Nieuwe proeven met heaveschermen bieden perspectief voor betrouwbaardere en doelmatigere dijkversterking. Een dijk kan er aan de buitenkant solide uitzien, terwijl zich onder de grond processen afspelen die de stabiliteit bedreigen. Waterschap Aa en Maas onderzoekt daarom samen met kennisinstituut Deltares hoe zogenoemde heaveschermen kunnen bijdragen aan veiligere dijken. Recente proeven laten veelbelovende resultaten zien.
Onzichtbare risico’s
Bij hoogwater kan water onder een dijk doorstromen en daarbij zandkorrels meevoeren. Hierdoor ontstaan ondergrondse kanaaltjes die steeds groter kunnen worden. Dit verschijnsel, bekend als piping, kan uiteindelijk leiden tot het bezwijken van een dijk. Een mogelijke oplossing is het plaatsen van een verticaal scherm diep in de grond. Zo’n scherm verlengt de stromingsweg van het water en helpt ondergrondse erosie te voorkomen. Bij heaveschermen speelt daarnaast het risico dat de opwaartse waterdruk zand omhoogdrukt, waardoor de grond zijn stabiliteit verliest. Dit verschijnsel wordt heave genoemd.
Slimmer ontwerpen, minder materiaal
Bij veel dijkversterkingen ontbreekt de ruimte voor traditionele oplossingen, zoals het aanleggen van een brede berm. Heaveschermen kunnen dan uitkomst bieden. Een belangrijke uitdaging is echter dat er nog geen eenduidige rekenmethode bestaat om de benodigde afmetingen vast te stellen. Daardoor worden bij het ontwerp vaak ruime veiligheidsmarges gehanteerd. Het gevolg kan zijn dat constructies groter worden uitgevoerd dan technisch noodzakelijk, met hogere kosten en extra materiaalgebruik. Het onderzoek van Aa en Maas en Deltares moet leiden tot betrouwbare rekenregels waarmee heaveschermen nauwkeuriger en doelmatiger kunnen worden ontworpen. Het project ontvangt hiervoor subsidie vanuit het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP).
Praktijkomstandigheden nagebootst
In de Geomodelhal van Deltares is een speciale proefopstelling gebouwd waarin de werking van heaveschermen onder verschillende omstandigheden wordt onderzocht. De nieuwste experimenten vinden plaats op grotere schaal en benaderen de werkelijke omstandigheden bij een dijk steeds beter. Met extra gewicht wordt de druk van bovenliggende grond nagebootst. Via grote buizen worden verschillende waterdrukken en stromingen gecreëerd. Eerdere proeven maakten met behulp van camera’s, sensoren en gekleurde vloeistof zichtbaar hoe water en zand zich ondergronds verplaatsen. De meest recente proeven zijn succesvol verlopen en leveren nieuwe inzichten op voor het verdere onderzoek.
Betrouwbaarheid vraagt om inzicht
Voor Maintenance en Asset Management onderstreept dit onderzoek het belang van inzicht in verborgen faalmechanismen. De technische staat van infrastructuur wordt immers niet uitsluitend bepaald door wat aan de buitenkant zichtbaar is. Door ondergrondse processen beter te begrijpen, kunnen risico’s nauwkeuriger worden beoordeeld en versterkingsmaatregelen gerichter worden ontworpen. Dat draagt bij aan de betrouwbaarheid, veiligheid en levensduur van vitale infrastructuur.