Gewapende grond - Constructieve elementen

De in de selectietabel van hoofdstuk 4 genoemde, uit te werken, constructieve elementen zullen hier worden behandeld.
Daar bij veel van de constructieve elementen het materiaal staal wordt gebruikt zal hier een aantal aspecten bij gebruik van dit materiaal worden beschouwd.

Staal

Damwanden of andere constructies die in staal worden uitgevoerd, zullen door blootstelling aan de lucht en aan het grondwater roestvorming vertonen. De damwand kan tegen aantasting worden beschermd, maar zelfs bij een goede bescherming kan door plaatselijke beschadiging roestvorming optreden. Verder is onderhoud van de constructie in de grond niet mogelijk. Om die reden moet daar bij het ontwerp rekening worden gehouden met roestvorming.

Roestvorming vindt plaats aan het oppervlak en tast de werkzame dikte aan. Materiaal dat geroest is kan niet langer een bijdrage leveren aan de sterkte. Bij het ontwerp moet daarom worden uitgegaan van de dikte met aftrek van de laag die gedurende de levensduur van de constructie door roestvorming kan worden aangetast.

In lit [21] is onderzoek vermeld naar de corrosiesnelheid van damwanden die in contact zijn met zeewater. Voor damwanden in rivierdijken mag worden verondersteld dat deze waarden in elk geval niet zullen worden overschreden.

De mate van corrosie is sterk afhankelijk van de hoeveelheid zuurstof in het water en de hoeveelheid chloride in het water. De grootste aantasting wordt dan ook gevonden in de getij- en spatzone, waar afwisselend zuurstof en zout zeewater met de constructie in aanraking komt. Op die plaats varieert de aantasting van 0,12 tot 0,27 mm per jaar. In de onderwaterzone is de gemiddelde aantasting nog slechts 0,026 tot 0,09 mm per jaar en in de zone in de grond nog slechts 0,015 mm per jaar. Ook aan de lucht is de aantasting beperkt, 0,05 tot 0,07 mm per jaar.

In de Duitse voorschriften wordt voor zeewater een waarde van 0,12 tot 0,14 mm per jaar vermeld lit [2].

Bij een levensduur van 50 jaar bedraagt de aantasting aan de lucht en onder water in de bodem in een omgeving met zeewater minder dan 5 mm. Op plaatsen met afwisselende blootstelling aan de lucht blijft dit in contact met zeewater beneden een waarde van 15 mm over een periode van 50 jaar.

In lit [2] wordt als rekenwaarde voor aantasting in zoet water 0,02 mm per jaar aangegeven. De aantasting op de overgangszone beneden deze waarde. In rivierdijken speelt de agressiviteit van het grondwater eveneens een belangrijke rol. Met name veen of veenhoudende klei bevat agressief grondwater. Een eerder opgestelde tabel met mogelijk aan te houden corrosietoeslag is vermeld in tabel 7. Deze tabel is ontleend aan het concept Ontwerp en dimensionering van schermen in hoofdwaterkeringen van de Provincie Zuid-Holland, Dienst Water en Milieu, lit [ ]. Nader onderzoek en discussie zal in de toekomst moeten leiden tot een algemeen aanvaarde norm.

Tabel 7 Corrosietoeslag op metaal

Opmerking
De in de tabel aangegeven corrosietoeslag is gebaseerd op dubbelzijdige corrosie.

Gewapende grond

Berekening/ontwerp

Met behulp van een gewapende grond constructie kan een aanzienlijk steilere helling worden opgebouwd dan met alleen zand of klei mogelijk is.

Bij een wand die is opgebouwd als gewapende grond constructie moeten onderstaande bezwijkmechanismen worden getoetst:

• standzekerheid
  Het grondmassief waarin de verankeringsstrippen zijn opgenomen vormt tezamen met de bekleding een stijf geheel. Dit massief kan als een keermuur worden beschouwd. De draagkracht van de ondergrond moet voldoende zijn om deze schijnbare keermuur te dragen en te voorkomen dat de muur kan kantelen.
• verankering bekleding
  De strippen dragen er zorg voor dat de bekledingsplaten op zijn plaats blijven en dat het stijve grondmassief intact blijft. De berkekening van de verankeringslengte is vermeld in lit [7]. De minimaal aan te houden verankeringslengte is 0,7 H. Bij gebruik van stalen strippen, bestaande uit staal Fe360, dient bij een levensduur van 50 jaar voor onbehandelde strippen in een zoet water omgeving een extra dikte van 3 mm te worden aangehouden. In zout water is dat 4 mm. Voor thermisch verzinkt staal mag deze waarde worden gehalveerd.
• grondwaterstroming
  De dijk zal door het gebruik van gewapende grond minder breed worden aan de voet. Dit kan tot gevolg hebben dat de grondwaterspiegel aan de voet van de dijk hoger is. De hoogte van de grondwaterspiegel moet worden berekend en de kans op uitspoeling van zand moet worden getoetst of er moet een goede filterlaag achter de bekleding worden aangebracht.
  In de verankeringszone is graven en aanleg van kabels en leidingen niet toegestaan, omdat daarmee de draagkracht van de wand kan worden aangetast

Inpassing

Aandachtspunten bij de inpassing zijn:

• Waterkerende functie

Hierbij kan onderscheid worden gemaakt tussen situering aan de buitenzijde of binnenzijde van de dijk.

Situering buitenzijde:

Stabiliteit grondconstructie met dijk dient verzekerd te zijn.
Waterdichtheid door achter de verticale platen van de grondconstructie een voorziening in de vorm van een kleikist of kleischerm tot aan de diepere ondoorlatende lagen aan te brengen.
Kerende hoogte door de bovenkant van de grondconstructie met aansluitend dijklichaam aan te brengen tot de vereiste DTH + overhoogte in verband met zetting.

Situering binnenzijde:

Stabiliteit grondconstructie met dijk dient verzekerd te zijn.
Waterdichtheid door kleibekleding op buitentalud dijk of door voorziening nabij buitenkruin in de vorm van een kleikist of kleischerm welke reikt tot de diepere ondoorlatende kleilagen.
Kerende hoogte door kruin dijk aan te brengen tot vereiste DTH + overhoogte in verband met zetting.

• Bebouwing

Bij situering van de gewapende grondconstructie aan de buitenzijde kan de nabij de binnenkruin gelegen bebouwing voor zover niet gelegen binnen het theoretisch profiel worden gehandhaafd.
Bij situering van de gewapende grondconstructie aan de binnenzijde geldt hetzelfde voor de bebouwing tegen de buitenkruin.
Bij situering van de grondconstructie aan de binnenzijde ter handhaving van binnendijks gelegen bebouwing dient bij onderzoek naar de stabiliteit voor deze bebouwing als een randvoorwaarde de keus te worden gemaakt tussen:
a) bebouwing vormt een onderdeel van de waterkering en wordt beheerd;
b) bebouwing vormt geen onderdeel van de waterkering en mag tot een bepaald niveau (bijvoorbeeld funderingsniveau) verdwijnen.

• Kabels en leidingen

Kabels en leidingen kunnen in de dijk buiten het theoretisch profiel worden gesitueerd en buiten de verankeringszone van de gewapende grondconstructie. Bij situering van de gewapende grondconstructie aan de binnenzijde zal een ligging van de kabels en leidingen tussen constructie en bebouwing van invloed zijn op de beschouwing van de stabiliteit en de dimensionering.

• Freatische lijn in de dijk

Een situering van de gewapende grondconstructie aan binnenzijde kan uittredend water uit de constructie doen optreden. Dit is tegen te gaan door bij genoemde constructie een drainerende constructie aan te brengen.

• Toekomstige dijkversterking

Voor toekomstige dijkversterking kan de gewapende grondconstructie worden verhoogd tot de toekomstig vereiste DTH + overhoogte in verband met zetting. Bij de dimensionering en situering dient hiermee rekening te worden gehouden.

Uitvoeringsmethoden

Het vervaardigen van wanden van gewapende grond vertoont veel overeenkomst met het maken van taluds met geotextielen/grids. Ook hier wordt aan de taludzijde eerst een hulp ondersteuningsconstructie geplaatst. De bekledingselementen worden tegen de ondersteuningsconstructie geplaatst en de strippen worden uitgelegd op het achterliggende zandpakket. De zandlaag wordt op de strippen aangebracht en verdicht. Het zand sluit aan tot aan de bekledingselementen. Dit wordt bij iedere laag herhaald. De volgende laag moet zorg dragen voor de verankering van de voorgaande laag. Na het opbouwen van de wand kan de hulpconstructie worden verwijderd.

Beheer, monitoring en onderhoud

Gewapende grond vereist geen onderhoud. Afhankelijk van de gebruikte materialen en de wens van de beheerder kan een schoonmaakbeurt van tijd tot tijd worden uitgevoerd.
Om na te gaan of de corrosie van de strips niet sneller verloopt dan in het ontwerp is aangehouden kunnen een aantal dummy strips worden aangebracht die na bijvoorbeeld 25 en 40 jaar worden opgegraven en beoordeeld.
Tenslotte moet aan de hand van regelmatige visuele controle blijken of er op enige plaats ontoelaatbaar grote vervormingen gaan optreden.