Kistdammen - Constructieve elementen

Berekening/ontwerp

Een kistdam bestaat uit een tweetal damwanden op een zodanige afstand dat ze elkaar beïnvloeden. Ook de eigenschappen van de tussen de damwanden opgesloten grond speelt een rol in het krachtenspel. Voor een goede werking moet de grond tussen de damwanden voldoende stijf zijn.

De damwanden worden door middel van ankers met elkaar verbon­den tot een constructie. Een alternatieve constructie is de cellenwand, waarbij op regelmatige afstanden dwarsverbindingen worden gemaakt die eveneens bestaan uit een damwand. Op die wijze ontstaan stijve cellen.

Er is sprake van een kistdam als de actieve grondmoot achter de eerste damwand de passieve grondmoot voor de tweede damwand gedeeltelijk overlapt. Anders gaat het om twee afzonderlijke damwanden. Als vuistregel geldt voor de onderlinge afstand een maat van 0,7 tot 1,5 maal de kerende hoogte.

Belangrijke aspecten waar bij de berekening van ankerkistdammen rekening mee moet worden gehouden zijn lit [ ]:

• actieve gronddruk op de voorste wand;

Als het actieve glijdvlak de achterste damwand niet snijdt kan de actieve gronddruk op de voorwand op dezelfde wijze worden berekend als bij een enkele damwand. Uit de berekening volgt de actieve gronddruk, het benodigde damwandprofiel, de inhei­diepte en de benodigde ankerkracht.

• passieve gronddruk voor de achterste wand;

De passieve gronddruk wordt berekend volgens de methode Hom­berg, 1it [ ]. In de eerste plaats wordt het snijpunt tussen het actieve glijdvlak en het bovenvlak van de kistdam bepaald. Van daaruit wordt een passief glijdvlak getrokken naar de achterwand. Tot op de hoogte waar het passieve glijdvlak de achterwand snijdt geldt de oorspronkelijke waarde voor de passieve gronddruk. Vervolgens worden vanuit de onderzijde van de actieve wig bij de voorwand denkbare glijdvlakken getrokken naar de achterwand. Hierdoor ontstaan een aantal grondmoten. Van iedere grondmoot wordt het krachtenevenwicht bepaald. Dit krachtenevenwicht levert een waarde voor de passieve gronddruk op de achterwand. Hoe fijner de verdeling van de moten, hoe beter de berekende passieve gronddruk aansluit bij de werke­lijke krachtenverdeling. Een alternatief is de toepassing van een Eindig Elementen Programma.

• silowerking;

In de Nederlandse adviespraktijk is het niet gebruikelijk te rekenen met silowerking in kistdammen. Dit is een veilige aanname.

• grondwaterstand tussen de beide wanden in;

Een goed uitgevoerde damwand is in staat water te keren. Bij het ontwerp van een kistdam moet daarom van de meest ongunsti­ge situatie worden uitgegaan. Dit betekent een grondwaterstand gelijk aan de hoogwaterstand in de rivier voor de berekening van de actieve gronddruk en een grondwaterstand die gelijk is aan de polderwaterstand voor de berekening van de passieve gronddruk. Leiden bovenstaande aannamen tot ongewenste resultaten, dan kan door middel van de keuze van het vulmateriaal tussen de damwanden en het aanbrengen van drainage of openingen in de wand de grondwaterstand tussen de damwanden worden geregu­leerd.

• spleetvorming en grondwaterdruk;

Door de verankering kan de achterwand in de richting van de voorwand worden getrokken waardoor achter de achterwand een spleet kan ontstaan. In deze spleet kan zich water ophopen dat een horizontale druk op de wand kan opbouwen.

• wandwrijving;

De grootte van de wandwrijving is mede van invloed op de verhouding tussen actieve en passieve gronddruk. Voor de Nederlandse grondsoorten kan worden gerekend met 2/3 Φ en - 2/3 Φ, voor respectievelijk de actieve en passieve gronddruk.

• bezwijkmechanismen;

De onderstaande bezwijkmechanismen moeten worden gecontro­leerd:

1. inwendige stabiliteit, voorkomen van vervormen van de inwendig stijve kistdam tot een parallellogram;
2. grondbreuk voor de voorwand omdat de passieve gronddruk van de moot grond voor de voorwand onvoldoende is. Bij de berekening moet worden uitgegaan van de grondmoot die ten allen tijde aanwezig is. Deze kan lager zijn dan de bij aanleg aanwezige grondmoot als er gevaar voor ontgronding bestaat bij een hoge rivierstand.
3. kantelen van de kistdam, dit doet zich voor als de som van de aandrijvende momenten groter is dan de weerstand bieden­de momenten ten opzichte van een punt onder of in de kistdamvulling;
4. vloeien of bezwijken van het damwandprofiel bij een te hoge belasting van het damwandprofiel;
5. ankerbreuk;
6. overall stabiliteit, zoals voorkomen van afschuiven, op­drijven of het bezitten van onvoldoende draagkracht onder de kistdamconstructie.

Bovengenoemde methode werkt met aannamen over het krachtsver­loop in geval van een (gedeeltelijk) ingeklemde damwand en geldt alleen voor goed gedraineerd wrijvingsmateriaal. Verder wordt geen informatie verkregen over deformatie van de wand.

Voor de berekening van cellenwanden wordt verwezen naar de methoden van Terzaghi of de methode van Cummings [lit ].

Inpassing

Aandachtspunten bij de inpassing zijn:

Waterkerende functie

• Stabiliteit kistdam moet verzekerd zijn
• Waterdichtheid moet verzekerd zijn

Damwand moet reiken tot in diepere ondoorlatende lagen dijk.
Aan de bovenkant dient tussen de damwanden een voldoend waterdichte bekleding van klei of asfalt (wegdek) te worden aangebracht. De damwand kan als voldoende waterdicht worden beschouwd. De waterdichtheid zal door aanslibbing en corrosie in de sloten nog toenemen. Waterdichtheid nog extra te verzekeren door:

1. aanbrengen kleischerm of kleikist aan binnenzijde van de buitenste damwand
2. voor het inbrengen van de damplanken bentonietpalen aanbrengen ter plaatse van de sloten tot een diepte tot in de ondoorlatende lagen dijk.

• Kerende hoogte

De bovenkant van de damwanden kan reiken tot:

- vereiste DTH + overhoogte in verband met zetting
voordeel: breedte kistdam kan volledig worden benut voor verkeersfunctie;
nadeel: bereikbaarheid aanliggende bebouwing ongunstiger.
- Onder DTH bijvoorbeeld bovenkant huidige dijk.
De kerende hoogte (DTH) + overhoogte in verband met zetting wordt verkregen door ophoging tussen de damwanden onder talud.
voordeel: bereikbaarheid aanliggende bebouwing gunstiger;
nadelen : benodigde breedte kistdam voor het aanbrengen van een bepaalde wegbreedte in verband met verkeersfunctie groter. Realisatie van erosiebestendige en waterdichte aansluiting tegen buitendamwand.

Verkeersfunctie

Van belang hierbij zijn mogelijke zettingen en zettingsver­schillen tussen damwanden en naastgelegen grond. De weg kan daarom bet beste worden gesitueerd tussen de damwanden. In verband met de beschikbare breedte kunnen de damwanden dan het beste worden geplaatst nabij de binnen- en buitenkruin van de huidige dijk.
Het onderhoud aan kistdam en weg kan tot een minimum worden beperkt door de damwand zettingsvrij tot in bet diepere zand aan te brengen.
De zetting van de grond (en weg) tussen de damwanden zal door de silowerking gering zijn.

Bebouwing

Situering damwand is van invloed op:

- kans op schade aan bebouwing tijdens inbrengen (zie hoofdstuk uitvoering)
- bereikbaarheid bebouwing
- parkeergelegenheid
- uitzicht

Gesteld kan worden hoe dichter bij bebouwing hoe ongunstiger. Door een zettingsvrije inbrengdiepte van de damwand kan de vereiste hoogte van de damwanden beperkt worden tot DTH.

Kabels en leidingen

Kabels en leidingen kunnen in principe worden gesitueerd in de geplande ontgrondingszones ter weerszijden van de kistdam, benodigde breedte circa 2 m. Bij zowel binnen- als buitendijkse bebouwing dienen 2 gescheiden stelsels van kabels en leidingen te worden aangelegd. Doorvoer van kabels en leidingen in dwarsrichting door de kistdam is zeer problematisch.

Opritten en ontsluitingswegen

Opritten en ontsluitingswegen die over een damwand moeten worden geleid naar de dijk vergen in verband met zettingsverschillen veel onderhoud.

Freatische lijn in de dijk

De freatische lijn in de dijk kan door het aanbrengen van de kistdam wijzigen. De mate van en hoedanigheid van de wijziging is afhankelijk van de omstandigheden ter plaatse.

Toekomstige dijkverzwaring

Voor een constructief element als de kistdam wordt een 'levensduur' van 100 jaar aangehouden. In verband hiermee dient bij de inpassing ook de mogelijke toekomstige dijkversterking in beschouwing te worden genomen. Bij toepassing van een kistdam is toekomstige dijkversterking alleen mogelijk door verdere verhoging van de kistdam.
Bij een zettingsvrije inbrengdiepte van de damwanden kan de verhoging beperkt blijven tot de toekomstig vereiste DTH (geen overhoogte in verband met zetting).
De volgende functies van de dijk zullen hierbij worden beïnvloed.

1. Bebouwing: bereikbaarheid, parkeergelegenheid, uitzichtvermindering
2. Verkeersfunctie: Opritten en ontsluitingswegen zullen over de verhoogde damwanden moeten worden geleid. In verband met zettingsverschillen veel en duur onderhoud nodig.

Conclusies ten aanzien van inpassing kistdam:

1. Damwanden situeren nabij binnen- en buitenkruin
2. Ruimte tussen damwanden circa 6 m in verband met situering weg (verkeersfunctie)
3. Damwanden inbrengen tot een zettingsvrije diepte
4. Kabels en leidingen situeren ter weerszijden kistdam
5. Benodigde ruimte tussen bebouwing ten behoeve van aanleg kistdam circa 10,5 - 11 m

Uitvoeringsmethoden

Onderzoek moet plaatsvinden naar aanwezigheid obstakels, oude funderingen, kabels en leidingen ter plaatse van damwandtracé. Kabels en leidingen omleggen. Ter plaatse van de damwandtracés zal een heisleuf met breedte van circa 1 m en diepte tot minimaal onderkant wegverharding moeten worden gegraven.
De damwand kan worden weggetrild of ingeheid of kan worden ingedrukt. Voor het inbrengen van de damwand kan door middel van voorboren onderzoek plaatsvinden naar obstakels.
Voor het inbrengen van de damwanden is ruimte voor vrij groot materieel vereist alsmede voor opslag en aanvoer van damwandplanken.
Er dient rekening mee te worden gehouden dat de dijk tijdens de uitvoering van deze werkzaamheden afgesloten moet worden voor verkeer.

Het intrillen en inheien kan hinder en schade veroorzaken voor nabijgelegen bebouwing.

• hinder voor personen in de bebouwing
• schade aan de bebouwing door:

1. de trillingen, te hoge trillingsintensiteit
2. door zettingen ten gevolge van de verdichting van de funderingsgrondlaag zowel bij fundering op staal als op palen
3. door het genereren van wateroverspanningen in de funderingsgrondslag waardoor het draagvermogen verminderd en zettingen kunnen optreden.

Na het inbrengen van de damwanden moet ten behoeve van het aanbrengen van de verankering de grond (weg) tussen de damwanden tot de geplande verankeringsdiepte worden weggegraven. Mogelijk zelfs dieper indien het materiaal tussen voor- en achterwand (bijvoorbeeld slappe klei) moet worden vervangen door ander materiaal (bijvoorbeeld zand).

Ter voorkoming van ontspanning van de grond aan de buitenzijde waardoor mogelijke zettingen van de bebouwing zullen mogelijk tijdelijke stempels tussen de damwanden moeten worden aangebracht.
Tijdens deze werkzaamheden zal de dijk volledig voor verkeer zijn afgesloten. De bebouwing zal niet of vrijwel niet bereik­baar zijn. Indien mogelijk zullen voorzieningen moeten worden getroffen. Bij aanwezigheid van bedrijven moet rekening worden gehouden met economische schade.

Beheer, monitoring en onderhoud

De monitoring van een kistdam kan naast het visueel waarnemen van deformaties van dijk en/of dam bestaan op het volgen van de grondwaterstanden aan de beide zijden van de dijk en tussen de wanden. Deze informatie geeft aan welke grondwaterstroming optreedt en hoe goed de wanden waterdicht zijn. Veranderingen in waterdoorlaatbaarheid kunnen aanleiding zijn tot maatre­gelen.

Het onderhoud aan kistdammen zal voornamelijk gericht moeten zijn op onderhoud van het wegdek op en nabij de wanden. Een wegdek op een dijk die aan zetting onderhevig is en waarin een niet zakkende kistdam is aangebracht zal schade aan het wegdek ondervinden.

Het beheer strekt zich niet alleen uit tot het oppervlak van de dijk en het wegdek, maar moet tevens een actief beleid voeren met betrekking tot onderhoud, herstel en vernieuwing van kabels en leidingen.