Dijkverbetering te Nieuw Lekkerland

Grondverbetering door middel van diepe grondstabilisatie, droog

In het kader van “Ruimte voor de rivieren” wordt gezocht naar dijkverbeteringsmethoden die enerzijds zorgen voor een betere stabiliteit maar anderszijds het aanzien van de dijk onveranderd laten. Hiertoe is een pilot uitgevoerd voor droge Mixed-In-Place, een methode die aan deze eisen lijkt te voldoen. 

Projectomschrijving

Machine in actie
Machine in actie

In het kader van “ruimte voor de rivieren” is in 2001 in het kader van “ruimte voor de rivieren” het INSIDE project gestart. Dit had tot doel nieuwe dijkverbetering-technieken te ontwikkelen waarbij de bestaande dijkbebouwing en het landschap zoveel mogelijk ongemoeid moest worden gelaten.

Het INSIDE project heeft in 2004 geleid tot een praktijkproef in Lekkerkerk waarna het als volwaardige dijkverbeteringtechniek werd gezien. Begin 2009 is het consortium, dat ook de praktijkproef in Lekkerkerk heeft uitgevoerd, bestaande uit Keller Funderingstechnieken BV, Hakkers Werkendam BV en Royal Haskoning, verzocht een pilot in droge Mixed-in-Place uit te voeren. Het betrof een dijkvak in bebouwde omgeving dat hoognodig aan verbetering toe was.

Concept

Het concept van de dijkverbetering bestaat uit het maken van blokken. Een blok bestaat uit meerdere rijen kolommen haaks op de dijk (“panelen”) die zodanig dicht op elkaar gemaakt worden dat ze één geheel vormen. Afhankelijk van de bodemsoort kan de hoeveelheid binder worden geoptimaliseerd. De grootte, lengte en schuinte van de blokken is geoptimaliseerd middels Mstab en Plaxis berekeningen. De onderkant van het blok steekt enige meters in pleistocene zand. De hoeveelheid grondverbetering is in hoge mate afhankelijk van de aanwezige veiligheid en de gewenste veiligheid na verbetering. Naarmate dat deze dichter bij elkaar liggen is de hoeveelheid kolommen per meter dijk uiteraard kleiner. In geval van de aanwezigheid van bebouwing, kan ter hoogte van de bebouwing een verbetering achterwege worden gelaten waarbij deze aan weerszijde van de bebouwing gecompenseerd kan worden.

Droge Mixed-In-Place in uitvoering
Droge Mixed-In-Place in uitvoering

Uitvoering

Ondanks het feit dat het een volwaardige dijkverbeteringtechniek is, is er nog weinig ervaring aangaande de optredende vervormingen in de directe omgeving en de invloed daarvan op belendingen. Derhalve is het projekt ingestoken als pilot en is een uitgebreid monitorings-programma opgezet bestaande uit hellingmetingen, automatische vervormings-metingen, waterspanningsmetingen, etc. Nadat de monitoring geïnstalleerd was, is gestart met de uitvoering. Hierbij zijn in eerste instantie de oneven rijen gemaakt en de volgende dag of later, de tussenliggende rijen kolommen uitgevoerd. De panelen zijn gestaffeld aangebracht, de tussenliggende panelen zijn korter uitgevoerd. De kolommen zijn uitgevoerd met een standaard mixing tool van 0,6 m diameter met 6 “paddles”. Op basis van de een vooraf vastgelegde mengintensiteit wordt automatisch de juiste treksnelheid gehanteerd. De helling van de kolommen bedroeg 3:1 (~ 71,5 graden). In combinatie met het lage inboornivo in de teen van het talud, bedroeg de reikwijdte van de betreffende machine vanaf de rupsen ca. 7,5 m. Door middel van draglineschotten op de kruin van de dijk werd de stabiliteit van de kraan verzekerd.

Tijdens de uitvoering zijn continue de vervormingen van naastgelegen belendingen gevolgd ten einde schade te vermijden. Aangezien met de toepassing van droge MIP in de directe omgeving van belendingen geen ervaring was, is hier zeer scherp op toegezien en is dit leidend geweest tijdens de uitvoering. Voorafgaand aan de werkzaamheden waren overleg- en stopcriteria vastgelegd die gedurende de uitvoering zijn gerespecteerd.

Kwaliteitscontrole

Het productieproces is vergaand geautomatiseerd en wordt gecontroleerd en eventueel aangepast door de machinist. Tijdens de uitvoering van de kolommen worden naast de projectgegeven, alle relevante parameters (treksnelheid, draaisnelheid, hoeveelheid binder etc.) automatisch geregistreerd.

Voorlopige conclusies

Alle vooraf geformuleerde onderzoeksvragen zijn grotendeels in positieve zin beantwoord. Op dit moment wordt nog laboratoriumonderzoek uitgevoerd en worden de data nader geanalyseerd. Tijdens de uitvoering is echter reeds vastgesteld dat de invloed op belendingen groter was dan op voorhand was ingeschat. Ook aanvullende maatregelen hebben hier niet tot een noemenswaardige reductie van de vervormingen geleid zodat dit aspect nog de nodige zorg verdient.

Droge Mixed-In-Place techniek

Versterkingsprincipe met droge Mixed-In-Place
Versterkingsprincipe met droge Mixed-In-Place

Mixed-In-Place is een verzamelnaam voor technieken waarbij in situ, de grond met een bindmiddel wordt vermengd. Er is echter een groot verschil tussen de “natte” en “droge” methode. Bij de natte MIP wordt vooraf in een menginstallatie het bindmiddel met water aangemaakt en wordt grout vloeibaar verpompt. De natte methode kan met één tot drie avegaars worden toegepast waarbij tijdens het boren en trekken groutsuspensie wordt ingebracht. Hierbij vindt enige uitwisseling in verticale zin plaats en ontstaat een homogene vloeibare kolom. De methode is bij uitstek geschikt voor het maken van schermen, bijvoorbeeld als onderloopsheidscherm bij dijkverplaatsingen.

Bij de droge MIP wordt het droge bindmiddel vanuit een tank via slangen en de boorstang in de grond geblazen. Tijdens het op diepte brengen wordt de injectie opening open gehouden met lucht en wordt de grond voor de eerste keer geroerd. Nadat de boorstang op diepte is gebracht, wordt, al draaiend en trekkend, de gewenste hoeveelheid bindmiddel ingebracht. Vervolgens reageert het aanwezige water met het ingebrachte bindmiddel en ontstaat na verloop van tijd een verharde kolom.

De methode wordt veel toegepast in Scandinavie, voornamelijk ter reductie van zettingen bij de aanleg van grondlichamen voor wegen en spoorwegen. In dit project wordt het gebruikt voor het verbeteren van de stabiliteit van de dijk. Doorslaggevende voordelen van de droge ten opzichte van natte MIP in dit type werk zijn de reikwijdte van de machine waardoor vanaf de dijk gewerkt kan worden en het feit dat er veel minder retourvloeistof wordt geproduceerd.