Uitvoeringsbegeleiding gebaseerd op metingen dient veelal twee doelen:

• Bewaken van de stabiliteit tijdens de werkzaamheden.
• Verkrijgen van zekerheid ten aanzien van een veilige eindsituatie.

Stabiliteit tijdens de werkzaamheden

Als slappe lagen van enige dikte voorkomen, leidt het aanbrengen van grondaanvullingen tot wateroverspanningen in die lagen. In het ontwerp is nagegaan of de stabiliteit tijdens de uitvoering voldoende is en zijn zo nodig aanvullende maatregelen uitgewerkt, of is een uitvoeringsfasering opgesteld. Als de voortgang van de werkzaamheden afhankelijk is gesteld van de waterspanningen in de samendrukbare lagen, zullen de waterspanningen gemeten en geëvalueerd moeten worden om de kans op evenwichtsverlies tijdens de uitvoering zoveel mogelijk te beperken.

De berekeningen bevatten namelijk diverse onzekerheden, bijvoorbeeld in de grondopbouw of de grondeigenschappen, of in reeds aanwezige wateroverspanningen.

De metingen zijn vooral van belang als de stabiliteit en/of de voortgang van de consolidatie volgens de vooraf gemaakte berekeningen niet zondermeer verzekerd is. Door tijdens de uitvoering de zakkingen (zakbaken) en de waterspanningen onder of nabij de ophoging te meten, kan worden gecontroleerd of het proces van consolidatie overeenkomstig de verwachting verloopt. De verwachtingswaarde wordt echter meestal niet rechtstreeks gebruikt. De begeleiding tijdens de uitvoering is er in hoofdzaak op gericht na te gaan of de werkelijke wateroverspanning beneden de lijn met de voor iedere fase geldende maximaal toelaatbare wateroverspanning blijft, zie onderstaande figuur. In Construeren met Grond [CUR, 1992] is dit verder uitgewerkt.

De lijn voor de maximaal toelaatbare wateroverspanning in bovenstaande figuur geeft een indicatie omtrent het werkelijke evenwicht tijdens de uitvoering. De methode wordt reeds jarenlang gebruikt, en de betrouwbaarheid van dit hulpmiddel is uit praktijkervaringen gebleken. Natuurlijk kan de gemeten waterspanning ook in een normale stabiliteitsanalyse worden ingevoerd, volgens een methode die zo goed mogelijk overeenstemt met de berekeningen uit de ontwerpfase. Het evenwicht op het moment van meten kan dan worden beoordeeld.

Op grond van een goede bewaking kan het tempo van een gefaseerde ophoging worden bijgestuurd. Bijsturen kan door aanpassen van de hoogte van de ophoogslagen en/of door de wachtperiode tussen de slagen aan te passen.

Verkrijgen van een veilige situatie na beëindiging werkzaamheden

In die gevallen waar er samendrukbare lagen van enige dikte voorkomen, zal de consolidatie nog niet volledig hebben plaatsgevonden bij de oplevering van het werk. Dit betekent dat nog wateroverspanningen aanwezig zijn, die consequenties kunnen hebben voor de veiligheid van de waterkering.

De veiligheid na het beëindigen van de werkzaamheden betreft in principe alle mogelijke mechanismen. De uitvoeringsbegeleiding is echter veelal gericht op het mechanisme afschuiven van de waterkering na afloop van de werkzaamheden en de kruinhoogte na volledige consolidatie van de waterspanningen. Het artikel Overhoogte bij uitvoering dijkverbetering gaat in op dat laatste aspect.

Stabiliteit gedurende de consolidatie

De respons van de waterspanningen op de fasering van de werkzaamheden is bruikbaar voor (het bijstellen van) de voorspelling van het verloop van de waterspanningen na afloop van de werkzaamheden. Als de consolidatie minder snel verloopt dan volgens het ontwerp is voorzien dan moet de beheerder hierover vanuit de uitvoeringsorganisatie geïnformeerd worden middels een overzichtelijke rapportage. Het beleid met betrekking tot ontgravingen of andere werkzaamheden nabij de dijk in de consolidatieperiode moet wellicht strikter zijn dan daarna. En zo nodig moeten passende maatregelen worden genomen om de stabiliteit te waarborgen tot het moment dat de wateroverspanningen voldoende zijn teruggelopen om te voldoen aan het vereiste stabiliteitscriterium.

Meten voor uitvoeringsbegeleiding

Te meten parameters

De belangrijkste parameters die bij de uitvoeringsbegeleiding een rol spelen en dus voor meten in aanmerking komen, zijn:

• De waterspanning in de slappe laag (lagen).
• De ligging van de freatische lijn.
• De buitenwaterstand.
• De zakkingen.
• De horizontale verplaatsingen.

Uit de waterspanning in de slappe laag, in combinatie met de bovenbelasting, volgt de korrelspanning en daarmee de opneembare schuifsterkte die cruciaal is voor het mechanisme afschuiven.

De ligging van de freatische lijn bepaalt voor een deel de bovenbelasting.

De buitenwaterstand is een van de belastingen in de stabiliteitsanalyse.

De zakkingen in combinatie met de waterspanningen geven informatie over het verloop van de consolidatie en daarmee over de kruinhoogte-ontwikkeling na afloop van de werkzaamheden.

Horizontale verplaatsingen leveren informatie over (beginnende) afschuiving die tot extra waterspanningen kan leiden. Zie de paragraaf Vervormingen.

Meetlocatiekeuze

Het aantal locaties waar de ondergrond anders kan reageren dan verwacht, is veel groter dan het aantal locaties waarop redelijkerwijs meetinstrumenten kunnen worden geplaatst. Men moet dus goed nadenken over de keuze van de te bewaken locaties.

Bij de keuze van de meetlocaties spelen ook de werkzaamheden een rol. Enerzijds mag de aanwezigheid van de meters de werkzaamheden niet al te veel hinderen en anderzijds moet worden voorkomen dat de meters en/of de kabels beschadigd raken. Op de gekozen locaties worden waterspanningsmeters veelal in of iets buiten de teen van het talud of de berm geplaatst, dus buiten de ophoging, zodat ze de werkzaamheden niet bemoeilijken.

De locaties van de waterspanningsmeters worden zodanig geselecteerd dat de waterspanningsmeters zinvolle en voldoende informatie geven. De grondophoging, de dikte van het pakket slappe lagen en de ligging van een eventuele glijcirkel spelen hierbij een rol. Anders dan bij de berekeningen vaak wordt verondersteld, kan ook naast een grondophoging een wateroverspanning gegenereerd worden.

De meters moeten altijd geplaatst worden vóórdat er ophogingen zijn aangebracht en bij voorkeur vóórdat er werkzaamheden zijn uitgevoerd, om de uitgangssituatie goed in beeld te krijgen. Het kan zijn dat er al wateroverspanningen zijn, als gevolg van eerder aangebrachte ophogingen of door het grondwaterbeeld ter plaatse. Bij de interpretatie van de metingen is deze informatie belangrijk.

In Construeren met grond [CUR, 2022] wordt in detail ingegaan op het plaatsen van waterspanningsmeters en het interpreteren van de metingen.

Ophogen in den droge of opspuiten

Stabiliteitsbewaking bij spuitwerk is over het algemeen gecompliceerder dan bij een ophoging in den droge. Bij een ophoging in den droge zijn de slagen minder dik en is ingrijpen op ieder moment mogelijk. Bij het spuiten van dikke lagen kan de belastingtoename nabij de waterspanningsmeters zo snel zijn dat zonder een zeer intensieve bewaking tijdig ingrijpen niet mogelijk is.

Validatie en interpretatie van metingen

Freatische lijn en wateroverspanning

Een waterspanningsmeter meet in het algemeen de absolute druk, terwijl men geïnteresseerd is in de wateroverspanning. Om die af te leiden van de gemeten waarde is ook informatie over de ligging van de freatische lijn nodig, die apart gemeten moet worden. Informatie over de ligging van de freatische lijn is op zich natuurlijk ook al van belang. Omdat ook buitenwaterstanden invloed hebben op waterspanningen, bijvoorbeeld via het watervoerende pakket, of via de freatische lijn, is het aan te bevelen om bij elk uitvoeringsproject ook de buitenwaterstand te registreren.

Betrouwbaarheid van de metingen

Voordat meetwaarden geïnterpreteerd kunnen worden, moet worden nagegaan of de metingen betrouwbaar zijn. Een directe methode daarvoor is er niet, hoewel geëxperimenteerd is met zeer kleine peilbuizen naast een waterspanningsmeter. Indirect kan wel iets over de betrouwbaarheid worden gezegd. Nagegaan kan worden of de gemeten waarden en het verloop daarvan in de tijd overeenkomen met de prognose. Ook kunnen metingen van verschillende meters op vergelijkbare locaties verspreid over het werk met elkaar worden vergeleken. Indien twijfels bestaan over de betrouwbaarheid van de metingen, dan kunnen extra meters geplaatst worden, of kan bijvoorbeeld aan de hand van waterspanningssonderingen aanvullende informatie verzameld worden.

Wanneer meerdere metingen elkaar bevestigen dan geeft dat een positieve indicatie van de betrouwbaarheid van de metingen.

Het is mogelijk om het verloop van de waterspanningen te vergelijken met het verloop van de zettingen. Daarbij is het belangrijk onderscheid te maken tussen ééndimensionale en tweedimensionale processen. Bij tweedimensionale consolidatieprocessen is er altijd sprake van een initiële zakking, die soms wel 50% van de eindzakking kan bedragen.

Vervormingen

Indien de waterspanningen niet teruglopen of zelfs oplopen, zonder dat er een ophoging plaatsvindt, dan bestaat de mogelijkheid dat vervormingen van de grond, anders dan zettingen, waterspanningen genereren. Dit kan het geval zijn als er kruip optreedt, maar ook als er een doorgaande schuifvervorming optreedt. In dergelijke gevallen is het aan te raden om de gemeten horizontale verplaatsingen te checken en waakzaam te zijn op andere verschijnselen die kunnen duiden op een afschuiving. Indien er mogelijk een afschuiving optreedt, dan moeten de stabiliteitsberekeningen nader beschouwd worden. Aanvullend grondonderzoek is veelal wenselijk om na te gaan of lokaal wellicht lagen aanwezig zijn met lagere schuifsterkte-eigenschappen, of met een lager gewicht in het passieve deel van het glijvlak.

Grootschalige plastische vervormingen kunnen optreden nog zonder dat echt sprake is van een afschuiving. In dat geval is de actuele stabiliteitsfactor gelijk aan of iets meer dan 1,0. In deze situatie kunnen ook wateroverspanningen gegenereerd worden. Dit kan voorkomen worden door ofwel een voorzichtiger inschatting van de sterkte parameters ofwel een iets ruimere vereiste stabiliteitsfactor aan te houden bij het bepalen van de uitvoeringsstabiliteit.

Omdat plastische vervormingen wateroverspanningen kunnen genereren moet de uitvoeringsbegeleiding ervoor waken dat de maximale hoogte per slag niet wordt overschreden, ook niet tijdelijk door bijvoorbeeld een gronddepot.

Waterstanden en neerslag

De buitenwaterstand en het polderpeil zijn van invloed op de waterspanningen in de slappe lagen. Zij dienen daarom tijdens de uitvoering gemeten en uitgelezen te worden.

Door overvloedige regenval kan de freatische lijn in het dijklichaam hoger komen te liggen. Ook dit kan de stabiliteit nadelig beïnvloeden. Tijdens de uitvoering, als afdekkende lagen zoals een wegverharding of afdekkende kleilagen zijn verwijderd, kan de invloed van neerslag al snel groter zijn dan anders. Bij het ontwerp van de uitvoering zal met dit aspect veelal geen rekening worden gehouden. Maar extra infiltratie door overvloedige neerslag kan mogelijk wel een oorzaak zijn voor afwijkende waterspanningen die bij de uitvoeringsbegeleiding worden geconstateerd. De ligging van de freatische lijn dient dan ook te worden gemeten.

Als de genoemde belastingen ongunstiger dreigen te worden dan in de berekeningen is aangenomen, dan dienen maatregelen genomen te worden om mogelijke negatieve gevolgen te voorkomen. Met name opbarsten, het mechanisme afschuiven en piping dienen hierbij aandacht te krijgen.

Opbarsten en het mechanisme afschuiven kunnen niet alleen de veiligheid tegen overstromen aantasten, maar ook de veiligheid op de bouwplaats. Zie ook het artikel Veiligheid waterkering tijdens dijkverbetering.

Epiloog

Bij de interpretatie van de metingen is evalueren van de verschillende verlopen van de parameters in onderlinge samenhang noodzakelijk om de oorzaak van afwijkingen van de voorspellingen vast te stellen. Alleen dat leidt tot een adequate bijstelling van de voorspellingen van de nog resterende bouwfasen tot aan de eindsituatie.