Innovatieve monitoring van zakbakens

Voor de dijkversterking Gorinchem-Waardenburg wordt een scala aan innovatieve technieken ingezet. Eén daarvan is de Locator One. Een Nederlandse ontwikkeling voor het meten van verzakkingen en deformaties. Het innovatieve karakter zit voornamelijk in de combinatie van autonoom en nauwkeurig meten met een hoge voorspelbaarheid van de data.

Zoals in deze special uitgebreid beschreven, wordt in de komende vijf jaar de dijk tussen Gorinchem en Waardenburg verhoogd, verbreed en versterkt over een totale lengte van 23 kilometer. Om gedurende de aanleg de controle te houden over de ophogingen, wordt normaliter het dijklichaam door een landmeter ingemeten. Als gevolg van de vette kleigrond is dit zwaar werk en niet geheel zonder gevaar, zoals aanrijd- en struikelgevaar. Met als doelstelling het verhogen van de veiligheid op de bouwplaats tezamen met een wens voor innovatie, bleek Locator One de ideale toepassing voor het project. “Welke voordelen het toepassen van de Locater One zou gaan opleveren wisten we een jaar geleden bij de start van het project nog niet exact, maar we waren op zoek naar innovatieve en meer veilige meetmethoden. We hebben met elkaar geïnvesteerd in dit concept, omdat we er in geloofden. Nu in de realisatiefase zien we wat het oplevert!”, vertelt Pieter van Dueren den Hollander, disciplineleider Geodesie Heijmans.

Richtlijn Geodesie en SODAQ hebben drie jaar gewerkt aan de ontwikkeling van de Locator One. Ze hebben hiervoor zelfs een apart bedrijf voor opgericht: Basetime. “De naam Basetime is een samenvoeging van baseline en time, de twee factoren die de basis vormen van onze betrouwbare precisiemetingen”, legt Robbert Woltering van SODAQ uit. “Basetime levert nauwkeurige,  betrouwbare en veilig ingewonnen data op ieder gewenst tijdstip. Hiermee kunnen we de opdrachtgever feitelijk ontzorgen door de gehele zakbaakmonitoring uit handen te nemen en specifiek naar wens afgestemde data op het bureau van de geotechnisch specialist af te leveren”, aldus Martijn Arkesteijn van Richtlijn Geodesie. “De Locator One devices zijn te koop, te huur of te leasen.”

Voor wie deze dagen op het traject Gorinchem-Waardenburg loopt, fietst of met de auto rijdt, kan de Locator One zien. In totaal worden 210 van deze meetapparaten geplaatst op meer dan 300 zakbakens. Maar hoe werkt het systeem? Er worden stalen buizen met een exacte lengte van twee meter, met aan de onderzijde een vlakke stalen plaat (de voetplaat) van ongeveer 70 bij 70 centimeter, op het oorspronkelijke maaiveld geplaatst. Aan de onderzijde van deze plaat zit ook een stuk buis die in de grond geduwd wordt, zodat het geheel stabiel staat. Deze constructie wordt een zakbaak genoemd en heeft als doel de verwachte inklinking en zetting als gevolg van de verhoging van de dijk te kunnen meten. Voordat de werkzaamheden van start gaan, zijn er op de dijk allerlei proeven en sonderingen gedaan, die inzicht geven in de ondergrondse aardlagen.  Op basis hiervan heeft de geotechnisch ingenieur sterkteberekeningen kunnen uitvoeren, waarmee de verwachte zettingen en deformaties berekend zijn. Hoe betrouwbaarder de metingen uitgevoerd kunnen worden, hoe beter de voorspelling getoetst kan worden en hoe meer zekerheid de opdrachtgever krijgt over de kwaliteit van de dijk.

Bovenop de zakbaak wordt een Locator One gemonteerd om automatisch de hoogte van de voetplaat en daarmee het oorspronkelijke maaiveld, te bepalen. Nadat het systeem is geïnstalleerd en de eerste metingen zijn uitgevoerd, kan de aannemer beginnen met het aanbrengen van extra grond en zand. De Locator One meet dagelijks de verticale beweging van het oorspronkelijke maaiveld, evenals het niveau en de dikte van de toegevoegde grondlagen. Dit laatste gebeurt door een geijkte radarsensor die de afstand meet van de Locator One tot aan de bovenzijde van de aangebrachte zand/grondlagen. De geautomatiseerde sensor meet de exacte positie van de zakbaak met een nauwkeurigheid van maximaal 5 millimeter in de Z-richting en 3 millimeter in de X-Y-richting. De Locator One garandeert een hoge precisie en 95 procent resultaat, waardoor minimaal 95 procent van de geplande metingen tot betrouwbare data leiden.     

De ruwe meetgegevens worden ontvangen in de cloud-omgeving. Deze worden vervolgens in de Basetime rekenomgeving verwerkt tot betrouwbare coördinaten en overige informatie waar de afdeling geotechniek behoefte aan heeft.  Tot slot wordt de data middels een API gekoppeld aan het beheersysteem van de afdeling geotechniek, waarmee de geotechnici direct alle informatie vanachter hun bureau kunnen analyseren. Optioneel kan de data ook middels een dashboard gepresenteerd worden. Door de combinatie van nauwkeurige data op een vooraf gedefinieerd tijdstip, weet de geotechnisch ingenieur een meer betrouwbare voorspelling te geven van te verwachte zettingen en de resterende periode tot aan de stabilisatie. Hierdoor kan er winst behaald worden op de totale projectplanning en logistiek.

Naast nauwkeurigheid en voorspelbaarheid is veiligheid een derde belangrijk voordeel van deze innovatieve manier van meten. Waar normaal landmeters de metingen verrichten, wordt dit nu gedaan door de Locator One in het veld. Woltering: “De landmeters kunnen veel gerichter ingezet worden voor specialistische werkzaamheden waar de kennis en vaardigheden van de landmeter een meerwaarde hebben. Daarmee verminder je de aanwezigheid van mensen op de bouwterreinen. Deze vermindering van menselijke aanwezigheid verhoogt de veiligheid op een bouwplaats. Het is zelfs aangetoond dat met de inzet van de Locator One er 25 keer minder bewegingen zijn van mensen op een bouwplaats.” Arkesteijn vult aan: “Een bijkomend en daarmee vierde voordeel is dat je door vermindering van het aantal verkeersbewegingen ook minder CO₂-uitstoot hebt. De landmeter hoeft immers niet meer met de auto van en naar de verschillende meetlocaties te rijden, behalve als de zakbakens opgelengd moeten worden om ze weer boven de extra aangebrachte grondlagen te laten uitsteken. Bovendien is de Locator One voorzien van een zonnecel en supercapacitor, waardoor er geen vervuilende batterijen nodig zijn en het bijdraagt aan een vermindering van CO₂ tijdens de looptijd van het project. Tevens is het device zo ontworpen dat het altijd te repareren valt en niet bij de minste schade weggegooid hoeft te worden.”

De Locator One bewijst zijn meerwaarde niet alleen bij het monitoren van dijkverzwaringen, maar ook bij allerhande andere grondverplaatsingen, zoals bij bagger- en bouwterreinen. Het wordt ingezet door bouwbedrijven, maritieme bedrijven, geodetische en geotechnische ingenieurs en asset managers die zich bezighouden met object- en grondmonitoring.

Graaf Reinaldalliantie heeft innovatie hoog in het vaandel staan en draagt bij aan deze doelstelling middels het gebruik van de Locator One. De data wordt met de gewenste nauwkeurigheid ingewonnen op het afgesproken tijdstip, waardoor de geotechnisch specialisten een betrouwbaardere voorspelling van de zetting kunnen maken. Maar de grootste winst zit in een verhoging van de veiligheid en een significante reductie van de CO₂-uitstoot op het project.

Arkesteijn en Woltering zijn trots dat zij hun innovatie in kunnen zetten. ‘Het is een grote stap en we zijn trots op de samenwerking binnen dit project. We hebben allemaal passie voor land en water en versterken elkaar op deze manier. Samen kunnen we de grote ambitie waarmaken om alle Nederlandse dijken toekomstbestendig te maken.’