Spijkeren in de dijk

De Lekdijk bij Vianen krijgt op een unieke manier versterking. Niet met een berm of damwand, maar met 375 nagels van 18 meter lang.

Het Utrechtse stadje Vianen vanaf de Ringdijk aan de Lek. 250 meter van deze dijk (rechts op de foto) wordt dit jaar verstevigd met pinnen. Foto Rien Zilvold Foto Rien Zilvold

Je zou het niet denken als je op een mooie voorjaarsdag op de Ringdijk bij Vianen staat: deze dijk kan bezwijken. Bij hoog water in de Lek bestaat de kans dat een deel van het dijklichaam aan de landzijde naar beneden zakt. Als dat gebeurt, raakt de dijk waarschijnlijk zo verzwakt dat een dijkdoorbraak onvermijdelijk is en het Utrechtse vestingstadje onder water komt te staan. De onderkoelde technische term voor zo’n ongeluk is ‘binnenwaartse afschuiving’.

Sinds de dreigende overstromingen en evacuaties in 1995 is er veel meer onderzoek gedaan naar de stabiliteit van dijken. Er zijn rekenprogramma’s gemaakt om de weerstand van de dijk tegen afschuiven te berekenen. Met vergaande gevolgtrekkingen. Bij de laatste controle is gebleken dat 300 kilometer rivierdijk niet aan de eisen voldoet. Via het Hoogwaterbeschermingsprogramma worden op bijna negentig plaatsen in het land de dijken verbeterd.

Een van de probleemgevallen is de Ringdijk bij Vianen, een oude kleidijk. Deze dijk wordt de komende maanden bij wijze van proef op een unieke manier versterkt, op intiatief van de bedrijven BosKalis en Volker Staal. De dijk wordt vastgenageld met meterslange nagels. In het buitenland wordt het vernagelen van grond al langer toegepast om spoordijken en taluds van snelwegen te beschermen tegen afschuiven, maar de Ringdijk is de eerste keer dat de techniek in Nederland wordt beproefd. Bovendien is de techniek nooit eerder in een dijk toegepast, zegt projectleider Willem-Jan de Vos.

Binnenwaartse afschuiving treedt op als de dijk verzadigd is met water, vertelt Huub Verlouw van Waterschap Rivierenland. Als het water hoog tegen de dijk staat, stijgt ook het grondwaterpeil in en naast de dijk; de poriën tussen de gronddeeltjes (in dit geval klei) raken gevuld met water. Op een gegeven moment gaan ze als gevolg van de opwaartse druk zweven en verliezen ze hun verband. De dijk verliest zijn stabiliteit en een deel schuift af.

Wie binnenwaartse afschuiving wil voorkomen, legt gewoonlijk aan de landzijde een berm tegen de dijk aan. Bij de Ringdijk kan dat niet, omdat er binnendijks een archeologisch waardevol gebied ligt. Verlouw: „Daar heeft vroeger het Kasteel Batestein gestaan en de oude slotgracht ligt bijna tegen de dijk aan.” Het meest voor de hand liggende alternatief is dan een damwand. „Maar je kunt ook denken aan meer innovatieve oplossingen, zoals dijkvernageling.”

Volgens Huub de Bruijn van onderzoeksinstituut Deltares is het belangrijk om meer gereedschappen voor dijkversterking ter beschikking te hebben dan alleen het aanbrengen van grond of het plaatsen van damwandconstructies. „Voor het aanbrengen van extra grond is niet altijd ruimte. En een damwand is erg stijf, ten opzichte van grond. Daardoor vangt die alle belasting van de waterkering op, en draagt de sterkte van de dijk zelf niet veel meer bij. Dat betekent dat de damwand heel zwaar uitgevoerd moet worden. Een meer flexibele constructie, zoals bij dijkvernageling, lijkt efficiënter en daarmee goedkoper. Want dan gebruik je de dijk nog steeds voor zijn oorspronkelijke functie, namelijk waterkering, maar je versterkt hem met nagels.”

Hoogwaterseizoen

In de Ringdijk bij Vianen worden de komende maanden drie rijen nagels boven elkaar geplaatst over een lengte van 250 meter – in totaal zo’n 375 nagels, elk 18 meter lang. Met computermodellen is berekend waar de nagels moeten komen. Eind deze maand worden de eerste (test)nagels geplaatst. Om te kijken of alle sommen kloppen, wordt er aan getrokken tot ze kapot zijn. Als het allemaal klopt, worden de komende maanden alle 375 nagels geplaatst, zodat de dijk voor het hoogwaterseizoen weer de gewenste stabiliteit heeft.

De nagels worden vastgezet met een plug van grout. Grout is een pap van cement en water die doordringt in de holtes en poriën van het dijklichaam en daar verhardt.

De Vos legt uit: „Vanaf het binnentalud boren we een gat in de dijk diagonaal naar beneden. Met de boor gaat een 18 meter lange nagel het boorgat in. Die nagel is een holle, driehoekige buis met een doorsnede van 6 centimeter, gemaakt van versterkte kunststof. Terwijl de boor wordt teruggetrokken, vullen we de boorholte met het grout. Uiteindelijk heb je een nagel met een kern van kunststof en een schil van grout. De kern zorgt voor het opvangen van de afschuifkrachten, het grout zorgt voor een goede hechting met de grond in de dijk.”

Het voordeel van deze aanpak is dat die geen extra ruimte vraagt – de dijk blijft precies hetzelfde – en dat die weinig of geen hinder oplevert. Verlouw van Waterschap Rivierenland: „Er is geen groot materieel nodig, het werk duurt relatief kort en er is geen overlast van trillingen of geluid. En als de normen veranderen, waardoor extra sterkte nodig is, dan kunnen we eenvoudig meer nagels laten aanbrengen.”

Dijkstabilisator

In Purmerend wordt tegelijkertijd een tweede techniek getest die moet voorkomen dat een dijk afschuift. De uitvinder is Jos Karsten, directeur van aannemersbedrijf JLD Contracting uit Edam. Zijn systeem lijkt op de dijknagel, maar de werking is anders, zegt Karsten: „Bij dijkvernageling doen de dijknagels hun werk als de dijk dreigt te gaan afschuiven: dan vangen ze de afschuifkrachten op. Onze dijkstabilisator voorkómt dat die krachten ontstaan.”

De dijkstabilisator bestaat ook uit een meterslange nagel van versterkte kunststof. JLD heeft een machine ontwikkeld waarmee de nagel door de dijk heen wordt gedrukt naar de onderliggende stabiele zandlaag. Sinds begin deze maand wordt de dijkstabilisator beproefd in een proefdijkje bij Purmerend van 80 meter lang en 1,40 meter hoog. Daarbij worden verzwaarde containers op de met water verzadigde proefdijk gezet tot de dijk het begeeft.

Het verschil tussen beide systemen zit hem in de manier waarop de afschuifkrachten worden gecompenseerd. Bij dijkvernageling wordt er als het ware een rooster in de dijk gemaakt. Mocht de grondmassa willen gaan schuiven, dan wordt die tegengehouden door dat rooster.

Bij de dijkstabilisator wordt een rooster aangebracht van kunststof nagels, maar dan verankerd in de zandlaag. Het deel van het dijklichaam dat af kan schuiven, wordt via ‘voorspanning’ op zijn plaats gehouden. Aan het uiteinde van de nagel bevindt zich een klapanker dat bij het bereiken van de zandlaag uitklapt en de nagel aan één kant vast zet. Aan de andere kant, het talud van de dijk, wordt de nagel strak getrokken en vastgezet met een kopplaat. Die spanning voorkomt dat de dijk vervormt.

Volgens Huub de Bruijn van Deltares ontlopen beide systemen elkaar niet veel als het gaat om functionaliteit en toepassingsgebied. „Het zijn concurrerende technieken voor plaatsen waar de dijk verstevigd moet worden en geen ruimte is om extra grond aan te brengen.” Deltares is bij beide projecten betrokken om de kwaliteit van het onderzoek te waarborgen. Later dit jaar volgt een beoordeling door het Expertisenetwerk Waterveiligheid (ENW). Als het allemaal werkt zoals bedacht, kunnen beide technieken worden gebruikt.