnen ook worden gebruikt op een vooraf bepaalde afstand, zodat de geotextielbuis eraan kan worden bevestigd met riemen om een ​​juiste uitlijning tijdens het vullen te garanderen.

De plaatsing van zowel het schuurschort als de geotextielbuis wordt meestal tot stand gebracht door ze af te rollen van een kern (of pijp), geleverd door de fabrikant met de buis en het schort. Het schuurschort wordt vóór de geotextielbuis geplaatst, maar in sommige gevallen kan het schuurschort worden bevestigd aan de bodem van de geotextielbuis bij de fabriek. Nadat het schuurschort volledig is geplaatst, geplaatst en vastgezet, wordt de geotextielbuis uitgerold. Het moet op zijn plaats worden uitgerold met de injectie- en ontlastingspoorten naar boven gericht langs de bovenste middellijn. Eenmaal ingezet, kan het worden bevestigd aan de eerder geïnstalleerde uitlijningspennen of ankers.

De ankerbuizen op het schuurplatform worden meestal eerst gevuld om ballast te leveren voor het schuurplatform. De ankerbuis wordt soms gevuld met hetzelfde baggermaterieel dat zal worden gebruikt om de geotextielbuis te vullen; er kan echter ook een kleinere pomp worden gebruikt, aangezien de ankerbuizen meestal vrij klein zijn (een diameter van XNUMX cm of minder). Het pompmondstuk van de ankerbuis is toegankelijk via een eenvoudige sleuf in het geotextiel of via geprefabriceerde inlaatpoorten.

Nadat het schuurschort is vastgezet door de ankerbuizen te vullen, wordt de geotextielbuis gevuld. Dit proces duurt veel langer en is veel complexer dan het simpelweg vullen van de ankerbuizen. De afvoerpijp (of het inspuitmondstuk) van de bagger moet in de juiste injectiepoort van de geotextielbuis worden geplaatst. De injectiepoorten zijn vervaardigd van hetzelfde geotextiel dat de buis zelf vormt. De poorten zijn meestal 5 voet (1.5 m) lang 18 inch (457 mm) in diameter, maar de baggerpijp moet niet zo groot zijn; typisch wordt een baggerpijp met een diameter van acht tot 12-inch (305 mm) gebruikt. De buis moet ongeveer 2 / 3 worden ingebracht in de injectiepoort en worden vastgezet met spanbanden. Het afvoermondstuk en de injectiepoort en beveiligd met spanbanden. Het uitlaatmondstuk en de aansluiting van de injectiepoort moeten worden verhoogd tot een verticale positie met een graafmachine of door optuigen.

De meeste geotextielbuizen bevatten verschillende injectiepoorten over de gehele lengte van de buis. De poorten bevinden zich meestal bovenaan de middellijn op een afstand van maximaal 50 voet (15 m). Deze poorten worden gebruikt voor het vullen en ook voor het afvoeren van overtollig water. Een bepaling van de poortafstand moet worden gemaakt door de aannemer en / of de ingenieur voorafgaand aan de fabricage van de geotextielbuis. Verschillende factoren zullen de juiste afstand beïnvloeden, zoals de totale grootte van de geotextielbuis, de grootte van de baggerpijp, het lozingsvolume van de bagger, het type vulmateriaal en de hoeveelheid water die moet worden gebruikt als voertuig voor het transport van de vaste stoffen.

Afhankelijk van de afstand van de injectiepoorten, de samenstelling van het baggermateriaal en de mogelijkheden van de bagger, zullen sommige injectiepoorten helemaal niet worden gebruikt. Een geotextielbuis met 200-voet (61 m) kan bijvoorbeeld vijf injectiepoorten bevatten. Als de omstandigheden ideaal zijn en de bagger in staat is, is het waarschijnlijk dat de gehele 200-voet (61 m) lange geotextielbuis kan worden gevuld vanuit één injectiepoort nabij een uiteinde van de buis. De injectiepoort die zich het verst bevindt, wordt opengelaten om overtollig water te verwijderen en dient als een ontlastingspoort. Alle tussenliggende poorten zouden worden afgebonden en ongebruikt worden gelaten. Als de omstandigheden niet ideaal zijn voor het vullen van één poort, moeten de juiste intervallen worden bepaald om de baggerpijp te verplaatsen om de buis te blijven vullen. Het vullen wordt opeenvolgend uitgevoerd door gebruik te maken van één poort voor injectie en één (of meer) poort (en) voor verlichting. Naarmate de bewerking vordert, moeten alle poorten in voltooide segmenten van de buis worden gesloten om verlies van materiaal uit de buis te voorkomen.

Voorafgaand aan het vullen met enig vast materiaal, worden de buizen tot hun gewenste hoogte gevuld met alleen water. Zodra de gewenste hoogte is bereikt, kan de baggeroperator vaste stoffen in de geotextielbuis brengen. Door de buis eerst met water te vullen, laat men het vaste materiaal gelijkmatiger in de buis verdelen. Nieuw geïntroduceerde vaste stoffen en voertuigwater zullen gewoon het bestaande water eruit duwen.

De meeste projecten bevatten meerdere geotextielbuizen die in een vooraf bepaalde volgorde moeten worden gevuld. Elke buis wordt meestal volledig gevuld voordat de volgende geotextielbuizen worden geïnstalleerd. Volgende buisjes kunnen dan tegen de bestaande buis worden geplaatst en gevuld. Deze installatiemethode zorgt voor een laag gebied tussen de buizen vanwege hun afgeronde uiteinden. Als lage plekken niet gewenst zijn, kunnen alternatieve verbindingsmethoden worden gebruikt. De meest gebruikelijke installatiepraktijk om de hoeveelheid onderdruk te elimineren of op zijn minst te minimaliseren, is door het gebruik van een overlap. Bij dit type verbinding moet elke volgende geotextielbuis (en meestal het schuurschort) onder het uiteinde van de eerder geplaatste buis worden geplaatst. De "onderlappende" buis is op dit moment niet volledig ontplooid. Het is duidelijk dat deze overlappingsprocedure moet worden uitgevoerd voordat een geotextielbuis met water of vaste stoffen wordt gevuld. Nadat de verbinding is gemaakt, wordt de "eerste" geotextielbuis gevuld zoals eerder beschreven. Elke volgende buis wordt ook op dezelfde manier gevuld, maar het gedeelte van de buis dat eronder is geplaatst, wordt niet gevuld en er moet een redelijk strakke (en "volledige hoogte") verbinding ontstaan.

Na voltooiing van de installatie moeten de injectiepoorten goed worden vastgezet om ervoor te zorgen dat ze niet scheuren tijdens golfgebeurtenissen. De juiste procedure voor het vastzetten van de injectiepoorten wordt verstrekt door de fabrikant van geotextielbuizen. Een algemeen toegepaste methode is echter om eenvoudig de injectiepoort af te snijden, terwijl voldoende overtollige stof gelijkmatig naar het bovenoppervlak van de buis wordt gerold (of neergevouwen). Het gevouwen materiaal wordt vervolgens aan het buisoppervlak bevestigd door het gebruik van corrosiebestendige sluitringen of fittingen van het compressietype.

Gevulde en gesloten geotextielbuizen zullen blijven ontwateren en de vaste stoffen zullen zich nog enige tijd consolideren. De duur van de ontwaterings- en consolidatieperiode zal variëren afhankelijk van het type geotextiel en vulmateriaal. Meestal ontwatert grof materiaal veel sneller dan fijn materiaal zoals slibachtige klei. Zodra de verwachte hoeveelheid ontwatering heeft plaatsgevonden, kunnen de geotextielbuizen worden begraven, opgevuld, enz.

Samengevat

Hoewel met bagger gevulde geotextielbuistechnologie al vele jaren wordt gebruikt, hebben recente spraakmakende projecten de aandacht op de industrie gevestigd. Door samen te werken met de GRI om een ​​industriële standaardspecificatie te documenteren, heeft de methodiek verdere geloofwaardigheid verworven. De technologie en de industrie zijn nog jong, maar er worden dagelijks nieuwere en betere protocollen gerealiseerd. De toekomst ziet er zeker rooskleurig uit voor met bagger gevulde geotextielbuizen.

(Geotube® is een geregistreerd handelsmerk van Ten Cate Nicolon)

Uittreksel uit CE News for The Business Of Civil Engineering

Categorieën nieuws en casestudy's