Met de huidige aanpak van dijkversterking gaan we het niet redden. Deze alarmerende boodschap van Rijkswaterstaat moet de waterbouwwereld aanzetten om innovatieve concepten van dijkversterking te ontwikkelen, waarbij ook nog een zaken spelen als draagvlak bij omwonenden, ruimtelijke kwaliteit en natuurlijk processen. De Ingenieur zet in dit artikel op een rij hoe de voetafdruk van een dijk zo smal mogelijk is te houden en inventariseert wat er waar gebeurt.
Wat nieuwe methoden van dijkversterking met elkaar gemeen hebben, is dat ze erop uit zijn de voetafdruk van de dijk zo smal mogelijk te houden, zeggen ir. Stefan van den Berg, senior adviseur Waterbouw bij Rijkswaterstaat en ir. Philippe Schoonen, technisch manager Dijkversterkingen bij Waterschap Drents Overijsselse Delta. Beiden zijn leiders van de PAO-cursus Nieuwe Technieken Dijkversterkingen en dus goed op de hoogte.
De achterliggende innovatiefilosofie klinkt robuust: hoeft een dijk niet te worden verbreed, dan is er ook geen sloop nodig van de woningen direct langs de dijk, zodat er een grotere kans is op draagvlak bij de omwonenden.
Waterontspanner
Soms grijpen de nieuwe methoden terug op praktijken uit het verleden.Dat geldt bijvoorbeeld voor de waterontspanner. Wanneer waterdruk onder de voet van de dijk oorzaak is van dijkfalen, dan is dat tegen te gaan door de teen van de dijk gecontroleerd ‘lek te prikken’. Aan de binnenzijde van de dijk zijn daarvoor stijgbuizen geplaatst tot in het grondwater in de onderliggende zandlaag. Bereikt het water onder de dijk een bepaalde hoogte, dan wordt het vanuit de bodemvia die buizen en een verzamelleiding afgevoerdnaar een sloot achter de dijk. Zo gaat de wateroverdruk omlaag – vandaar de naam waterontspanner.
Vanuit vroegere tijden zijn er al waterontspanners te vinden in de dijk langs de Rijn bij Spijk en in Opijnen langs de Waal. Onlangs is een nieuwe uitvoering van de waterontspanner van de aannemerscombinatie De Vries & Van de Wiel en Heijmans en ingenieurs- en adviesbureau Movares in gebruik genomen langs de Lek bij Langerak.
Een andere methode die ook op vroegere ervaringen teruggrijpt, is de buispalenwand. Net als een damwand neemt die de draagkracht van de grond over. Een belangrijk voordeel boven de damwand is echter dat de buizen worden geboord. Dat voorkomt hei- of trilschade en oude constructies in de dijk vormen geen belemmering. Voor het overige is de ingreep echter minstenseven fors. De buispalen die de aannemerscombinatie Mourik-Groot Ammers en Besix nu aanbrengt op stukken langs de Lekdijk tussen Kinderdijk en Schoonhovenseveer, zijn ruim 1 m breed, worden om de meter geplaatst en gaan 20 m diep. Om ze verder te verstevigen zijn ze aan de bovenkant ook nog eens met elkaar verbonden en verankerd, wat het geheel tot een zware, robuuste constructie maakt.
Grondnagels
Een veel minder zware ingreep is de toepassing van grondnagels. Die vergroten de draagkracht van de grond door die bij vervorming onder een zekere spanning te zetten. Kortweg komt het erop neer dat een stang de dijk in gaat en daar wordt verankerd. Als versterkingsmethoden zijn ze al vele jaren in het vizier en inmiddels zijn er proeven mee genomen die moeten aantonen dat ze inderdaad leiden tot voldoende versterking van de dijk. Zo zijn de afgelopen zomer in de Lekdijk bij Vianen door Boskalis, Volker Staal en Funderingen en de ingenieursbureaus Sweco (voorheen Grontmij) en Witteveen+Bos op een dijkstuk van 200 m 275 nagels aangebracht, in drie rijen boven elkaar. De trekstang van glasvezel wordt met een betoncementomhulling in de dijk verankerd.
Op een testveld bij Purmerend zijn door JLD Contracting, de ingenieursbureaus Antea en Wiertsema & Partners en onderzoeksinstituut Deltares om de 2 m trekstangen aangebracht die een zogeheten klapanker gebruiken dat in de dijk uitklapt om zich in de ondergrond vast te zetten. Het ging om een proef, waarbij de versterkte dijk door extreme belasting tot bezwijken is gebracht. Binnenkort wordt na analyse van alle meetgegevens duidelijk of de JLD Dijkstabilisator inderdaad de gewenste versterking oplevert.
Komende zomer wordt nog een andere methode van verankering toegepast met zogeheten dijkdeuvels in de dijken langs de Lek en Neder-Rijn tussen Hagestein en Opheusden. Die deuvels zijn enigszins te vergelijking met de buispalenwand, maar dan een stuk subtieler: de stalen buizen hebben een doorsnede van zo’n 20 cm, gaan vanaf de kruin onder een hoek de dijk in naar de dieper gelegen zandlaag en worden vervolgens met betoncement verankerd. De deuvels, die op een rij om de 2,5 m komen, verankeren de ondergrond en verminderen zo de kans op het wegzakken van de binnenkant van de dijk. De boring wordt uitgevoerd door de bouwcombinatie GMB/Van Oord.
Scherm
Een nieuwe loot aan de innovatiestam is het plaatsen van een scherm van geotextiel. Voor een dijk die dreigt te verzakken als het water hoog staat, helpt zo’n scherm logischerwijs niet, maar het beschermt wel tegen onderloopsheid, ook wel piping genaamd. Bij dit verschijnsel ontstaat op het grensvlak van de dijk met het onderliggende zand een waterstroom, die aan de landzijde van de dijk zichtbaar is als opborre-lend water, de zogeheten wel. Gaat die zand meevoeren, dan ontstaat er gaandeweg onder de dijk een kanaal dat steeds groter wordt en uiteindelijk leidt tot verzakking en doorbraak van de dijk.
Uit proeven is gebleken dat een verticaal scherm van geotextiel de waterstroom wel doorlaat, maar voorkomt dat er voorbij het scherm zand wordt meegevoerd. Plaatsing van zo’n scherm legt geen extra beslag op de ruimte achter de dijk en is veel goedkoper dan de klassieke methode van het aanbrengen van een brede steunberm van aarde of een damwand.
Vraag is nog hoe en in welke mate het geotextiel dichtslibt
Het meest lastige van het geotextiel is nog het aanbrengen ervan: hoe een slap, 3 m breed scherm verticaal tot 2 m in de zandlaag onder de dijk te krijgen soms op een diepte van wel 6 m onder maaiveld? Als proef hebben de aannemers Van den Herik en Boskalis met door henzelf ontwikkelde machines op vijf plekken langs de Lek en Neder-Rijn zo’n scherm aangebracht. Een speciaal geval is het scherm dat aannemer Van den Herik plaatste in een zomerdijk van de Willemspolder, waaraan tegelijk een netwerk van sensoren is gekoppeld. Want er zijn nog vragen: hoe gedraagt het scherm zich bij hoogwater, voorkomt het inderdaad het ontstaat van een zandkanaal, en hoe en in welke mate slibt het geotextiel dicht? De komende twee jaar moeten meer duidelijkheid geven.
Hergebruik van een al eerder toegepaste methode is het zogeheten vacuümtrekken. Het gaat om versterking van de slappe ondergrond door daar het grondwater uit weg te zuigen. De grond klinkt dan in en krijgt zo meer draagkracht. Voorlopig gaat het nog om twee proeven,bij Bleskensgraaf in een weiland en bij Schardam in de bodem van een kanaal. Meer gegevens zijn nodig over hoeveel de methode het draagvlak verbetert, en ook of die verbetering blijvend is wanneer het wegpompen van het water weer is stopgezet.
Goedkoper?
Tot zover een greep uit de innovaties die de voetafdruk van de dijk zo smal mogelijk moeten houden. Welke methode waar het beste geschikt is, wordt voor een deel bepaald door de lokale omstandigheden: waar bestaat de dijk uit, hoe zit het met de ondergrond, wordt de dijk vooral bedreigd door afschuiven, onderloopsheid of een combinatie van beide, hoe bouwt de waterspanning in de dijk zich op, welke ruimte is er beschikbaar, en hoe zit het met overlast voor de omgeving? Daarnaast spelen zaken als beheer en onderhoud. Die zijn voor bijvoorbeeld de waterontspanner intensief, iets wat de waterschappen liever niet hebben. Bij geotextiel moet nog blijken hoe lang dat zich goed houdt. En bij alle methoden geldt nog de vraag: worden ze bij grootschalige toepassing inderdaad flink goedkoper?
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.