Woord vooraf. CUR Bouw & Infra Rappor t 219

Transcriptie

1 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Woord vooraf Op een aantal plekken in Nederland moeten we de dijken versterken. Dat gaan we de komende jaren doen, maar hoe? De traditionele oplossingen zijn niet altijd de beste. Rijkswaterstaat werkt al jaren aan innovaties op dit terrein met het waterinnovatieprogramma WINN, waarvan INSIDE een pilot is. De lezers van dit rapport weten dat de overheid hierin samenwerkt met CUR Bouw & Infra, een ervaren en onafhankelijk bouwkennisnetwerk. Maar weet u nog waar INSIDE voor staat? Het is de afkorting voor Innovations on Stability Improvements enabling Dike Elevations. Dit rapport biedt dus nieuwe en andere opties naast de traditionele technieken. Kort gezegd kosten traditionele dijkverhogingen en -verbredingen veel ruimte. Dat botst in veel gevallen met de bestaande bebouwing, de natuurlijke omgeving én het is in strijd met ons eigen ruimte-voor-water-principe. Tegelijkertijd móet er echt iets gedaan worden aan dijken die niet voldoen aan de strenge eisen die wij stellen. Alternatieve ideeën om dijken te versterken zijn dus van harte welkom. De contacten tussen opdrachtgevers, onderzoekers, ontwerpers en uitvoerders in INSIDE hebben drie nieuwe, veelbelovende methodes van dijkversterking opgeleverd: Mixed-in-place, Dijkvernageling en Dijkdeuvels. Een technische klankbordgroep en GeoDelft waakten over de inhoudelijke kwaliteit. INSIDE bevestigt onze veronderstelling dat samenwerking tussen overheid en markt - waarbij samen wordt ontwikkeld én samen geïnvesteerd tot mooie resultaten leidt. Vanuit het ministerie hebben we de ontwikkelingen en praktijkproeven van INSIDE de laatste jaren met veel belangstelling gevolgd. Vele partijen hebben zich ingezet en het resultaat mag er zijn. INSIDE levert veelbelovende technieken op, die zijn getest en beproefd in de praktijk. Deze dijkverbeteringstechnieken spelen duidelijk in op de maatschappelijke behoeften van veiligheid, milieu en de belangen van omwonenden. Het is nu zaak om INSIDE ook daadwerkelijk toe te passen in het waterbeheer. Stapsgewijs kunt u bepalen of de oplossingen van INSIDE een uitkomst zijn voor u. U hebt dus een interessant en uitdagend rapport in handen, dat niet alleen prikkelt om buiten de gebaande paden te denken, maar dat ook concrete handvatten biedt voor innovatieve manieren van dijkversterking. En zo zien wij het graag. Tineke Huizinga-Heringa Staatssecretaris van Verkeer en Waterstaat CUR R219 INSIDE.indd 1 5/16/07 2:49:42 PM

2 Auteursrechten Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm ofop enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enigandere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de CUR. Het is toegestaan overeenkomstig artikel 15a Auteurswet 1912 gegevens uit deze uitgave te citeren in artikelen, scripties en boeken, mits de bron op duidelijke wijze wordt vermeld, alsmede de aanduiding van de maker, indien deze in de bron voorkomt. CUR-rapport 219 INSIDE Innovatieve dijkversterking, 2007, Stichting CURNET, Gouda. Aansprakelijkheid De CUR en degenen die aan deze publicatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het samenstellen van deze uitgave. Nochtans moet de mogelijkheid niet worden uitgesloten dat er toch fouten en onvolledigheden in deze uitgave voorkomen. Ieder gebruik van deze uitgave en gegevens daaruit is geheel voor eigen risico van de gebruiker en de CUR sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze uitgave en de daarin opgenomen gegevens, tenzijde schade mocht voortvloeien uit opzet of grove schuld zijdens de CUR en/of degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt. ISBN CUR R219 INSIDE.indd 2 5/16/07 2:49:42 PM

3 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Voorwoord Het project INSIDE was gericht op het ontwikkelen van innovatieve methoden van dijkversterking. Het heeft drie nieuwe technieken opgeleverd die de stabiliteit van de versterkte dijk verhogen zonder extra ruimtebeslag met zich mee te brengen. Daarmee heeft het project zeer goed beantwoord aan de maatschappelijke behoefte: sterkere dijken die geen inbreuk vormen in het landschap, en die bestaande bebouwing langs de dijk ongemoeid laten. INSIDE was ook een goed voorbeeld van publiek-private technologie-ontwikkeling, zoals blijkt uit de organisatie van het project. Organisatie Strategische beslissingen werden genomen in de Stuurgroep. De leiding van het project lag in handen van CUR Bouw & Infra-commissie C 141 Validatiefase INSIDE. Een afvaardiging daaruit, het kernteam, was belast met de dagelijkse leiding van het project. De CUR-commissie liet zich adviseren door een Groot Technologisch Instituut (GTI) en door een Technische Klankbordgroep. Via deze constructie werd kennisuitwisseling met andere belangrijke gremia, zoals ENW (Expertise Netwerk Waterkeren) gewaarborgd. Tenslotte bestond er een direct contact tussen de CUR-commissie en de opdrachtnemende consortia. Stuurgroep RWS CUR-Commissie Technische klankbordgroep Kernteam INSIDE RWS CUR Provincie Waterschappen GTI (GeoDelft) Consortia Bij de publicatie van dit rapport waren de diverse overlegplatforms binnen INSIDE als volgt samengesteld: Stuurgroep G.C. Avontuur (voorzitter) Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde E. Vega (coördinator/secretaris) CUR Bouw & Infra A. Bizzarri Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde G. de Boer Rijkswaterstaat Bouwdienst R.M.J. Schielen Rijkswaterstaat RIZA CUR R219 INSIDE.indd 3 5/16/07 2:49:43 PM

4 CUR-commissie C 141 H.P. Laboyrie (voorzitter) Rijkswaterstaat Bouwdienst E. Vega (coördinator) CUR Bouw & Infra P. Beeldman Rijkswaterstaat Directie Zuid-Holland A. Bizzarri Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde J.A. Beijersbergen Provincie Zuid-Holland E.J.A. Bijlsma Rijkswaterstaat Bouwdienst W.G. Epema (mentor ENW) Op persoonlijke titel G.L. van Hiele Waterschap Rivierenland D. van Schie Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard M.A. Van GeoDelft Kernteam A. Bizzarri Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde E.J.A. Bijlsma Rijkswaterstaat Bouwdienst M.J. van Leeuwen CURNET E. Vega CUR Bouw & Infra Technische Klankbordgroep ing. R.J. Termaat (voorzitter) CUR Bouw & Infra ing. E.J.A. Bijlsma (secretaris) Rijkswaterstaat Bouwdienst prof.dr.ir. F.B.J. Barends (mentor ENW) GeoDelft ir. P.J.L. Blommaart Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde prof. ir. E. Horvat Horvat & Partners Dit rapport is samengesteld door CUR-Commissie C141. De eindredactie van dit rapport is verzorgd door A.W. van den Thoorn (CURNET), een aantal illustraties is vervaardigd door Studio MC 2. Consortia Consortium HKR (Mixed in Place) Hakkers Werkendam BV Keller Funderingstechnieken BV Royal Haskoning BV Contactpersoon: A. Wiggers (Royal Haskoning BV) Penvoerder: H. Dekker (Keller Funderingstechnieken BV) Consortium D-Dike (Dijkdeuvels/Expanding Columns) Arcadis Ruimtelijke Ontwikkeling BAM Grondtechniek BV DHV BV Fugro Ingenieursbureau BV GMB Infra BV Van Oord Nederland BV Contactpersoon/penvoerder: R.F. Woldringh (DHV BV) Consortium INSIDE SQUAD B + G + V + W (Dijkvernageling) Boskalis Nederland Grontmij Nederland BV. Infrastructuur & Milieu Witteveen+Bos Raadgevende ingenieurs BV Van Hattum en Blankevoort BV CUR R219 INSIDE.indd 4 5/16/07 2:49:44 PM

5 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Financiering Contactpersoon/penvoerder: E. de Jong (Van Hattum en Blankevoort BV) CUR Bouw & Infra dankt de volgende partijen voor hun financiële bijdragen ten behoeve van dit project: Rijkswaterstaat Consortium HKR Consortium Δ-Dike Consortium INSIDE SQUAD B + G + V + W GeoDelft Gouda, mei 2007 Het bestuur van CURNET CUR R219 INSIDE.indd 5 5/16/07 2:49:44 PM

6 Leeswijzer Dit rapport geeft een overzicht van de resultaten van het project INSIDE voor de waterkeringbeheerders. Deze informatie kwam tot stand door middel van onderzoek, laboratoriumproeven en praktijkproeven ten aanzien van de ontwikkelde innovatieve dijkversterkingstechnieken. Het rapport is opgebouwd in twee delen: een algemeen deel en een technisch deel. Het algemene deel heeft als doelgroep de bestuurders van regionale diensten van Rijkswaterstaat en waterschappen. Dit deel bevat de beschrijving van de eigenschappen van de technieken op basis waarvan een globale keuze kan worden gemaakt ten behoeve van de MER procedure. De factsheets bieden hierbij beknopte informatie voor een snel overzicht. De ontwerpmethodiek en de methodes voor kwaliteitscontrole zijn voor de verschillende technieken beschreven in het technische deel. Dit inhoudelijke deel van het rapport is geschreven ten behoeve van de opdrachtverlening voor de technische staf bij de regionale diensten van Rijkswaterstaat en de waterschappen. De hoofdstukken Ontwerp en Toetsen en Leerervaringen en toepassing INSIDE bevatten een aantal onderwerpen die van belang zijn voor alle drie technieken CUR R219 INSIDE.indd 6 5/16/07 2:49:44 PM

7 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Inhoud Samenvatting 9 Summary 11 1 Inleiding Toekomstige ontwikkelingen Innovatie 14 2 Algemeen deel: INSIDE technieken MIXED IN PLACE Beschrijving van de techniek Uitvoeringsmethode Vergunningen Toepasbaarheid Inpasbaarheid Duurzaamheid Effecten op de omgeving Beheer en onderhoud DIJKVERNAGELING Beschrijving van de techniek Uitvoeringsmethode Vergunningen Toepasbaarheid Inpasbaarheid Duurzaamheid Effecten op de omgeving Beheer en onderhoud DIJKDEUVELS Beschrijving van de techniek Uitvoeringsmethode Vergunningen Toepasbaarheid Inpasbaarheid Duurzaamheid Effecten op de omgeving Beheer en onderhoud FACT SHEETS INSIDE TECHNIEKEN 35 3 Technisch deel: INSIDE technieken Ontwerp MIP Bezwijkmechanismen en maatregelen Rekenmodellen CUR R219 INSIDE.indd 7 5/16/07 2:49:45 PM

8 3.1.3 Veiligheidsfilosofie Stappenplan ontwerp- en uitvoeringsproces Uitvoering Effecten op de omgeving Kwaliteitsbeheersing ONTWERP DIJKVERNAGELING Rekenmodellen Analytische rekenwijze en bezwijkmechanismen EEM rekenmodel Bepaling grondparameters Deformaties Veiligheidsbenadering vernagelde grondconstructies Uitvoering Effecten op de omgeving Kwaliteitsbeheersing 3.3 ONTWERP DIJKDEUVELS Inleiding Principe Bezwijkmechanismen Aanzet voor ontwerpleidraad Uitvoering Kwaliteitsbeheersing 92 4 Ontwerpen en toetsen Aandachtspunten voortraject dijkversterking Planperiode Lengte-effect factor Toetsen op veiligheid Toetsen als dijk Geavanceerde toetsing 98 5 Leerervaringen en toepassing INSIDE 99 Literatuur 103 Bijlagen 106 A. Analyse van risico s en maatregelen MIP 106 B. Analyse van risico s en maatregelen Dijkvernageling CUR R219 INSIDE.indd 8 5/16/07 2:49:45 PM

9 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Samenvatting Doel van INSIDE is het ontwikkelen, testen en toepassen van vernieuwende oplossingen om dijken te versterken. De technieken moeten duurzaam, veilig, ruimtebesparend en kosteneffectief zijn. Het project is ook een voorbeeld van de vernieuwde sturingstrategie van het ministerie van V&W gebaseerd op het creëren van maatschappelijk draagvlak en door beleid te ontwikkelen in samenwerking met het bedrijfsleven. De binnen INSIDE ontwikkelde technieken vormen een omgevingsgerichte en inpasbare, alternatieve oplossing voor dijkversterking waarbij de macrostabiliteit van het binnentalud het maatgevende bezwijkmechanisme is. Door de dijk te versterken binnen het huidige ruimtebeslag wordt het ingrijpen op ecologie, landschap, bebouwing en cultuurhistorie voorkomen. Uit een uitgevoerde kosten/baten analyse is ook gebleken dat deze technieken economisch aantrekkelijk zijn en concurrerend ten opzichte van andere ruimtebesparende dijkversterkingstechnieken. Het project INSIDE- innovatieve dijkversterking is in 2001 gestart door Rijkswaterstaat en CUR, in samenwerking met kennisvragers en aanbieders en het ENW, Expertise Netwerk Waterkeren (de voormalige TAW). Kennisvragers zijn de regionale diensten van Rijkswaterstaat, provincies en waterschappen, en kennisaanbieders zijn de GTI s en de betrokken marktpartijen. Het project is uitgevoerd binnen het natte innovatieprogramma van Rijkswaterstaat: WaterINNovatiebron (WINN). INSIDE heeft geresulteerd in de uitwerking van 3 dijkversterkingsmethoden van 3 consortia van marktpartijen: Mixed in Place (MIP) door het consortium HKR (Hakkers Werkendam, Keller Funderingstechnieken en Royal Haskoning). MIP is een grondverbetering techniek die in het kader van INSIDE is toegepast als dijkversterking. De stabiliteit van de dijk wordt verhoogd door gestabiliseerde grondkolommen vanuit het binnentalud schuin in de slappe grond tot in de pleistocene zandlaag. De grondkolommen ontstaan door een bindmiddel (onder andere cement) te vermengen met de aanwezige grond. Het consortium heeft praktijk- en laboratoriumproeven uitgevoerd voor het bepalen van de materiaaleigenschappen van de versterkte grond in de praktijk. De praktijkproef is uitgevoerd nabij de Lekdijk te Opperduit. Tijdens het onderzoek zijn rekenmodellen en richtlijnen opgesteld voor het ontwerp en de kwaliteitscontrole tijdens de uitvoerings- en gebruiksfase. Dijkvernageling door het consortium Inside Squad B + G + V + W (Boskalis BV, Grontmij Advies & Techniek BV, Van Hattum en Blankevoort BV en Witteveen + Bos). De dijk wordt vanuit het binnentalud als het ware verankerd aan de ondergrond door middel van trekelementen met een groutomhulling. De weerstand tegen afschuiving wordt verhoogd door deze elementen schuin in het binnentalud in een bepaald stramien te plaatsen. Tijdens het ontwikkelingsproces heeft het consortium rekenmodellen voor deze techniek opgesteld en gevalideerd door middel van laboratoriumproeven. Het gedrag van de nagels in combinatie met de omringende (slappe)grond in het potentiële glijvlak is bepaald in elementenproeven in het laboratorium van GeoDelft. De uitvoering van de techniek is gedemonstreerd bij de Nieuwe Zuiderlingedijk bij Leerdam. Op de in het talud geïnstalleerde nagels zijn trekproeven uitgevoerd om de wrijving tussen nagels en grond te bepalen. Het onderzoek heeft geresulteerd in een ontwerpmethode en richtlijnen voor de kwaliteitscontrole tijdens de uitvoerings- en gebruiksfase CUR R219 INSIDE.indd 9 5/16/07 2:49:46 PM

10 Dijkdeuvels (Expanding Columns) door het consortium Δ-Dike (DHV, Arcadis, GMB Infra, Fugro, Van Oord Nederland en BAM Grondtechniek). Afschuiving van het binnentalud van de dijk wordt voorkomen door de Dijkdeuvels. Dit zijn buizen, voorzien van een omhullende kous, die schuin in de slappe ondergrond worden geplaatst. Het onderste deel van de buizen, de shear key, zorgt voor een goede verankering in de draagkrachtige zandlaag. De kous, gevuld met cement-bentoniet, zorgt voor het overbrengen van een deel van het gewicht van het dijklichaam naar de ondergrond. Tijdens het ontwikkelingsproces heeft het consortium de werking van de verschillende onderdelen van het versterkingselement beproefd. Er zijn prototypeproeven uitgevoerd om de bezwijkkracht van de shear key in het pleistocene zand te bepalen. Bij de Nieuwe Zuiderlingedijk is de uitvoering gedemonstreerd en tevens zijn metingen uitgevoerd voor het bepalen van het vervormingsgedrag van de verschillende grondlagen en van de expander in relatie tot de benodigde vuldruk en het bepalen van de bezwijksterkte van het weefselmateriaal. Het consortium heeft in D en 3D EEM berekeningen uitgevoerd om inzicht te krijgen in de werking en modellering van het totale systeem. Het ENW heeft vertrouwen in de inhoudelijke kwaliteit van het uitgevoerde onderzoek. ENW is van mening dat het onderzoek heeft aangetoond dat de methoden MIP en Dijkvernageling als volwaardige dijkversterkingstechnieken beschouwd kunnen worden. Deze methoden zijn gebaseerd op bestaande technieken en de kwaliteitsborging kan uitgevoerd worden op basis van bestaande normen. De technieken zijn zodanig uitgewerkt dat zij toegepast kunnen worden in een pilot. Een pilot is de werkelijke toepassing in een dijkversterkingsproject waarbij tijdens de uitvoerings- en gebruikfase extra kwaliteitscontrole en monitoring wordt verricht. De kennis en de ervaring die bij de pilot wordt opgedaan kunnen leiden tot optimalisatie van de technieken, dus betere beheersbaarheid en kostenreductie. De methode Dijkdeuvels is een innovatieve techniek, die nog niet eerder is toegepast. Het uitgevoerde onderzoek is een goede aanzet om te komen tot een uitgewerkte techniek, maar nog niet voldoende om alle onzekerheden ten aanzien van de toepassing van de techniek Dijkdeuvels weg te nemen. Vooralsnog is de techniek pas gereed voor toepassing in een pilot nadat een nadere analyse heeft plaatsgevonden. Deze analyse heeft betrekking op de modellering van het systeem en het opstellen van de ontwerpfilosofie CUR R219 INSIDE.indd 10 5/16/07 2:49:47 PM

11 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Summary The objective of INSIDE is to develop, test and stimulate applications of new and sustainable methods to strengthen dikes that will be safe, space saving and cost effective. The project is also an example of the renewed management strategies of the Ministry of Public Works, Transport and Water Management (V&W) based on the creation of public support and by developing policy in collaboration with the industry. The techniques developed within INSIDE provide environmentally orientated, adaptable and applicable alternative methods to strengthen dikes, in which the macro-stability of the inner slope is the normative failure mechanism. By strengthening the dikes within their present footprints it is possible to avoid interventions to ecology, landscape, built up areas, and culture-historical features. From the cost/benefit analysis that has been made it also appears that these techniques are economically attractive and competitive compared to other space saving dike- strengthening techniques. In 2001 the project INSIDE- innovative dike reinforcement was initiated by Rijkswaterstaat and the CUR, in collaboration with potential appliers of innovative solutions; the dike management organizations, and the providers of knowledge: technological institutions and market participants. The project is supervised by ENW (Expertise Network for Flood Protection) and carried out by the water innovation programme of Rijkswaterstaat: WaterINNovatiebron (WINN) (Water Innovation Source). INSIDE has resulted in the development of 3 dike strengthening methods by 3 consortiums of market participants: Mixed in Place (MIP) by the HKR Consortium (Hakkers Werkendam, Keller Funderingstechnieken and Royal Haskoning). MIP is a soil improving technique. The stability of the dike is increased by stabilizing soil columns which extend from the inner slope through the weak soil down to the Pleistocene sand layer. The soil columns are created by mixing a binding agent (for example cement), with the existing soil. The consortium has carried out in situ practical tests and laboratory tests to determine the material properties of the strengthening elements. During the investigation, mathematical models and guidelines have been formulated for the design and the quality control during the execution and user phases. Dikenailing by the Inside Squad B + G + V + W Consortium (Boskalis BV, Grontmij Advies & Techniek BV, Van Hattum en Blankevoort BV and Witteveen + Bos). The dike is strengthened by working from the inner slope and anchored to the subsoil by means of tension elements with grout sleeves. The resistance to shearing is increased by inserting these elements into the inner slope at an angle and in a specific pattern. During the development process the consortium set up mathematical models for this technique and validated these by means of laboratory tests. The behaviour of the nails, in combination with the surrounding weak soils in the potential sliding plane, was determined by testing the elements in the laboratory of GeoDelft. The execution of the technique is demonstrated by the Nieuwe Zuiderlinge dike at Leerdam. Tension tests have been made to determine the friction between nails and soils. The research has resulted in the development of a design method and guidelines for the quality control in the execution and user phases. Expanding columns by the D-Dike Consortium (DHV, Arcadis, GMB Infra, Fugro, Van Oord Nederland en BAM Grondtechniek). Shearing of the inner slope of the dike is prevented by the Expanding columns. These are tubes, encased in hoses, that are inserted into the weak soil at CUR R219 INSIDE.indd 11 5/16/07 2:49:47 PM

12 an angle. The lowest parts of the tubes, the shear keys, ensure that there is a good anchorage in the bearing sand layer. The hose, filled with a cement-bentonite mixture, provides for the transfer of part of the weight of the dike body to the subsoil. During the development process the consortium tested the working of the various parts of the strengthening element. Prototype tests were carried out to determine the behaviour of the expanding columns in the Pleistocene sand. In the Nieuwe Zuiderlinge dike the method of execution was demonstrated and measurements were made to determine the deformation behaviour of the various soil layers and of the expanders in relation to the necessary filling pressure, as well as the failure strength of the textile material. In 2006 the consortium carried out 2D and 3D FEM calculations to gain insight into the working and modelling of the total system. The ENW has confidence in the quality of the results of the investigation. The ENW is of the opinion that the research has demonstrated that the MIP and Dike nailing methods can be regarded as satisfactory dike strengthening techniques. These methods are based on existing techniques and the quality assurance can be carried out on the basis of existing standards. The techniques have been developed in such a way that they can be applied in a pilot. A pilot is their actual use in a dike-strengthening project in which extra quality control and monitoring is carried out during both the execution and user phases. The knowledge and experience that is gained from the pilot can lead to the optimization of the techniques, thus to better manageability and the reduction of costs. The Expanding column technique has never been used in practice. The investigation that has already been carried provides a good stimulus to its further development, but is still not adequate to dispel all the uncertainly about the application of the Expanding Column technique. As yet this method will only be ready for application in a pilot after further a analysis has been completed. This relates to the modelling of the system and formulation of the design philosophy CUR R219 INSIDE.indd 12 5/16/07 2:49:48 PM

13 Hoofdstuk 1 Inleiding CUR R219 INSIDE.indd 13 5/16/07 2:49:51 PM

14 1.1 Toekomstige ontwikkelingen Als gevolg van verwachte klimaatverandering zal de belasting op de waterkeringen in Nederland in de toekomst toenemen. Enerzijds wordt stijging van de zeespiegel en een toename van de rivierafvoer verwacht, anderzijds moet rekening worden gehouden met blijvende zetting van de waterkeringen en daling van de bodem in het westen van Nederland. Het waterbeleid voor de 21ste eeuw is voornamelijk gericht op ruimte voor water, waarbij de waterkeringen belangrijk blijven als beveiliging tegen overstromingen. Naast projecten in het kader van Ruimte voor de Rivier, waarbij door rivierverruiming de MHW-stijging wordt opgevangen, is anticiperen op toekomstige versterkingen van de waterkering van groot belang. Sinds jaar en dag worden dijken traditioneel versterkt door ophoging met grond, waarbij de dijk ook verbreed wordt. Het voordeel van traditionele dijkversterking is dat het materiaal grond duurzaam en relatief goedkoop is. Vanwege het ruimtebeslag echter is de dijkverbreding bij traditioneel versterken in veel gevallen niet mogelijk. Dit houdt onder andere verband met toenemende claims op het ruimtegebruik op en naast de dijk door andere gebruiksfuncties dan de functie waterkeren, bijvoorbeeld door bebouwing of natuurgebieden en natuurlijk de ruimte voor het rivierbeleid. Bestaande alternatieven in de vorm van damwanden en kistdammen zijn relatief duur en zijn niet uitbreidbaar en daardoor niet duurzaam, ondanks de planperiode van 100 jaar. 1.2 Innovatie Waar de traditie geen oplossing biedt, moeten nieuwe wegen worden ingeslagen. Voor dijkversterking zijn innovatieve oplossingen nodig, die tot stand komen in een creatief samenwerkingsverband tussen verschillende partijen, waarbij de know-how van de uitvoerende sector efficiënt wordt benut. In 2001 is het project INSIDE van start gegaan; de naam staat voor Innovations on Stability Improvements enabling Dike Elevations. Initiatiefnemer is Rijkswaterstaat, in samenwerking met CUR Bouw & Infra en GeoDelft als geotechnisch adviseur. Het doel van het project was om naast de bestaande oplossingen vernieuwende oplossingen te ontwikkelen en de toepassing ervan te stimuleren om dijken duurzaam, ruimtebesparend en kostenbewust te versterken. De kennisaanbieders moesten zich verenigen in consortia met minimaal één aannemer. Via een prijsvraag en een selectieproces, waarin de kennisaanbieders in contact stonden met kennisvragers (waterschappen, Rijkswaterstaat en provincies) zijn drie innovatieve technieken geselecteerd (zie fig. 1.1). Het gaat om MIXED IN PLACE: gestabiliseerde grond in de dijk Het consortium HKR heeft de techniek Mixed in Place (MIP) als dijkversterking ontwikkeld en bestaat uit Hakkers Werkendam, Keller Funderingstechnieken en Royal Haskoning. Tevens speelde het Zweedse LCM (Lime Column Method AB) hierbij een belangrijke rol. DIJKVERNAGELING: spijkers in de dijk Het consortium INSIDE SQUAD heeft de techniek Dijkvernageling ontwikkeld, en bestaat uit Boskalis BV, Grontmij Advies & Techniek BV, Van Hattum en Blankevoort BV en Witteveen+Bos. DIJKDEUVELS: schouders in de dijk, hakken in het zand Het consortium Δ-Dike heeft de techniek Dijkdeuvels ontwikkeld, en bestaat uit DHV, Arcadis, GMB Infra, Fugro, Van Oord Nederland en BAM Grondtechniek CUR R219 INSIDE.indd 14 5/16/07 2:49:52 PM

15 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Het gaat hier dus om technieken die speciaal ontwikkeld zijn voor het versterken van dijken in een proces waarbij de wensen van de kennisvragers steeds werden afgestemd op de expertise van de kennisaanbieders. Onder begeleiding van een klankbordgroep en de CUR-commissie hebben de drie consortia de concepten verder op papier uitgewerkt. Fig. 1.1 INSIDE dijkversterkingsmethoden Na de conceptfase zijn de drie technieken verder ontwikkeld in een uitwerkingsfase en een validatiefase. Deze stapsgewijze uitwerking staat garant voor een verantwoorde implementatie van de technieken in de praktijk. Bij de uitwerking van de technieken zijn bureaustudies uitgevoerd, en zijn er proeven gedaan in het laboratorium, met prototypen en in-situ bij een bestaande dijk. Een stabiele dijk Dijkversterkingen zijn vaak een combinatie van het verhogen van de kruin en van het vergroten van de stabiliteit. Bij een kruinverhoging moet de dijk ook sterker worden om de kruinverhoging te kunnen dragen. In sommige gevallen is er weliswaar geen hoogteprobleem maar wel een stabiliteitprobleem. De drie technieken die binnen INSIDE zijn ontwikkeld maken de dijk stabieler zonder dat de dijk meer ruimte in beslag neemt. De INSIDE technieken bieden een oplossing tegen het falen van de dijk door grondmechanische macro-instabiliteit van het binnentalud tijdens Maatgevend Hoog Water, al dan niet geïnitieerd door opdrijven. Bij opdrijven (zie fig. 1.2) wordt het slappe lagenpakket achter de binnenteen van de dijk tijdens hoogwater opgelicht door de hoge waterdrukken in het onderliggende pleistocene zand. Hierdoor verliest het slappe lagenpakket de grip op het onderliggende zand, waardoor deze minder weerstand kan bieden tegen afschuiven van de dijk. Of opdrijven optreedt is afhankelijk van de lokale opbouw van de grond. De INSIDE-consortia hebben hun techniek uitgewerkt aan de hand van een referentielocatie waarbij het maatgevende bezwijkmechanisme macrostabiliteit van het binnentalud is. De referentielocatie is een dwarsprofiel bij Opperduit langs de Nederlek (zie fig. 1.3), in het gebied van het Hoogheemraadschap van de Krimpenerwaard (inmiddels gefuseerd met het Hoogheemraadschap Schieland). Bij Opperduit is sprake van een slappe ondergrond van veen en klei, waar bij hoge waterstanden opdrijven optreedt. Binnendijkse verbreding is hier onwenselijk vanwege aanwezige CUR R219 INSIDE.indd 15 5/16/07 2:49:52 PM

16 Fig. 1.2 Opdrijven woningen, en buitendijkse verbreding van de dijk is niet overal mogelijk vanwege het beleid van Ruimte voor de Rivier. Acceptatie Om in aanmerking te komen voor verdere uitwerking in het kader van INSIDE moesten de technieken aan een aantal voorwaarden voldoen. Te noemen zijn ondermeer eisen ten aanzien van veiligheid, levensduur, kwaliteitsbeheersing, inpasbaarheid, hinder tijdens de uitvoering, en kosten. Wat dat laatste betreft: de kosten van deze technieken moeten concurrerend zijn met de kosten van de traditionele kunstwerken, zoals diepwanden, kistdammen of stalen damwanden. Tijdens de uitwerkingsfase en de validatiefase zijn de technieken beoordeeld op verschillende aspecten, zoals werking, toepasbaarheid, uitvoerbaarheid enz. Een aantal deskundigen uit verschillende organisaties was hierbij betrokken: Rijkswaterstaat, Waterschappen, de provincie Zuid-Holland, de TU Delft, GeoDelft, ENW (het Expertise Netwerk Waterkeringen) en bedrijven. Fig. 1.3 Referentielocatie: profiel h dijkversterkingstraject Nederlek CUR R219 INSIDE.indd 16 5/16/07 2:49:58 PM

17 Hoofdstuk 2 Algemeen deel: INSIDE technieken CUR R219 INSIDE.indd 17 5/16/07 2:49:59 PM

18 2.1 MIXED IN PLACE Mixed in Place, kortweg MIP genoemd, is een techniek voor grondstabilisatie waarbij de grond wordt gemengd met een geschikt bindmiddel. De grond krijgt daarmee verbeterde eigenschappen, namelijk een hogere sterkte. Deze techniek wordt sinds de jaren 60 veelvuldig toegepast als techniek voor grondverbetering in de Scandinavische landen en Japan en meer recent ook in andere Europese landen en de VS. In Nederland is de MIP-methode relatief nieuw en is nog slechts op beperkte schaal toegepast. In de meeste gevallen wordt MIP gebruikt om verticale zettingen te reduceren bij aardebanen voor rail- en wegconstructies. Binnen het project INSIDE is voor het eerst aangetoond dat MIP ook een volwaardige methode voor dijkversterking in Nederland is Beschrijving van de techniek De MIP-methode als dijkversterking is gericht op het verbeteren van de macrostabiliteit door het verhogen van de sterkte van de grond. Een mengkop die op een kraan is bevestigd vermengt een geschikt bindmiddel (cement en/of kalk) met de vochtige grond onder het binnentalud van de dijk. De bindmiddelsamenstelling is afhankelijk van de grondsoort en per grondlaag benodigde extra sterkte. Na verharding van het bindmiddel ontstaan gestabiliseerde grondkolommen. Fig Principe dijkversterking met Mixed in Place (dwarsdoorsnede en bovenaanzicht) Het principe van de dijkversterking met MIP is in figuur weergegeven: De kolommen worden vanaf de kruin of het binnentalud schuin aangebracht, tot in de vaste zandlaag onder de dijk. De stabilisatie vindt plaats onder de teen van het binnentalud CUR R219 INSIDE.indd 18 5/16/07 2:50:03 PM

19 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Door het stabiliseren van de slappe lagen wordt de weerstand langs het glijvlak verhoogd of wordt de vorm van het glijvlak in gunstige zin beïnvloed. De verankering van de kolommen in het draagkrachtige Pleistoceen zorgt voor overdracht van de reactiekrachten. De werkwijze bij grondstabilisatie met MIP bestaat uit het vormen van rijen (panelen) van overlappende kolommen haaks op de dijk. Door een aantal panelen samen te voegen ontstaan blokken van gestabiliseerde grond (zie fig ). De grondstabilisatie wordt niet continu in de lengterichting van de dijk doorgezet, maar de blokken van geschakelde panelen worden onderbroken door ongemixte natuurlijke grond Uitvoeringsmethode Er zijn bij MIP twee methoden voor het mengen van het bindmiddel met de grond: de droge methode en de natte methode. Bij de droge methode wordt het bindmiddel vanuit tanks onder luchtdruk met de grond vermengd. Bij de natte methode wordt een mengsel van bindmiddel en water (slurry) met de grond gemixt. Bij de uitvoering van de INSIDE MIP praktijkproef in 2004 is gekozen voor de droge methode. Hierbij wordt door een kraan een mengapparaat de grond in gedraaid, terwijl er bindmiddel vanuit tanks op de shuttle onder druk met de grond wordt vermengd (zie fig ). Het mengen van het bindmiddel met de grond geschiedt gewoonlijk terwijl de schroef van het mengapparaat naar boven wordt gedraaid. Het bindmiddel wordt vanuit tanks onder druk gecontroleerd ingebracht. De hoeveelheid wordt hierbij afgestemd op de snelheid waarmee het mengapparaat omhoog wordt gehaald en op de te mixen grondsoort. Het materieel is uitgerust met meetapparatuur om controle, beheersing, inspectie en metingen tijdens het proces mogelijk te maken. De machines zijn breed met een laag zwaartepunt en vormen een beperkte belasting op de ondergrond. Fig Droge uitvoeringsmethode: principe en materieel (kraan en shuttle). Praktische uitvoeringsaspecten Kolommen Bij de uitvoering wordt het te bewerken gebied, zonodig in deeltrajecten, uitgezet conform tekeningen, waarbij elke te realiseren kolom wordt voorzien van een eigen identiteitsnummer. De boormachine, die gemonteerd is op een rupsvoertuig, wordt tijdens de uitvoering telkens met grote nauwkeurigheid gepositioneerd boven de te maken kolommen. Het boren van het mengapparaat geschiedt vervolgens onder de gewenste hoek en richting tot de ontwerpdiepte CUR R219 INSIDE.indd 19 5/16/07 2:50:09 PM

20 Positie materieel Bij het aanbrengen van de blokken in het talud wordt de uitvoeringsmethode in belangrijke mate bepaald door de taludhelling van de dijk en het exacte type in te zetten kraan. Bij een talud van 1:2,5 kan worden uitgegaan van een tijdelijk terras op het binnentalud. De kraan staat op dit terras en de shuttle met het bindmiddel kan op de dijk blijven staan (hierbij wordt één weghelft lokaal geblokkeerd), of ook op het terras worden geplaatst, wat minder verkeershinder oplevert. Als de taludhelling steiler is, dan kunnen de kolommen vanaf de kruin van de dijk worden gemaakt, afhankelijk van de precieze lokale omstandigheden en het bereik van de kraan (zie fig ). Fig Uitvoering vanaf de kruin Deeltrajecten Voor de bepaling van de uitvoering van een specifiek dijkversterkingtraject, kan uitgegaan worden van het onderscheiden van deeltrajecten tussen twee opritten naar de dijk. In elk deeltraject kan het optimale ontwerp en de meeste geschikte uitvoeringsmethode worden bepaald, afhankelijk van de locale omstandigheden: taludhelling, bebouwing, bomen enz Vergunningen Alle wetten, procedures, vergunningen en ontheffingen die algemeen gelden voor traditionele dijkversterkingen zijn ook geldig voor MIP dijkversterkingen. Specifiek van invloed op het ontwerp en de uitvoering van de MIP techniek is de regelgeving die betrekking heeft op milieu. De Wet Bodembescherming is bedoeld om verontreiniging van bodem en grondwater te voorkomen. Het Bouwstoffenbesluit Bodem- en Oppervlaktewaterbescherming (BSB) vloeit voort uit deze wet en stelt milieuhygiënische eisen aan bouwstoffen. Omdat de essentie van de MIP-methode is dat een bindmiddel (= een bouwstof) aan de grond wordt toegevoegd zodat een gestabiliseerde grondkolom ontstaat, vallen de MIP kolommen onder het BSB. Om hieraan te voldoen moet MIP voldoen aan de terugneembaarheidseis en er moet milieuhygiënisch getoetst worden. De terugneembaarheidseis houdt in dat de bouwstoffen verwijderd moeten kunnen worden wanneer een bouwwerk zijn functie heeft verloren. Omdat de MIP-kolommen duidelijk te onderscheiden zijn van de omringende ondergrond voldoet MIP aan de terugneembaarheidseis CUR R219 INSIDE.indd 20 5/16/07 2:50:12 PM

21 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Om aan de milieueisen te voldoen moet van de individuele grondstoffen worden aangetoond dat deze onverdacht zijn in milieuhygiënisch opzicht. Dit betekent dat de bodem als een grondstof wordt beschouwd en van de bodem moet aangetoond worden dat deze aan het BSB voldoet. Verder moet er gebruik worden gemaakt van een gecertificeerd bindmiddel. Omdat de werkzaamheden op de kruin en in het binnentalud worden uitgevoerd, zijn een WVOvergunning niet nodig. Tijdens de uitvoering moet de gemeente of het waterschap een Verkeersbesluit opstellen om de weg op de kruin (deels) af te kunnen sluiten. De toepasbaarheid van MIP in een grondwaterbeschermingsgebied is niet onderzocht. Waarschijnlijk moet de provincie hiervoor een vergunning verlenen Toepasbaarheid De MIP-methode is in principe uitvoerbaar op elke dijkvorm op slappe klei- en veenlagen. Het onderzoek over de toepasbaarheid van MIP als dijkversterkingmethode is gebaseerd op dijken met een kleiige/zandige kern. De technische- en kosteneffectiviteit van de MIP-methode bij veenkaden is niet uitgesloten, maar in het kader van INSIDE niet onderzocht Inpasbaarheid Met de MIP Dijkversterking kan maatwerk worden geleverd zowel in de ontwerp- als uitvoeringsfase. De afstand tussen de blokken kan gevarieerd worden en ook kan gevarieerd worden in de lengte van de blokken (richting haaks op de dijk) en de locatie in het dwarsprofiel. Dit geeft veel mogelijkheden voor het maken van een geschikt ontwerp nabij bebouwing ( maatwerk ), zie voor het principe figuur Een mogelijke toepassing van de MIP techniek bij gebouwen is door het uitvoeren van MIP-coupures waarbij aan beide zijden van de MIP-coupure extra grond moet worden gestabiliseerd. Het principe is schematisch weergegeven in figuur slappe lagen slappe lagen zand Figuur Inpasbaarheid nabij bebouwing door aanpassing in dwarsprofiel (translatie, rotatie) CUR R219 INSIDE.indd 21 5/16/07 2:50:15 PM

22 Figuur Inpasbaarheid nabij bebouwing door aanpassing in lengteprofiel (MIP-coupures) Duurzaamheid Technische levensduur materialen Naar de levensduurverwachting van gestabiliseerde kolommen van humusrijke klei en veen is in het laboratorium onderzoek verricht door middel van verouderingsproeven, waarbij een veroudering van 100 jaar is gesimuleerd. Voor gestabiliseerde klei is op macroschaal tijdens veroudering van de proefstukken geen verlies van functionaliteit (doorlatendheid en sterkte) waargenomen. Op microschaal (kristalstructuur) zijn evenmin veranderingen geconstateerd. Op deze wijze werd vastgesteld dat kolommen van gestabiliseerde klei hun functie gedurende 100 jaar goed blijven vervullen. Voor gestabiliseerd veen is ook geen verandering in de sterkteparameters waargenomen. Op microschaal blijkt dat er na een gesimuleerde veroudering van 30 jaar een verandering in de kristalstructuur van de bindmiddelmatrix is waargenomen. Dit leidt tot enige onzekerheid ten aanzien van de levensduurverwachting. De kans op significante afname van de sterkte is klein doordat de kolommen worden samengevoegd als blokken. De eventuele reductie van de sterkte treedt namelijk op aan het grensvlak met niet gemixte grond. De onzekerheid is relatief klein ten opzichte van de andere onzekerheden die de sterkte van de dijk bepalen, en daarom acceptabel. Op basis van de resultaten van ander (literatuur)onderzoek en van de sterkteproeven wordt geen afname van de sterkte van de kolommen van gestabiliseerd veen gedurende 100 jaar verwacht. Aangezien het een nieuwe techniek is in Nederland kan tijdens de eerste toepassing van MIP in een dijkversterkingproject de sterkte van de gestabiliseerde kolommen worden gemonitoord met meting aan praktijkmonsters van de gemixte grond en/of metingen van aantal extra aangebrachte proefkolommen. Aanpasbaarheid aan toekomstige randvoorwaarden Bij MIP worden gestabiliseerde kolommen vervaardigd, waarbij blokken worden gevormd uit een aantal kolommen die in de dijk worden gebracht (zie fig ). Als in de toekomst zou blijken dat de betreffende dijk verder moet worden versterkt, kunnen achteraf extra kolommen worden toegevoegd aan bestaande blokken. Registratie en beheer zijn hierbij van groot belang CUR R219 INSIDE.indd 22 5/16/07 2:50:22 PM

23 CUR Bouw & Infra Rappor t Effecten op de omgeving Bodem en water Tijdens de uitvoering zijn geringe effecten op bodem, grond- en oppervlaktewater te verwachten. Dit zijn bovendien effecten die na enige maanden zullen verdwijnen. Met name door een gebiedsvreemd, basisch materiaal in de grond aan te brengen wordt de ph van het grondwater tijdelijk locaal verhoogd, maar deze neemt later weer af tot de oorspronkelijke waarde. De gestabiliseerde grond is in beginsel gelijk of minder doorlatend dan de omgeving. Door een goede menging in het onderste deel van de kolommen (hydraulic plug) wordt contact met het grondwater in het pleistocene zand voorkomen. MIP heeft verder nauwelijks een verstorende invloed op grondwaterstromingen onder de dijk, vanwege de tussenafstanden tussen de panelen. Wanneer de MIP-kolommen zijn aangebracht en uitgehard, zijn er geen effecten op de omringende bodem. Landschap, natuur en cultuurhistorie Net als de andere INSIDE-technieken is MIP is een methode om een dijk ondergronds te versterken. De methoden vormen daarmee een veel geringere ingreep in het landschap dan traditionele dijkversterkingsmethoden met massieve grondlichamen. Tijdens de uitvoering wordt het binnentalud weliswaar tijdelijk aangetast, zoals bij traditionele dijkversterkingen, maar na voltooiing van de werkzaamheden wordt het binnentalud weer in de oorspronkelijke staat teruggebracht. Woon-, werk- en leefmilieu Effecten op het woon-, werk- en leefmilieu komen tot uiting in de indicatoren bereikbaarheid, geluidsproductie, trillinghinder en stof- en stankhinder. Deze indicatoren zijn verwaarloosbaar als er geen bebouwde omgeving aan de orde is. Waar sprake is van bebouwing is de overlast van tijdelijke aard. Ontwerp en uitvoeringsmethode kunnen zo gekozen worden, dat negatieve effecten op de bebouwing minimaal blijven. Zo kan blow-out van cement bij het maken van de kolommen worden voorkomen door de bovenste meter daarvan niet te mixen. Tijdens de uitvoering zijn er effecten op het verkeer en de infrastructuur: op de dijk zal een kraan rijden die met een slang verbonden is met een shuttle waarin het bindmiddel is opgeslagen. Het verkeer zal hiervan hinder ondervinden in de vorm van afzetting van één weghelft. Als een gehele afsluiting nodig is, moet een tijdelijke omleidingsroute worden ingesteld, zoals dat ook bij traditionele dijkversterkingsprojecten gebeurt. Op- en afritten langs een dijk kunnen tijdelijk buiten gebruik zijn omdat deze nodig zijn voor de toegang van het materieel. Als de versterkte dijk eenmaal in gebruik genomen is, dan zijn geen negatieve effecten op de leefomgeving meer te verwachten Beheer en onderhoud Beheer en onderhoud van een dijk die versterkt is door middel van de MIP methode kan in hoofdlijnen op dezelfde wijze plaatsvinden als in de oude situatie. De kolommen zijn ondergronds aangebracht en na enige tijd zal het binnentalud met grasmat weer volledig hersteld zijn. De kwaliteit tijdens uitvoering en tijdens de gebruiksfase worden geborgd door middel van laboratorium proeven en monitoring. Op basis van de resultaten van het duurzaamheid onderzoek wordt geen afname van de sterkte van het MIP-materiaal tijdens de planperiode (100 jaar) verwacht. Omdat MIP voor dijken een nieuwe techniek is, is het wenselijk om bij de eerste toepassing een monitoringsplan op te stellen om de ontwikkeling van de sterkte van de MIP-kolommen in de tijd CUR R219 INSIDE.indd 23 5/16/07 2:50:23 PM

24 te volgen. Deze monitoring heeft een directe relatie met de kwaliteitsbeheersing in de gebruiksfase. Beheer en onderhoud zullen daarom bestaan uit de volgende componenten: 1. Beheersplan: beperken en voorkomen van activiteiten en handelingen die de sterkte van de MIP kolommen aan kunnen tasten. Regulier maaien van de taluds en onderhoud aan taludverdediging en wegverharding zijn van tijd tot tijd nodig, net als in de oude situatie. 2. Monitoringsplan: monitoren van de externe parameters die invloed hebben op de sterkte van de MIP kolommen en monitoren van gedrag van het dijklichaam (vooral na hoogwater). Door het aanbrengen van extra toets kolommen is het mogelijk om de sterkte van het MIP- materiaal ook in de toekomst te bepalen. 3. Onderhoudsplan: hierin wordt het onderhoud dat gewoonlijk aan de dijk wordt gepleegd beschreven. Onderhoud van de MIP kolommen is in principe niet nodig, tenzij dit naar aanleiding van het monitoringsplan nodig blijkt CUR R219 INSIDE.indd 24 5/16/07 2:50:24 PM

25 CUR Bouw & Infra Rappor t Dijkvernageling Dijkvernageling bestaat uit het verankeren van het binnendijkse grondmassief door toepassing van trekelementen. De methode is ook te omschrijven als een soort grondwapening, vergelijkbaar met de wapening in beton. Dijkvernageling is een methode van grondversterking die gebaseerd is op de techniek van grondvernageling (soil nailing). Grondvernageling is een bestaande en bewezen techniek en wordt in het buitenland veelvuldig toegepast bij het versterken van grondophogingen en verankering van steile taluds. Toepassingen zijn te vinden in de wegenbouw en spoorbouw. Binnen het project INSIDE is aangetoond dat Dijkvernageling ook een volwaardige techniek voor dijkversterking is Beschrijving van de techniek Dijkvernageling heeft tot doel de macrostabiliteit van het binnentalud van de dijk te verbeteren binnen het bestaande dijkprofiel. De nagels worden volgens een bepaald stramien en onder een geschikte hoek op het binnendijkse talud ingebracht, en hebben een lengte tussen 15 en 30 meter, en een diameter van circa 15 tot 20 cm. Het principe van Dijkvernageling is in figuur weergegeven. De techniek draagt op verschillende manieren bij aan het verhogen van de weerstand tegen afschuiven: de voornaamste bijdrage wordt geleverd door het verankeren van het afschuivende deel van de dijk; de nagels werken als deuvels in het afschuifvlak. detail facing en geotextiel grout klei- en veenlaag zandlaag Fig Principeschets Dijkvernageling Tijdens een demonstratieproef in september 2005 is aangetoond dat de nagels zonder problemen en overlast voor de omgeving kunnen worden ingebracht in de dijk. Deze versterkingstechniek resulteert in een grotere afschuifsterkte tijdens maatgevend hoogwater. Hiermee neemt de weerstand tegen binnendijks afschuiven toe, waardoor geen binnendijkse teenverzwaring en dus ook geen dijkverbreding nodig is. Door de nagels aan het binnentalud te voorzien van een facing (kopplaat) wordt een steiler talud toepasbaar en daardoor is ook een eventuele latere verhoging van de dijk met 1 m mogelijk zonder dijkverbreding. De methode is flexibel: afhankelijk van de locale situatie kunnen de diameter, de lengte, het aantal en het type nagel worden geoptimaliseerd. Verder kunnen bij een eventueel latere versterking van de dijk altijd extra nagels worden aangebracht CUR R219 INSIDE.indd 25 5/16/07 2:50:26 PM

26 Grondvernageling is het inbrengen van staafvormige elementen in de grondconstructie. De kern van deze elementen bestaat uit stalen staven, maar in plaats daarvan kunnen ook elementen van koolstofvezels of kunststof worden toegepast. De kern wordt omgeven door een omhulling van grout, die in de grond wordt gevormd. De krachtswerking is vooral gebaseerd op het vastnagelen van het niet-stabiele deel van de dijk. Op de plaats waar de nagel een potentieel afschuifvlak in de dijk doorsnijdt, ontstaat een vervorming in de nagel in de vorm van een S (zie fig ). Deze vervorming zorgt ervoor dat trekkrachten in de nagel ontstaan, die via de omhulling van de nagel op de omringende grond worden overgedragen. Door middel van laboratoriumproeven en een insitu proef is het nodige inzicht verkregen in deze interactie tussen nagels en grond. klei- en veenlaag zandlaag Fig Vervorming nagel in de afschuifzone Uitvoeringsmethode De methode van Dijkvernageling kan worden uitgevoerd met bestaand materieel, waarmee veel ervaring is opgedaan. De uitvoering geschiedt met behulp van een ankerboormachine met losse makelaar en een mengen pompinstallatie voor het aanbrengen van het grout (een mengsel van water en cement). De ankerboormachine wordt in de praktijk al geruime tijd gebruikt voor het aanbrengen van groutankers en is dus een bewezen techniek. De kraan met aanhanger staan opgesteld op de kruin van de dijk (zie fig ). De kraan is voorzien van een relatief lange arm die tot bijna in de teen van de dijk kan reiken. Fig Boven- en ondergrondse uitvoering CUR R219 INSIDE.indd 26 5/16/07 2:50:32 PM

27 CUR Bouw & Infra Rappor t 219 Het installatieproces betreft het inbrengen van een boorbuis. Er zijn verschillende methoden voor het maken van het boorgat. Het gat kan gemaakt worden door middel van schroeven, slagboren of spoelboren. In het kader van de demonstratieproef zijn het slagboren en het spoelboren beproefd. In de boorbuis wordt de kern van de nagel neergelaten, waarna de buis wordt volgezet met grout onder druk. Tijdens het vullen wordt de boorbuis stapsgewijs uit het gat getrokken. De ruimte die ontstaat door het trekken van de boorbuis wordt gevuld met grout Vergunningen Alle wetten, procedures, vergunningen en ontheffingen die algemeen gelden voor traditionele dijkversterkingen, zijn ook geldig voor de methode Dijkvernageling. Bij Dijkvernageling wordt in de meeste gevallen grout geïnjecteerd rond het trekelement. Omdat er een bouwstof in de bodem wordt gebracht, is een melding en onderzoek nodig conform het Bouwstoffenbesluit. Omdat de werkzaamheden op de kruin en in het binnentalud worden uitgevoerd, is een WVOvergunning niet nodig. Tijdens de uitvoering moet de gemeente of het waterschap een verkeersbesluit opstellen om de weg op de kruin (deels) af te kunnen sluiten Toepasbaarheid Dijkvernageling is toepasbaar op elke dijkvorm, en bij dijken bestaande uit zand, stijve dijkenklei en slappe klei. De toepassing bij veenkaden is niet uitgesloten als aan het binnentalud een grotere facing (eindverankering fig ) wordt toegepast en de verankering kan plaatsvinden in een dieper gelegen draagkrachtiger laag, maar in het kader van INSIDE niet onderzocht. Fig Verankering van de nagels met facing. Toepassing bij spoorbaan Sunderland (UK) Inpasbaarheid De methode van Dijkvernageling is ontwikkeld voor het versterken van dijken zonder dat daarvoor meer ruimte nodig is aan binnen- of buitentalud. In situaties met bestaande bebouwing aan de binnenzijde van de dijk kan de dijk zonder problemen worden verhoogd. Het steilere binnentalud wordt stabiel gehouden door de nagels in de dijk. De trekelementen worden onder maaiveld afgewerkt en bij toepassing van een facing moet een afdekkende laag met voldoende dikte worden aangebracht. Het binnentalud krijgt na uitvoering van de versterking na enkele maanden weer een groen aanzien. Daarmee is Dijkvernageling een onzichtbare wijze van versterken CUR R219 INSIDE.indd 27 5/16/07 2:50:35 PM