Beïnvloeden stijghoogte en stroming van grondwater - Toepassen van bijzondere constructies

5.4. I Algemeen

In een aantal gevallen blijkt dat maatregelen moeten worden getroffen om de grondwaterpotentiaal in de dijk of in de watervoerende lagen onder de dijk te be invloeden. Meestal bestaat deze be invloeding uit een verlaging bij hoge rivier-standen.

Hoge waterstanden in de dijk kunnen van invloed zijn op de micro- en

macro-stabiliteit. Een hoge grondwaterpotentiaal in de watervoerende laag onder de dijk is vooral van invloed op de macrostabiliteit en de kans op het optreden van piping.

Bij normale rivierstanden is de hoogte van de grondwaterstand in het alge­ meen geen probleem. Maatregelen die worden genomen om alleen bij hoge waterstanden werkzaam te zijn vereisen een speciale controle om er zeker van te zijrr dat onder die omstandigheden op de maatregelen kan worden vertrouwd. Een van de mogelijke maatregelen, het maken van kwelkaden is reeds vrij gebruikelijk en behoeft hier geen extra behandeling. De andere in de overzichtstabel genoemde mogelijkheden zullen hier besproken worden.

5.4.2 Filterconstructies en drains

Door middel van drains of een filterconstructie wordt het waterpeil kunst­ matig verlaagd tot aan het filter of de drain of het afvoerpunt van het filter of

Figuur 18. Fi/terconstructie in plaats van flauw talud en/of berm

Figuur 19. Drainconstructie in plaats van flauw ta/ud en/of berm

de drain als dat hoger ligt. Het grondwater stroomt naar het filter of de drain. Daardoor wordt op dat punt de grondwaterstand of de stijghoogte van het grondwater kunstmatig naar beneden getrokken. Afhankelijk van de doorlatendheid van de omringende grond en de mogelijke toestroming van

grondwater wordt het peil in de rest van de dijk naar verhouding op dezelfde wijze be.lnvloed.

Het doel van het verlagen van de grondwaterstand of de grondwater potenti­ aal is het voorkomen van uitstromend grondwater (microstabiliteit) of verla­ gen van grondwaterstand en/of stijghoogte in de diepe lagen (macrostabili­ teit) of verminderen van de potentiaalverschillen in de grondwaterstroming (piping).

Drains kunnen machinaal worden aangelegd met een draineermachine. De 81

drains bestaan uit een geperforeerde kunststofbuis, die is omwikkeld met een vlies. Een alternatief vormt de structuurmat, bestaande uit twee lagen vlies

die door een ruimtelijke structuur van kunststofdraden op enige afs nd wor­ den gehouden. Het water kan tussen de vliezen afstromen. Een granulair fil­ ter wo rdt opgebouwd in een sleuf of aan de teen van de dijk en bestaat uit een of meerdere lagen die wel water doorlaten maar grond en de opvolgen­ de lagen filtermateriaal tegenhouden. Bij toepassing van een geotextiel an worden volstaan met een laag. Tenslotte bestaat het filter uit een laag grof materiaal waar doorheen het water wordt afgevoerd.

De doorlatendheid van filters en drains loopt terug in de tijd. Door specifiek onderhoud, zoals het doorspoelen en omkeren van de stroomrichting moe­ ten de filters en drains worden schoongehouden. Verantwoorde toepassing van filters en drains eist een onderhoudsprogramma. Verder moet een moni­ toring systeem worden opgezet om de werking onder normale omstandighe-

den te controleren. Dit kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd door de drains en filters op een zodanig laag niveau aan te leggen dat ze ook in perioden met lage rivierstand een hoeveelheid water afvoeren. Afname van de hoeveelheid af te voeren water is dan een maat voor verstopping.

De kosten van de aanleg van een drain of filter zijn beperkt voor een eenvou­ dige kunststof drain, maar zijn omvangrijk voor een uit meerdere lagen opge­ bouwd filter in een sleuf. Daarnaast moet nog rekening worden gehouden

met de kosten van controle, onderhoud en zonodig het afpompen van het water.

Een drain of een filter kan de huidige grondwaterstand benvloeden en daarmee veranderingen in het ecosysteem tot gevolg hebben. Blijft de veran­ dering beperkt tot alleen extreme omstandigheden, dan is de be invloeding mogelijk beperkt

5.4.3 Ontlastsloten

Een ontlastsloot is een sloot aan de binnenzijde van de dijk die tot doel heeft de grondwaterpotentiaal in het watervoerende pakket direct achter de dijk te verlagen. Daarmee wordt de opwaartse waterdruk in de lagen achter de dijk en onder de teen van de dijk verlaagd. Dit verlaagt uiteindelijk de kans op piping en vergroot tevens de macrostabiliteit.

82

Figuur 20. Ontlastsloot in plaats van stabiliteitsberm of pipingberm

De sloot zal op gebruikelijke wijze worden gegraven, waarbij de aanleg kan plaatsvinden in perioden met lage waterstand.

Er moet een filterconstructie op de bodem worden aangebracht om grond­ transport te voorkomen. De filterconstructie kan soms bestaan uit grindpa­ len. De onderhoudseisen voor de filterconstructie komen grotendeels over­ een met die besproken in paragraaf 5.4.2.

De grondwaterstand dient vooraf, tijdens en na het graven op verschillende plaatsen te worden opgenomen om de vooraf berekende invloed op de grondwaterstanden te controleren en om op het juiste moment onderhoud te plegen en de eventuele filterconstructie in de sloot schoon te maken. Verlaging van de grondwaterstand, bij normale rivierstanden, kan invloed hebben op het ecosysteem.

5.4.4 Kwelschermen

Een kwelscherm is een waterdicht scherm dat verticaal in de grond wordt aangebracht. Met een kwelscherm wordt de stroming van het grondwater in de watervoerende laag onder de dijk tegen gegaan. Het verbreken van de grondwaterstroming in de watervoerende laag onder de dijk vermindert het gevaar van piping en verlaagt de opwaartse druk op de klei en veenlagen ach­ ter de dijk. Dit verhoogt de macro-stabiliteit.

Figuur 2 I. Kwelscherm in plaats van pipingberm

Een kwelscherm kan bestaan uit een houten, stalen of betonwand of een slurrywand, die de grond wordt ingedrukt, getrild, geheid of gegraven/gevuld. Bij de inpassing in het bestaande profiel moet rekening worden gehouden met de benodigde ruimte bij het installeren vari het scherm. Verder moet men rekening houden met het door het scherm doorvoeren van kabels en leidingen.

Overigens zal ook een diepwand of kistdam in de dijk de grondwaterstro­ ming op dezelfde wijze tegengaan. In dit onderdeel gaat het echter alleen om een wand die als enige functie heeft het tegengaan van grondwaterstroming

in een laag onder de dijk. De wand zal daarom het beste aan de teen van de dijk kunnen worden aangebracht omdat in dat geval niet onnodig het dijkpro­

fiel moet worden gepasseerd bij het inbrengen van de wand.

83

De grondwaterstand kan, met name bij hoge waterstanden, enigszins worden verlaagd door de vermindering van de omvang van kwel, dit kan invloed heb­ ben op het ecosysteem.

Het scherm zal in de grond moeten worden aangebracht. Een damwand

moet worden ingetrild of ingeheid. Kruisende kabels en leidingen zullen moeten worden verlegd. De waterdichtheid zal moeten worden gecontro­ leerd met peilbuizen, die de grondwaterstanden vooraf en achteraf vastleg­ gen.

Een scherm is in het algemeen een kostbare oplossing. De uiteindelijke kos­ ten hangen af van de materiaalkeuze van het scherm en van de benodigde lengte van het scherm in de bodem.

5.4.5 Scherm in de dijk

Met name in goed doorlatende zandige dijken maar zeker bij een sterk gelaagde opbouw van de dijkkern, kan men overwegen de stroming door de dijk te beletten door het aanbrengen van een ondoorlatend verticaal scherm in de dijk. In plaats van een scherm kan men ook een damwand plaatsen. Beide maatregelen kunnen een verbetering van de microstabiliteit tot gevolg hebben.

Er moet eerst een sleuf warden gegraven. In de sleuf moet vervolgens een bentoniet- of kleispoeling warden aangebracht. Door de juiste keuze van de klei of het bentoniet en voldoende breedte van de sleuf moet warden voor­ komen dat de slurry in de wand bij lage waterstanden uitdroogt. Als alterna­ tief kan ook gekozen warden voor een kunststof folie of scherm dat in een met steunvloeistof gevulde sleuf kan warden neergelaten. Lekkages in een kunststofwand zijn niet herstelbaar, lekkages in een slurrywand als gevolg van uitdroging kunnen zich door vochtopname na verloop van tijd herstellen.

Een bijzondere vorm van een scherm is de zogenaamde kleikist. Een kleikist is een laag klei met beperkte breedte die tijdens de bouw van de dijk in de kern van de dijk wordt aangebracht. De kleikern wordt gemaakt uit klei en verdicht tijdens de bouw. De klei is naar verhouding stijver dan bij een ach­ teraf gegraven wand en zal in het algemeen ook breder zijn dan de gegraven wand.

De werking van het scherm zal regelmatig, ook in perioden met lage waters­ tanden, moeten worden gecontroleerd. Dit kan ertoe leiden dat men bij­ voorbeeld kunststof schermen dubbel uitvoert waarbij tussen de twee scher­ men water kan warden ge·injecteerd om in perioden met lage waterstanden te kunnen nagaan of er geen beschadiging van het scherm is opgetreden.

Het aanbrengen van een scherm, zeker als tot grotere diepte moet warden gegraven, kan kostbaar zijn.