Fugro komt met duurzame geoptimaliseerde aanpak

Enkele jaren geleden werd vastgesteld dat ongeveer 15 km van de Waaldijk tussen Wolferen en Sprok bij Nijmegen niet voldeed aan de veiligheidsnormen. Na een grondige voorbereiding is de bouwcombinatie De Betuwse Waard – de aannemers Ploegam, Dura Vermeer en GMB – eind 2021 begonnen met de werkzaamheden voor de benodigde versterking. Vanaf de verkenningsfase was Fugro onderdeel van het bouwteam.

Delen van de Waaldijk in dit gebied zijn onvoldoende stabiel of gevoelig voor piping. Aan de kleibekleding van de dijk worden hoge eisen gesteld vanwege mogelijke golfoverslag. Het project moet ervoor zorgen dat de gehele dijk weer voor 50 jaar voldoet aan de strengere eisen van het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP).

De belangrijkste technische uitdagingen bij dit project zijn het effectief oplossen van het piping-probleem, de beperkte ruimte voor het aanbrengen van versterkingsmaatregelen, het overslagbestendig maken van de dijk en het werken binnen de Natura 2000-eisen. Vanaf de tenderfase zijn de consultants van de sector Water van Fugro nauw betrokken geweest bij de voorlopige planvorming op basis waarvan de aanbesteding werd gewonnen. Daarbij is een uitvoerig meetprogramma uitgevoerd, met o.a. sonderingen, boringen en elektromagnetische metingen.

Op bijna 90% van het dijktraject bestaat het risico van piping: kanaaltjes in de grond die ontstaan door verschil in waterdruk vóór en achter de dijk. Als deze ‘pipes’ zand gaan meevoeren en daardoor uitslijten, kunnen ze de waterkering verzwakken. In het aanvullende onderzoek ging veel aandacht uit naar het zo exact mogelijk vaststellen van de erosiebestendigheid en doorlatendheid van de kleibekleding en de kleilagen onder het voorland van de dijk. Daarom zijn onder meer elektromagnetische metingen uitgevoerd.

Door het aanvullend onderzoek was voor een groot deel van het project geen piping-oplossing nodig. Voor de risicovolle locaties heeft Fugro een oplossing met heaveschermen voorgesteld en het ontwerp ervan geoptimaliseerd. Een gedeelte van deze damwand wordt in kunststof uitgevoerd en een gedeelte in staal, afhankelijk van de stabiliteitsopgave ter plekke. Gerecyclede kunststof schermen zijn korter en lichter, en reduceren de CO₂-uitstoot met ruim 90% ten opzichte van een stalen damwand.

Marijn Hop, adviseur Waterbouw van Fugro: ‘Vanuit het aanvankelijke grondontwerp hebben we een gedetailleerd planontwerp gemaakt. Fugro denkt daarbij altijd in optimalisaties: meer nuance in regels, meer onderzoek om tot een nóg betere en efficiëntere oplossing te komen.’

‘Om de grond zo effectief mogelijk te gebruiken, moet je in het ontwerp zo nauwkeurig mogelijk te werk gaan. Daarvoor gebruiken we nieuwe software en nieuwe rekenmethodieken. Zo hebben we probabilistische analyses uitgevoerd om aan te tonen dat kostbare versterking – die normaliter preventief zou zijn toegepast om bij hoog water het afschuiven van de dijk te voorkomen – niet nodig is. We berekenen niet alleen wat we nodig hebben, maar juist ook wat we niet nodig hebben. Digitalisering is dus onmisbaar om duurzaam en bestendig te werken.’

De doorlatendheid van zandlagen is bepaald met 66 HPT-sonderingen en mini-pompproeven. Om deze methode geschikt te maken voor Nederlandse bodems heeft Fugro de HPT-AMPT^®-proef ofwel Aquisense™ ontwikkeld. Hierbij wordt boven de sondeerconus onder hoge druk water de grond ingespoten, zodat de waterspanning kan worden vastgesteld. Dit geeft een beeld van de relatieve doorlatendheid van de grond over de hele diepte van de sondering. Door deze proef gelijktijdig met twee conussen op enige afstand van elkaar uit te voeren, zijn ook de absolute waarden te bepalen.

Om de kruinhoogte van dijken te beperken, wordt de afgelopen jaren in het dijkontwerp gestuurd op grotere overslag. Wolferen-Sprok is een kleidijk, waar 10 liter water per seconde per meter dijk overheen mag slaan.

Werner Halter, principal consultant bij Fugro: ‘Er is hier gekozen voor een minder hoge en minder brede dijk, passend in het landschapsbeeld. Maar de binnenzijde van de dijk mag door de overslag niet eroderen. In dit traject zijn er vlak achter de dijk bomen en opritten aanwezig, dus moest zeer gedetailleerd worden bekeken wat de gevolgen van de aanpassingen zouden zijn. Zo zou de aanwezige zandscheg kunnen wegslaan bij overslag. Fugro heeft geadviseerd om op specifieke locaties erosiebestendige klei aan te brengen. Door onderzoek naar de vereiste klei-eigenschappen kon hiervoor lokale klei worden hergebruikt. Dit scheelt veel transport van elders en bespaart dus kosten én CO₂-uitstoot.’