Ontwerpaspecten taludbekleding - Dimensioneren

Onder taludbekledingen worden zowel dijkbekledingen als duinvoetverdedigingen verstaan. Bij het bepalen van de dimensies van een taludbekleding zijn met name de volgende aspecten van belang:

• Laagdikte van de bekleding;

• Onderbeëindiging;

• Bovenbeëindiging;

• Taludhelling;

• Onderlagen en ondergrond;

• Bermen.

  Voor het bepalen van de genoemde dimensies zijn, met uitzondering van de laagdikte, vaak geen concrete ontwerpregels te geven. In deze paragraaf worden per aspect enige aandachtspunten gegeven.

  De benodigde laagdikte van de bekleding wordt bepaald door de mechanismen die de bekleding belasten. Het maatgevende mechanisme is afhankelijk van de zones waarin de bekleding zich bevindt (zie §3.6). Een taludbekleding kan worden belast door de mechanismen wateroverdrukken, golfklappen en stroming. Daarnaast is het mogelijk dat de bekleding wordt belast door verkeer. Ontwerpregels voor de genoemde mechanismen zijn verderop in dit hoofdstuk opgenomen.

  Als de belastingen op de bekleding gering zijn, volgt de laagdikte uit een praktische eis: een minimale aanlegdikte. Deze is afhankelijk van de asfaltsoort, de ondergrond en de steenafmeting in het asfaltmengsel. In Tabel 4-2 zijn de minimale laagdikten voor verschillende asfaltsoorten gegeven die als taludbekleding kunnen worden toegepast. Het toepassen van de in Tabel 4-2 genoemde laagdikten voorkomt eveneens dat andere dan de in dit hoofdstuk behandelde mechanismen leiden tot bezwijken van de bekleding, zoals scheurvorming ten gevolge van thermische spanningen. Deze waarden gelden specifiek voor de Nederlandse omstandigheden. Als er sprake is van extreem hoge golven, dan moeten rekening worden gehouden met geotechnische faalmechanismen, zie §12.2.2 en 12.2.3.

  Tabel 4-2: Minimale laagdikte van de verschillende asfaltsoorten

  

  Opmerking:

  Voor bermconstructies die tevens als weg worden gebruikt, gelden andere waarden. Bij aanwezigheid van een goede fundering en in geval van een gering aantal golfbelastingen op de bekleding kan de laagdikte op bermen worden gereduceerd.

  Toelichting:

  • De minimale aanlegdikte is specifiek afhankelijk van de toegepaste steendiameter in het asfaltmengsel en de ondergrond waarop de bekleding wordt aangelegd. De toegepaste steendiameter is hierbij de nominale maximum korrelafmeting van de steenslag of het grind in het asfaltmengsel.

  • De minimale laagdikte is ook van belang om mechanismen waarvoor geen rekenregels zijn gegeven te voorkomen, denk daarbij bijvoorbeeld aan geotechnische bezwijkmechanismen, zie §12.2.2 en §12.2.3.

  • Om een homogene laag te verkrijgen dient de bekleding minimaal enkele steenlagen dik te zijn.

  • Als de ondergrond draagkrachtiger is, kan een bekleding worden aangelegd met minder variatie in de laagdikte. Als het vochtgehalte van een klei-ondergrond niet zeer strikt wordt beheerst kan dit leiden tot een grote variatie in de daarop aangebrachte bekledingsdikte. Aangezien een ondergrond van zand minder kritisch is, wordt voor een ondergrond van zand een kleinere minimale laagdikte van een bekleding gehanteerd dan die voor een ondergrond van klei.

  • De variatie in laagdikte is bij geprefabriceerde matten geringer dan bij in situ aangelegd asfalt waardoor ook hier de minimale laagdikte geringer kan zijn.

    De bekleding sluit aan de onderzijde aan op de teenconstructie of op een andere bekleding. De teenconstructie moet zodanig worden uitgevoerd dat de standzekerheid van de dijk of duinvoetverdediging tijdens zware stormvloeden niet in gevaar komt. De teenconstructie moet voorkomen dat materiaal uit de constructie uitspoelt, geeft steun aan de bovenliggende bekleding en mag niet bezwijken ten gevolge van ontgrondingskuilen. Ontgrondingskuilen treden alleen op bij een zandige vooroever. In het Basisrapport Zandige Kust [47] wordt nader ingegaan op het ontwerpen van een onderbeëindiging van een duinvoetverdediging.

    Het ontwerp van een teenconstructie wordt in §4.10 behandeld. Door middel van een teenbescherming kan eveneens worden voorkomen dat een ontgrondingskuil de teen van de constructie bereikt. Zie hiervoor §4.2.3.

    Een bekleding van waterbouwasfaltbeton wordt alleen boven gemiddeld hoogwater aangelegd, omdat verwerking van een dergelijke bekleding in de tijzone problematisch is. Daarom zal een asfaltbetonbekleding normaal gesproken aan de onderzijde op een andere bekleding aansluiten, zoals op open steenasfalt, (gepenetreerde) breuksteen of een gezette steenbekleding. Ontwerp en uitvoering van een dergelijke overgang in de door

    golven belaste zone verdient extra aandacht. Voor meer informatie hierover wordt verwezen naar §4.10 en het deel Steenzettingen [87] van deze Handreiking.

    Tot welk niveau een asfaltbekleding op een dijk moet worden doorgetrokken, is afhankelijk van de hydraulische belastingen. Vaak sluit een asfaltbekleding aan de bovenzijde aan op een grasbekleding. In dit geval kan het niveau van de bovenbeëindiging worden vastgesteld aan de hand van de volgende criteria:

  • Om erosie van de grasbekleding door golfklappen te voorkomen moet de asfaltbekleding worden doorgetrokken tot MHW + (0,25 tot 0,50) Hs. Indien er een berm op het niveau van het maatgevend hoogwater aanwezig is kan de bekleding minder ver worden doorgetrokken.

  • De bekleding moet zo ver zijn doorgetrokken dat de bovenliggende grasmat voldoet aan de ontwerpcriteria ten aanzien van golfklappen en stroming.

    In onderstaande figuur 4-1 is de doorsnede weergegeven van de taludbekleding van de Emmapolder zeedijk.

    

    Figuur 4-1: Bestektekening van de taludbekleding van de Emmapolder zeedijk

    Bij duinvoetverdedigingen bepaalt het niveau van de bovenbeëindiging de effectiviteit van de verdediging in hoge mate. Naarmate het niveau hoger ligt, zal de afslag (toperosie) afnemen. Tegelijkertijd neemt hierdoor echter ook de reducerende werking op het optreden van ontgrondingen af. Wellicht speelt daarbij ook nog de verminderde aanvoer van zand als gevolg van verminderde toperosie een rol. In het Basisrapport Zandige kust [47] wordt dieper ingegaan op de keuze van de bovenbeëindiging bij duinvoetverdedigingen.

    De maximaal mogelijke taludhelling wordt bepaald door:

  • De grondmechanische stabiliteit van het talud;

  • De inwendige stabiliteit van het asfaltmengsel.

    In deze handreiking wordt niet nader ingegaan op het bepalen van de grondmechanische stabiliteit van het talud als geheel. De maximale taludhelling van de verschillende asfaltsoorten is gegeven in §3.7 (eerste selectie).

    Vanuit het oogpunt van ruimtegebruik en om het grondverzet te beperken is, binnen de randvoorwaarden, een zo steil mogelijk talud vaak gewenst. Daarnaast kunnen bij de keuze van de taludhelling de volgende overwegingen een rol spelen:

  • De helling beïnvloedt de hydraulische belastingen en dus de benodigde asfaltdikte. Een flauwer talud reduceert de belastingen;

  • De taludhelling beïnvloedt de golfoploop. Hoe flauwer het talud, des te minder is de golfoploop;

  • De helling beïnvloedt de diepte van de ontgrondingskuil. Met name de helling van het lager gelegen deel van het talud is hierop van invloed. Binnen zekere grenzen blijkt dat hoe flauwer de taludhelling is, hoe dieper de ontgrondingskuil wordt;

  • Andere functies dan de waterkerende functie kunnen eisen stellen aan de taludhelling zoals recreatie (toegankelijkheid van de bekleding voor recreanten), verkeer (toegankelijkheid van de bekleding voor onderhoudsmaterieel) en begroeiing (flauw talud voor natuurontwikkeling).

    Waterbouwasfaltbeton wordt bij voorkeur in één laag aangebracht zonder onderlagen. Als de ondergrond direct onder het asfaltbeton sterk samendrukbaar is, kan een onderlaag van zandasfalt worden aangebracht zodat het waterbouwasfaltbeton beter kan worden verdicht. Onder open steenasfalt kan een onderlaag van zandasfalt worden aangebracht. Deze dient als filter.

    Bij waterkeringen zal het dijklichaam onder een asfaltbekleding normaal gesproken uit zand bestaan, omdat dit de meest geschikte grondsoort is.

    Zand is goed verdichtbaar en weinig samendrukbaar. Klei is vanwege de samendrukbaarheid en minder goede verdichtbaarheid minder geschikt als ondergrondmateriaal. Toch wordt klei in sommige gevallen als dijkmateriaal toegepast.

    Voorbeelden hiervan zijn:

  • De bekleding wordt bij een binnendijkse verzwaring op de oude kleikern aangelegd.

    Voorwaarde hierbij is dat de kleikern voldoende draagkrachtig is;

  • Voor aanleg van de waterkering wordt soms eerst een perskade van klei aangelegd die later deel kan uitmaken van de waterkering;

  • Bij rivierdijken kan op plaatsen waar de dijk aan een vrijwel constante golfaanval wordt blootgesteld, een bekleding van open steenasfalt worden aangelegd om erosie te voorkomen. Dit zal doorgaans op een (al aanwezige) ondergrond van klei worden gedaan;

  • Bij waterkeringen waarlangs een druk bevaren scheepvaartroute loopt, is in het verleden wel een kleilaag van beperkte dikte onder een asfaltbetonbekleding aangelegd om bij een eventuele scheepsaanvaring uitspoeling van zand uit het dijklichaam te voorkomen.

  Naast zand en klei wordt incidenteel zandasfalt of mijnsteen gebruikt als ondergrond voor een asfaltbekleding. Met name als deze materialen worden gebruikt voor het aanleggen van een perskade die deel blijft uitmaken van de waterkering.

  Bij zeedijken wordt vaak een buitenberm aangelegd om de golfoploop te reduceren. Een berm op stilwaterniveau (MHW) is het meest effectief. De breedte van een stormvloedberm is ongeveer 4Hs met een minimum van 5 meter. Naast een reductie van de golfoploop wordt een groot deel van de golven gebroken op de stormvloedberm wat de belasting door golfklappen boven de berm reduceert. Een stormvloedberm kan tevens worden benut als

  onderhoudsweg. Meer informatie is opgenomen in de Leidraad Zee- en Meerdijken [51] en in het Technisch Rapport Golfoploop en Golfoverslag [50].