Aanpassen bestaand dijkmateriaal en toepassing - Toepassen van bijzondere constructies

Algemeen

Wanneer een bestaande dijk niet voldoet aan de gestelde eisen kan het materiaal uit de dijk worden vervangen door een materiaal dat wel aan de eisen voldoet. Om dit te bereiken zal eerst de bestaande dijk geheel of gedeeltelijk moeten worden afgegraven. Er moet wel worden nagegaan of in de tijdelijke situatie geen falen optreedt.

Bij verbreding of verhoging van een dijk zal de keuze voor een ander materi­aal minder gevolgen hebben dan in het geval dat het bestaande dijkmateriaal moet worden vervangen. Bij verbreding of verhoging wordt het bestaande profiel in ieder geval gewijzigd. Wel kan de keuze van het toe te passen materiaal van belang zijn om de gevolgen voor natuur, landschap en bebouwing zo klein mogelijk te houden. Verder kan in deze situatie gebruik worden gemaakt van de reeds bestaande dijk om aan een deel van de criteria te vol­ doen.

Bij het aanpassen van bestaand dijkmateriaal kan men in de eerste plaats denken aan het vervangen van de zandkern door klei of de kleikern door zand. Daarover behoeven hier geen bijzonderheden vermeld te worden.

Kern of uitbreiding uitvoeren met licht materiaal

Overzicht materialen

De kern van een bestaande dijk, gebouwd op een samendrukbare en slecht draagkrachtige ondergrond kan worden vervangen door een verhoudingsgewijs licht materiaal. Te noemen vallen de volgende materialen, die zinvol in een dijk kunnen worden toegepast:

• Flugsand, een licht vulkanisch materiaal met een hoge interne haakweerstand. Met dit materiaal is reeds de nodige ervaring opgedaan. Voor toepassing van dit materiaal kan daarom worden verwezen naar de huidige voorschriften en de reeds eerder uitgevoerde projecten. De volumieke massa bij toepassing boven de grondwaterspiegel is circa 1200 kg/m3, onder de grondwaterspiegel circa 1400 kg/m3.
• Geëxpandeerde kleikorrels. Dit zijn korrels die ontstaan door gasbelvorming in klei tijdens het bakken van klei. Daardoor ontstaan holle bolletjes met een dunne schil van gebakken klei. Het materiaal gedraagt zich als een loskorrelig materiaal. De volumieke massa is droog boven water 360-490 kg/m3, nat onder water 1250-1300 kg/m3.
• Schuimbeton, een beton dat door schuimvorming veel holle ruimte bezit, het is een licht en stijf materiaal. De volumieke massa is droog 400-1800 kg/m3, met water verzadigd 1240-2050 kg/m3.
• Polystyreen schuim, een extreem licht materiaal. Door het bijzonder lage volumegewicht is een met polystyreen opgebouwde dijk niet bestand tegen horizontale waterdrukken en zal bij een hoge waterstand de kern opdrijven als onvoldoende ballast op het polystyreen is aangebracht. Het materi­aal is daardoor niet geschikt voor toepassing in een dijk. Het materiaal is daarom niet in dit rapport opgenomen.

Doel

Het doel van het toepassen van lichte materialen in de dijk is het verbeteren van de macrostabiliteit zodat aan de eisen van stabiliteit kan worden voldaan of de dijk kan worden verhoogd zonder het toepassen van verbreding en het aanleggen van steunbermen. Daarnaast leiden lichte materialen tot een reductie van de deformaties hetgeen belangrijk kan zijn voor de bestaande bebouwing.

Figuur 13.

Toepassen licht materiaal i.p.v. stabiliteitsberm en amoveren woning.

Complicaties

Geëxpandeerde kleikorrels zijn duurzaam onder normale omstandigheden. Van de kleikorrels is bekend dat ze bij toepassing onder water na verloop van tijd water opnemen en volledig verzadigd raken, waardoor het voordeel van het lichte gewicht voor een deel teniet wordt gedaan. Verder moeten bij inpassing in een zandige dijk maatregelen worden genomen om inspoeling van het zand in het pakket kleikorrels te voorkomen. Omhulling met een geotextiel kan inspoeling voorkomen. Wegens het lage gewicht van de kleikorrels moet de horizontale stabiliteit van een dijklichaam waarbij de bestaande kern wordt vervangen door geexpandeerde kleikorrels, worden getoetst.

Het gedrag van schuimbeton op de lange termijn is niet voldoende bekend. Er moet in ieder geval worden gerekend op wateropname na verloop van tijd bij toepassing onder natte omstandigheden. De duurzaamheid van het mate­riaal is afhankelijk van de samenstelling en daarmee van het soortelijk gewicht.

Een bijkomend probleem bij toepassing van schuimbeton is het feit dat het stijf materiaal is. Wanneer onder het schuimbeton zetting en met name ongelijkmatige zetting optreedt ontstaan holle ruimtes onder het schuimbeton. Als op die plaatsen grondwaterstroming en uitspoeling kan optreden moeten maatregelen worden getroffen zoals bijvoorbeeld het plaatsen van extra schermwanden.

Flugsand is enkele malen zo duur als zand, geëxpandeerde kleikorrels zijn circa 5 tot 6 maal zo duur, terwijl schuimbeton ongeveer 20 maal zo duur is. Bij de keuze van het alternatieve materiaal moet gelet worden op de aanvaardbaarheid voor het milieu (bouwstoffenbesluit)

Wapenen met geotextielen of geogrids

Geotextielen en geogrids worden gebruikt als wapening onder een ophoging of dijklichaam op een weinig draagkrachtige ondergrond. Een tweede toepassing is te vinden in het opzetten van steile taluds waarbij de geotextielen of geogrids het grondlichaam verankeren aan het achterliggende grondlichaam. Het doel van de toepassing is het verbeteren van de macrostabiliteit of het versteilen van een talud op plaatsen waar voldoende draagkracht aanwezig is, maar onvoldoende ruimte is voor toepassing van de gebruikelijke taludhellingen.

Bij toepassing van een geotextiel of geogrid als wapening onder een dijk of ophoging gaat het vaak om vergroting van de stabiliteit in de aanlegfase. Na consolidatie is de sterkte van de ondergrond verbeterd en heeft de wapening in de meeste gevallen geen functie meer. Bij toepassing van een geotextiel of geogrid onder een bestaande dijk in het geval de stabiliteit van de dijk onvoldoende is, geldt dit niet. Het gaat dan immers om een reeds !anger bestaande dijk. Bij de keuze van de geotextielen moet daarmee rekening worden gehouden. Bepaalde kunststoffen zijn niet geschikt voor langdurig gebruik, anderen wel. Ook de uiteindelijke samenstelling van de kunststoffen en de toevoegin­ gen hebben hun invloed op het lange duur gedrag. Verder zal de toelaatbare sterkte worden gereduceerd in verband met afname van de breuksterkte als gevolg van veroudering en de toename van vervorming in de tijd.

Bij toepassing van een geotextiel of geogrid bij de opbouw van een steil talud moet eerst een steunconstructie worden gebouwd. Daarna kan het geotextiel of de geogrid worden uitgelegd, moet een laag zand worden aan­ gebracht en verdicht. Het geotextiel of de geogrid wordt omgevouwen naar achteren, daarna wordt een volgende laag geotextiel of geogrid aangebracht en kan de volgende laag zand worden opgebracht. Na afloop kan de steun­ constructie worden verwijderd en kan het steile talud worden afgedekt of bekleed.

Figuur 14. Toepassen geotextiel i.p.v. stabiliteitsberm en amoveren woning

Bij beschadiging van het geotextiel of de geogrid zal het in zijn geheel moeten worden vervangen. Bescherming tegen mechanische beschadiging en vandalisme door bijvoorbeeld het aanbrengen van bekleding is daarom zeker gewenst.

77

Figuur 15. Toepassen geogrid i.p.v. flauw talud en amoveren woning

Zand-garen composities

Een zand-garen composiet wordt gemaakt door een grote hoeveelheid dunne kunststofgarens in een sinusvormige beweging uit te spuiten tijdens het strooien van zand. Het zand is daardoor ingebed in een groot aantal draden in verschillende richtingen. De draden worden door de onderlinge korreldruk verankerd in het korrelpakket. Daarmee kunnen relatief steile taluds worden verkregen. Het composietmateriaal wordt dan opgebouwd als een soort keermuur. Het materiaal behoudt de wrijvingseigenschappen van zand, maar verkrijgt door de wapening met de draden een extra schijnbare cohesie. De samenhang in het materiaal wordt verkregen door de draden. Dit houdt tevens in dat een eenmaal verstoorde binding niet kan worden hersteld. Er kan dus geen nieuw stuk aan het oude worden aangeplakt, het is dus niet eenvoudig om een reparatie van een beschadigd deel uit te voeren.

Het materiaal bevat kunststof garens. De duurzaamheid hangt daardoor samen met de duurzaamheid van de garens. Door de juiste keuze van garens en toeslagstoffen is een duurzaam materiaal te verkrijgen. Het blijft echter gevoelig voor aantasting door olien en chemicalien. Bovendien is het verstandig toch enige bescherming aan te brengen tegen mechanische beschadiging of vandalisme, bijvoorbeeld door het aanbrengen van een overmaat aan dikte.

Figuur 16. Zand-garen composiet i.p.v. flauw talud en amoveren woning

Bij de opzet van helling die niet steiler zijn dan 60° kan het talud worden ingezaaid met gras. Het talud verkrijgt hierdoor een natuurlijk aanzien. Oat betekent echter niet dat een goede erosiebestendige grasmat ontstaat. De zand-garen composities zelf zijn bestand tegen erosie door flinke regenbuien en daarom waarschijnlijk ook voor erosie door golfoverslag met een debiet van 0, I I/ms. Of het bestand is tegen erosie bij hogere overslagdebieten is niet bekend.

Stabiliseren van zand of klei met cement

Een kern of uitbreiding van zand kan worden gestabiliseerd met cement. Daardoor is het mogelijk aanzienlijk steilere taluds toe te passen of de berm­ breedte naast een weg op de dijk in breedte te beperken. Tevens neemt de doorlatendheid van het materiaal af. Een kern van klei kan van zichzelf vol­ doende steil worden uitgevoerd.

Stabilisatie met cement is duurzaam, wel kan op lange termijn enige uitloging plaatsvinden.

De cement moet met het zand worden gemengd. Bij een bestaande dijk moet hiervoor eerst de dijk worden ontgraven of moet met behulp van injectie en mixing het materiaal warden gemengd zoals dat gebeurt bij de fabricage van kalk en cementpalen. De stabilisatie kan ook warden uitgevoerd door een cementslurry onder hoge druk in het zandmassief te spuiten. De kwali teit van de injectie hangt in sterke mate af van de doorlatendheid van zand. In slecht doorlatende, fijne en relatief slibrijke zanden zijn de resultaten slecht. Mits na uitharding van de eerste stabilisatie toegankelijk, kan nieuw materiaal warden aangebracht dat zich hecht aan het oude materiaal. De kosten van het mengen kunnen vrij snel oplopen.

Na stabilisatie wordt het zandpakket stijf. Het is dan niet langer in staat ongelijkmatige zettingen te volgen. Wanneer wel ongelijkmatige zetting kan optreden met de kans op grondwaterstroming, scheurvorming, onderloops­ heid of uitspoeling moeten voorzieningen warden getroffen om aantasting van de waterkerende functie van de dijk te voorkomen.

Verzwaard materiaal in de berm

Bij gevaar van opdrijven van de klei/veenlagen achter de dijk of kans op verlies aan stabiliteit door een te grate opwaartse druk onder de lagen kan een steunberm warden toegepast met een ander, zwaarder materiaal zoals beton met zware toeslagstoffen. Door toepassing van een verzwaarde berm kan de dikte van de oorspronkelijk benodigde berm warden beperkt en kan de berm mogelijk warden gebruikt voor andere doeleinden zoals de fundatie van een wegconstructie. Bij de keuze van het zware materiaal moet gelet warden op de aanvaardbaarheid voor het milieu (Bouwstoffenbesluit).

79

Figuur 17. Zwaar materiaal (eventuee/ wegverleggging) in plaats van stabiliteits­ berm en amoveren woning

Afhankelijk van het gekozen materiaal zal de constructie meer of minder kostbaar zijn, deze moeten echter warden afgewogen gen tegen de normale kosten voor de aanleg van een weg op die plaats. Verlies aan landschaps­aarde kan een belangrijk aspect zijn en zal bij de beoordeling moeten worden meegenomen.

Een verzwaarde berm is niet onder alle omstandigheden geschikt om te dienen als piping berm. Een betonweg zal in het algemeen na verloop van tijd scheuren vertonen en niet waterdicht zijn. Daarnaast kan plaatselijk enige ongelijkmatige zakking optreden en kan er ruimte ontstaan tussen de beton­ berm en de aansluitende kleilaag waardoor ook de afdichting tegen stroming niet kan worden gegarandeerd.