Kruinbreedte - Bijlage 3

Probleemstelling

De breedte van de kruin is mede bepalend voor de ruimte, die een dijk in beslag neemt. Indien bij het ontwerp ruimtebeslag een beperkende factor is, kan door de breedte van de kruin te verkleinen ook worden voldaan aan de beperkingen die uit gebrek aan ruimte voortvloeien. Theoretisch kan een dijk met een smalle kruin worden ontworpen, die grondmechanisch gezien stabiel is en aan de waterkerende functie voldoet. De kruinbreedte kan evenwel niet onbeperkt worden verkleind. Er zijn grotendeels nevenvoor­waarden, die de breedte van de kruin vastleggen.

In Leidraad l, paragraaf 12.1.2 [2] staat de volgende passage vermeld:

Tijdens hoogwater moet de dijk goed bereikbaar en redelijk begaanbaar zijn, met het oog op eventuele noodmaatregelen.
Bij een dijk zonder openbare weg dient altijd tenminste een eenvoudige verharding aanwezig te zijn als inspectieweg. De minimale kruinbreedte waarop nog een goede inspectieweg kan worden aangebracht bedraagt 4,0 m.

De minimale kruinbreedte van 4 m, zoals die in de Leidraad bovenrivieren [2] op bladzijde 151 wordt vermeld, wordt niet door waterbouwkundige of grondmechanische eisen voorgeschreven. Bijkomende voorwaarden, vooral op het gebied van verkeer, onderhoud en beheer, leggen de minimale kruinbreedte vast. Grondmechanisch gezien legt de breedte van de kruin, als het buiten- en binnentalud stabiel zijn, geen extra onafhankelijke voorwaarde op met betrekking tot de stabiliteit. De kruinbreedte is slechts een onderdeel van de geometrie van de dijk. Overigens via de geometrie heeft de kruinbreedte invloed op de stabiliteit, maar deze wordt impliciet bij de bepaling van de grondmechanische stabiliteit van de dijk meegenomen.

Ook voor de waterbouwkundige stabiliteit is er geen echte rand­voorwaarde, slechts een overweging. Bij een brede kruin zal water ten gevolge van overslaande golven op de kruin tot stilstand kunnen komen en niet de polder inlopen.

Omdat er geen expliciete grondmechanische noch waterbouwkundige voorwaarden voor de kruinbreedte zijn, bestaat de dimensionering van de kruin uit een afweging van secundaire aspecten. De verkeersfunctie en het beheer zijn daarvan de belangrijkste. Zeker bij de reconstructie van een dijkvak werd vaak de oorspronkelijke kruinbreedte overgenomen of het ontwerp van een eerder gerealiseerde kruin gekopieerd.

Dijk met openbare verkeersweg

Voor een dijk, waarop een openbare verkeersweg ligt, is de breedte van de weg bepalend voor de vereiste kruinbreedte. Er dient slechts te worden nagegaan of de dijk in de beoogde geometrie grondmechanisch stabiel is.

Rijbaan

Ten bate van de dimensionering van de wegbreedte zijn er richtlijnen beschikbaar, bijvoorbeeld de RONA, (Richtlijnen Ontwerpen Niet-Autosnelwegen) [3]. In de RONA worden verschillen­ de categorieën wegen onderscheiden, naar hun functie. Wegen op dijken hebben meestal slechts een ontsluitingsfunctie en soms een verkeersfunctie. De RONA bevelen voor dit soort wegen de types VII en VIII aan. Dit zijn tweestrooks wegen waarbij de rijbaan smaller is dan 5,50 m. Vanuit de wegenbouw geldt als richtlijn dat de berm aan weerszijden van de rijbaan bij type VIL een breedte van 2 m heeft, bij type VIII bedraagt dit 1,50 m. Deze waarden gelden voor wegen op het maaiveld. Er wordt een breedte van 5,50 m voor de rijbaan aangehouden om de onderlinge hinder van gemotoriseerd verkeer te beperken. Tot een breedte van de rijbaan van 4,50 m ondervindt het gemotoriseerde verkeer nog geen noemenswaardige hinder van tegemoetkomend verkeer. Bij wegen met een rijbaanbreedte van 3,50 m of minder is er wel hinder voor het gemotoriseerde tegemoetkomende verkeer.

Berm

Een wat smallere rijbaanbreedte dan 5,50 m dient vanwege de onderlinge hinder van het gemotoriseerde verkeer met een wat bredere berm te worden gecombineerd. De winst, die door het toepassen van een smallere weg wordt verkregen, wordt weer gedeeltelijk te niet gedaan door de bredere berm. Tevens mag er in verband met uitwijkmogelijkheden geen groot verschil in hoogte tussen berm en rijbaan bestaan. Naast een uitwijkfunctie worden in de berm verkeersborden en ander wegmeubilair geplaatst, zoals hekken, en eventueel een vangrail. In een landelijke omgeving komen ook bushaltes en ophaalpunten voor melk voor. Tenslotte worden er in de berm vaak kabels en leidingen aangebracht, zie paragraaf 4.5 van de Handreiking.

Interactie tussen weg en dijk

De overgang tussen de weg, de berm en het talud vormt een zwakke schakel in de waterkerende constructie. De weg moet goed aansluiten op de grasmat of op de beplanting, zodat er op de overgang tussen weg en beplanting geen erosie kan ontstaan.

Een ander zwak punt is de fundering. Deze is vaak gemaakt van steenslag of puin, al dan niet voorzien van een laag zand, zie figuur 3.A.l. Beide lagen zijn in verhouding tot de rest van de dijk tamelijk doorlatend. In de Leidraad bovenrivieren [2] staat op bladzijde 153 vermeld dat het talud moet zijn afgedekt met een laag klei van 1 m dik. Deze afdekkende laag moet voorkomen dat er te veel water door de dijk stroomt.

De fundering van de weg is meestal wat breder dan de rijbaan, waardoor deze in die kleilaag steekt. De fundering dient in ieder geval met een 1 m dikke kleilaag, gemeten loodrecht op het talud, te worden afgedekt. Vanwege de primaire, waterkerende functie van de dijk mag van de dikte van de afdeklaag niet worden afgeweken, ook als dit een bredere berm met zich meebrengt, dan strikt vanuit wegenbouwkundige richtlijnen zou volgen.

Groene dijk

Op een groene dijk ligt geen openbare verkeersweg. Als er eventueel een weg aanwezig is, is deze bedoeld voor onderhoud, zoals maaien en herstel. Als absoluut minimum wordt een wegbreedte van 2,75 m aangehouden. Dit is ongeveer gelijk aan de asbreedte van een zandauto, die ten behoeve van onderhoud aan de dijk nog ter plaatse meet kunnen komen. De weg is gedimensioneerd op eenrichtingsverkeer. Onder het wegdek wordt een funderingslaag aangebracht van 0,2 à 0,25 m verhardingsmateriaal, zoals steenslag of puin en eventueel een zandbed. De aantasting van de begroeiing, die voor de erosiebestendigheid van belang is, wordt daardoor verminderd. De verharding onder de weg wordt om funderingstechnische redenen iets breder dan de weg gemaakt, en wel ongeveer 0,25 m; de funderingsbreedte neemt derhalve 3 m in beslag. De kruinbreedte bedraagt minimaal 3 m.
Omdat de waakhoogte minimaal 0,5 m bedraagt, ligt de onderzijde van de fundering altijd hoger dan de maatgevende hoogwaterstand (MHW). De afdekkende kleilaag mag daarom dunner zijn dan 1 m. De eis die aan de dikte wordt gesteld is, dat in de kleilaag zich een goede grasmat kan ontwikkelen. Doorgaans volstaat een dikte van 0,2 à 0,4 m.

Paralleldijk

Bij een paralleldijk is er naast het oude dijklichaam een verhoging aangebracht, meestal aan de rivierzijde, zie figuur 3.A.2. Er wordt van uitgegaan dat op de oorspronkelijke dijk een weg aanwezig is en dat de paralleldijk direct tegen de oude dijk is aangebouwd. Een paralleldijk aan de rivierzijde dient geheel uit klei te bestaan. Op deze manier wordt een opbouw bereikt, die aan de rivierzijde een lage waarde voor de doorlatendheid heeft en aan de polderzijde een hoge doorlatendheid kent. Dit voorkomt potentiële drukopbouw in de dijk.

Indien voor onderhoud, bijvoorbeeld het maaien van binnen- en buitentalud, geen gebruik van de bestaande (onderhouds)weg op de oorspronkelijke dijk kan worden gemaakt, dient de kruin van de paralleldijk zodanig breed te worden uitgevoerd, dat deze met een tractor en vergaarwagen kan worden bereden. Dit leidt tot een minimale kruinbreedte van 3 m.

Indien de MHW boven de kruin van de oorspronkelijke dijk uitkomt, zoals aangegeven is in figuur 3.A.2, is het noodzakelijk de grondmechanische stabiliteit van de paralleldijk tegen afschuiven via een horizontaal schuifvlak na te gaan. Voor het voorkomen van een horizontaal schuifvlak kan worden afgeleid:

b is de kruinbreedte, h is het hoogteverschil tussen MHW en de kruin van de oude dijk, Γ is het volumieke gewicht van de klei, Γ_w is het volumieke gewicht van water, f_s is de veiligheidsfac­tor,  Φ is de hoek van inwendige wrijving van de klei en cotg(α) het gemiddelde van de cotangens waarden van de beide taludhellin­gen.

Deze afleiding is tamelijk conservatief. Allereerst wordt in de berekening de eventuele cohesie van de klei verwaarloosd. Ten tweede wordt aangenomen, dat de MHW gelijk is aan de kruinhoogte van de paralleldijk. In de praktijk steekt er nog een stuk dijk van minimaal 0,5 m boven de MHW uit, waardoor de korrelspanning ter plaatse van het diepst mogelijke glijvlak in werkelijkheid groter is dan bij de afleiding is aangenomen. Beide effecten compenseren ruimschoots eventuele extra krachten ten gevolge van golfklappen, te meer daar nog een modelfactor van 1,5 wordt aangehouden.

Bij een talud van 1+2, een waarde van h van 2 m, en een model­factor van 1,5 wordt onder een tamelijk conservatieve aanname van materiaalparameters die bij niet al te goede klei passen, een kruinbreedte van 3 m gevonden.

Aanbevelingen

• Voor een dijk met een openbare verkeersweg wordt de kruinbreedte gedomineerd door de breedte van de weg. De kruinbreedte is dan altijd groter dan de minimale kruinbreedte, zoals die wordt vermeld in Leidraad bovenrivieren. Er behoeven in dit geval geen aanbevelingen voor de kruinbreedte te worden gedaan.
• De breedte van de berm van de verkeersweg moet zodanig worden gedimensioneerd dat ook ter plaatse van de fundering van de weg de dikte van de afdekkende kleilaag minimaal 1 m bedraagt.
• Voor een groene dijk wordt geadviseerd de kruin minimaal 1 m breed te maken.
• De afdekkende kleilaag op een groene dijk dient zodanig dik te zijn, dat zich een goede grasmat kan ontwikkelen.
• De kruin van een paralleldijk heeft een minimale breedte van 1 m.
• De paralleldijk wordt in klei uitgevoerd. Er mag daarin geen doorlatend wegverhardingsmateriaal worden aangebracht.
• Als de MHW hoger ligt dan de kruinhoogte van de oorspronkelijke dijk, dient te worden nagegaan of bij deze kruinbreedte wordt voldaan aan de eisen tegen horizontaal afschuiven, zie formule 1. Indien deze evenwichtsbeschouwing leidt tot een kruinbreedte groter dan 1 m, dient de grootste waarde te worden aangehouden.