Een dijk van een rol voor dé Geo-data specialist

Bij een dijkversterkingsproject is inzicht in de bodemgesteldheid natuurlijk cruciaal. Niet vreemd dus dat Geo-data specialist Fugro al sinds jaar en dag partner is van de Dijkzone Alliantie. Gezien de specifieke situatie en unieke oplossing bij de dijkversterking Steyl-Maashoek is de bijdrage van de specialist in bodemonderzoek en geotechnisch ontwerp bovengemiddeld groot en ook nog eens ontzettend divers.

“De Dijkzone Alliantie – een bouwcombinatie van Ploegam, Hollandia Infra en Dura Vermeer in samenwerking met Vlotterkering BV – maakt al jarenlang gebruik van onze expertise. Samen hebben we al diverse dijkversterkingsprojecten door heel Nederland gerealiseerd”, begint Arend Pool, Senior Adviseur Waterbouw bij Fugro. “Het project in Steyl-Maashoek is toch wel een bijzondere in dat rijtje. De Dijkzone Alliantie heeft immers de innovatieve zelfsluitende Vlotterkering® ontwikkeld, die voor het eerst op deze schaal is toegepast.” Fugro is dan ook al sinds de aanbesteding betrokken bij het project. “Zo hebben we de Dijkzone Alliantie in de aanbesteding onder meer ondersteund met advies op geotechnisch gebied, aangaande stabiliteit en oeverbescherming. En vanuit onze expertise met waterkerende objecten hebben we ook advies gegeven over een zo robuust mogelijk ontwerp van de klepconstructie.”

In de aanbestedingsfase heeft Fugro ook geohydrologisch onderzoek uitgevoerd. Het voor piping aan te brengen scherm voor het Maaswater vormt namelijk een barrière voor het wegstromend grondwater naar de Maas. “Dit onderzoek is bedoeld om een ruwe indicatie te krijgen van de impact van de kering op het achterland”, zegt Robin Lomulder, Senior Adviseur geohydrologie bij Fugro. “We kwamen destijds al tot de conclusie dat de aanleg van het project en de uiteindelijke realisatie van het pipingscherm zonder al te veel aanvullende maatregelen mogelijk is, waarbij met bemaling gewerkt kan worden in plaats van allerlei additionele hulpconstructies.” Na gunning is een aantal peilbuizen geplaatst om nog beter de relatie tussen de Maas en de grondwaterstand vast te leggen. “Waterschap Limburg had ook nog meetdata van een drietal hoogwatergolven. Met al die data en actuele gegevens konden we aantonen dat een hoogwatergolf bij het overgrote gedeelte van de kering geen negatief effect heeft op de grondwaterstand in het achterland. Daar waar het wel het geval is, plaatsen we in de nieuwe situatie een drainagekoffer om de grondwaterstand kunstmatig te beheersen en kelders dus niet volstromen. Met deze methode worden omvangrijke ingrepen voorkomen, zoals het aanbrengen van damwandschermen rond kelders. Het is daarmee ook een uitermate duurzame oplossing.”

De Dijkzone Alliantie heeft op basis van het ontwerp een mock-up gemaakt van de Vlotterkering®. Ook hier had Fugro een belangrijke rol, vooral om de werking ervan met metingen aantoonbaar te maken. Vervolgens hebben de experts van Fugro samen met de constructeurs de fundering van de kering ontworpen. “De constructie moet hoogwater keren, maar al dat water tegen de klep brengt grote horizontale krachten met zich mee. De bak wordt als het ware opzij geduwd”, verduidelijkt Milan Hinborch, Senior Adviseur Waterbouw bij Fugro. “Het is dan belangrijk om te weten welke krachten er op de bak, de damwand en funderingspalen komen en hoeveel tegendruk de grond achter die constructie geeft. Al die data hebben we ingewonnen en vervolgens in software gemodelleerd. Een belangrijk onderdeel was de interactie tussen de geotechnische en constructieve modellen. Vervormingen en veerstijfheden uit het eindige elementenmethode-model (EEM-model) vormden de input voor de berekeningen van de betonnen palen en draagconstructie die door de constructeurs is berekend. Door in meerdere ontwerploops verschillende ontwerpvarianten te analyseren, is er een ontwerpvariant gekozen waar de vervormingen van de constructie bestaande uit een betonnen bak en stalen kleppen beperkt blijven.”

Een grondverbetering was onderdeel van de oplossing. Uit grondonderzoek bleek dat de ondergrond zeer heterogeen is. Sonderingen tonen grote onderlinge verschillen op korte afstand van elkaar. Onder een deel van de nieuw aan te leggen kering bevindt zich een relatief dik kleipakket. Dit is het gevolg van kleiafzettingen in een oude stroomgeul van de Maas. Deze bodemopbouw bleek maatgevend voor de krachten in de constructie. Fugro heeft daarom uitgebreid bodemonderzoek uitgevoerd om de hele kleigeul in kaart te brengen. “Daarvoor hebben we naast sonderingen ook speciale technieken ingezet, zoals elektrische weerstandstomografie (ERT) en zelfs multi-channel analysis of surface waves (MASW), een seismische techniek die aan de hand van dichtheidsverschillen in verschillende grondlagen de mate van trillingen meet”, zegt Arend. “We wilden namelijk de bodemopbouw tot 20 meter diepte in kaart brengen en niet alle geofysische technieken gaan zo diep. Zo hebben we een lijn van meetpunten uitgezet en op basis hiervan een lengte- en dwarsprofiel opgebouwd.” Milan vult aan: “Omdat uit onze modellen bleek dat de slappe kleilaag bepalend was voor het gedrag van de constructie, hebben we een grondverbetering toegepast onder en achter de constructie, waarbij de kleilaag wordt afgegraven tot één meter onder de vloer van de bak en vervangen wordt door zand. Zo wordt het gedrag van de constructie betrouwbaarder.”

In dit project blijft de grondbalans zoveel mogelijk gesloten, wat betekent dat zo min mogelijk grond wordt aan- en afgevoerd. Fugro verzorgt hiervoor advies en geavanceerde en routinekeuringen in het eigen laboratorium. Arend: “De klei die wordt afgegraven voor de grondverbetering wordt straks weer ingezet voor de bekleding van het buitentalud. Ook de vrijkomende breuksteen wordt door ons gekeurd voor hergebruik. Alleen dat al leidt tot een CO2-besparing van 234 ton (vergelijkbaar met twee trans-Atlantische retourvluchten), nog los van de vele andere duurzame oplossingen die zijn aangedragen.” Dit project toont opnieuw het veelzijdige karakter van Fugro als Geo-data specialist in het uitvoeren, analyseren en adviseren op basis van bodemonderzoek.