Plastic damwand voor dijken

De uitdaging is groot: tweeduizend kilometer Nederlandse dijk voldoet op dit moment niet aan de nieuwste veiligheidseisen. Zeker vijfhonderd van deze tweeduizend kilometer dijk is gevoelig voor het verschijnsel piping. Daarbij kan een dijk plotseling instorten, doordat er water onderdoor stroomt. In een groot deel van Nederland, uitgezonderd de Randstad en het noorden, bevat de bodem namelijk een zandlaag die kan wegspoelen. Als grondwater vanaf de landzijde onder de dijk doorstroomt, neemt het water korrels uit de zandlaag mee richting de rivier. Zo ontstaat een tunneltje onder de dijk, waardoor rivierwater terug het land in kan stromen. Wordt de geul te groot, dan raakt de dijk instabiel en zakt deze in.

Damwanden kunnen dit voorkomen: deze stalen platen houden water tegen en zorgen er onder meer voor dat een dijk niet meer zomaar kan instorten. Maar versterking op deze manier is kostbaar: de prijs van staal voor de damwanden is de afgelopen jaren sterk gestegen. Het totale budget dat de overheid gaat uitgeven aan de dijkversterkingen is inmiddels opgelopen van 12 tot zeker 24 miljard euro. In Zwolle is vorig jaar de duurste dijkversterking met damwanden van Nederland opgeleverd: 300 miljoen euro voor een dijklengte van 7,5 kilometer. De versteviging moest in een dichtbebouwd landschap worden ingepast, wat de prijs ook verder opdreef.

Kunststof kozijnen

Om de wanden in de grond aan te brengen, zijn zware machines nodig. Niet elk stuk dijk is daarop berekend. Bovendien zorgen de machines voor overlast voor omwonenden en schade aan kwetsbare natuur. Ook het aanleggen van een extra stuk dijk, een zogenoemde steunberm, als maatregel tegen piping is niet ideaal: daarvoor is fors extra ruimte nodig, die er vanwege bebouwing langs de dijk niet altijd is.

Dé oplossing? Een vervanging voor een damwand gemaakt van plastic. “Doordat deze schermen een stuk lichter zijn dan de stalen wanden, kunnen we ook lichtere machines gebruiken om ze te plaatsen”, zegt Vasco Veenbergen, specialist geotechniek en waterveiligheid bij ingenieursbureau ABT. Dat maakt de schermen niet alleen tot de helft goedkoper dan stalen damwanden, maar ze leveren ook een CO₂-besparing tot negentig procent op, voornamelijk in de productie. Het filterscherm wordt namelijk gemaakt van gerecyclede kunststof kozijnen.

Eén van de projecten waar plastic damwanden worden gebruikt, ligt aan de Lek onder Utrecht, tussen Schoonhoven en Amerongen. Daar wordt in opdracht van het Hoogreemraadschap de Stichtse Rijnlanden tot 2029 zo’n vijftig kilometer aan dijk versterkt. In een proefproject is afgelopen mei de eerste achthonderd meter voorzien van de pvc-filterschermen.

Geotextiel

Het basisidee voor een wand van pvc-plastic in plaats van staal bestond al jaren, vertelt Veenbergen. “Ze werden al gebruikt als damwand in bijvoorbeeld jachthavens, maar nog niet om piping tegen te gaan. Dat idee bestond al wel bij de leverancier van het scherm, maar die had de kennis niet in huis om daarmee verder te gaan.” Veenbergen en de andere partners die aan het filterscherm werken, hebben die kennis wel.

In tegenstelling tot bij stalen damwanden, die zowel zand als het grondwater tot meters diep in de bodem tegenhouden, kozen Veenbergen en zijn collega’s ervoor om alleen het zand tegen te houden: de damwand werd geen dichte wand, maar een soort filter. Sleufjes van 0,5 millimeter breed in de wand laten water wel door, maar zand niet. “Daarmee kan het grondwater vrij stromen, terwijl het zand op zijn plek blijft”, legt Veenbergen uit. Dat minimaliseert het risico op piping, waarbij zand wegspoelt.

Het idee is niet volledig nieuw: al sinds 2014 vinden er experimenten plaats met zogeheten geotextiel. Dit lichtere doek gaat piping eveneens tegen, maar neemt minder ruimte in beslag dan de stalen damwanden, is goedkoper en sneller te installeren. Het doek wordt in een smalle sleuf in de grond gebracht. Toch kent ook het geotextiel zijn beperkingen. “Het kan tot een diepte van zes meter worden ingebracht, terwijl het filterscherm momenteel tot een diepte van tien meter is te gebruiken”, aldus Veenbergen. “Bovendien kunnen we met het scherm beter de laag volgen waarin piping voorkomt, door te variëren met de lengte van het scherm.”

Potloodpunt

Veenbergen en zijn collega’s schreven zich met hun voorstel in bij de aanbesteding van het project aan de Lekdijk. Het waterschap dat de Lekdijk beheert, reageerde enthousiast en ze konden aan de slag. Toch ging niet alles meteen soepel. De pvc-schermen waarop het filterscherm is gebaseerd, werden tot ‘slechts’ vier meter diep de bodem in getrild, genoeg voor in jachthavens. Maar om piping tegen te gaan moet de wand tot in een diepere zandlaag komen, vaak op vijf tot acht meter diepte. “Die sprong naar acht meter was wel een uitdaging”, zegt Veenbergen. “Als we met een machine het scherm gewoon acht meter de grond in zouden trillen, vliegen de stukken pvc in het rond.” En dus werd op de breedste stukken van het profiel, dat de vorm heeft van een honingraat, een metalen ‘potloodpunt’ gezet. “Daarmee ging het soepel. De stalen punt werkte als een sneeuwschuiver en het scherm zakt er zo achteraan.”

Een volgende stap is om de schermen tot op een diepte van tien tot elf meter te kunnen aanbrengen, zegt Kees Scheer, projectleider van de dijkversterking en werkzaam voor bouwbedrijf Mourik. “Dan heb je 95 procent van alle dijken in Nederland wel gecoverd, want dieper dan dat komt geen piping voor.”

Terugverdienen

Nu is het nog zaak op te schalen. “Onze producent in Hardenberg maakte al de dichte schermen en heeft nu een geautomatiseerde fabriekslijn gemaakt om de sleufjes in de schermen aan te brengen. Als we willen, kan de producent nog een tweede lijn opzetten. Voor de zeker vijfhonderd kilometer dijken die nog tegen piping beschermd moeten worden, zijn er dus geen beperkingen.”

Toch zal er ook concurrentie ontstaan, verwacht Scheer. De ontwerprichtlijn is vrij beschikbaar, een eis vanuit het waterschap bij de start van het project. En dus kan iedereen die dat wil, ook een filterscherm gaan bouwen zoals dat bij de Lekdijk wordt toegepast. Begrijpelijk, vindt hij. “Er is gemeenschapsgeld geïnvesteerd in dit project en dat moet terugverdiend worden door overal piping aan te kunnen pakken.” Scheer is niet bang dat ‘hun’ filterscherm te veel onder concurrentie zal leiden. “Wij hebben natuurlijk wel een voorsprong qua ontwikkeling”. En het is ook goed dat er concurrentie zal ontstaan, benadrukt collega Veenbergen. “Dat versnelt alleen maar de innovatie. De opgave blijft immens: er moeten gewoon honderden kilometers aan dijk verstevigd worden.”

Positief teken

Bas Jonkman, hoogleraar integrale waterbouwkunde aan de TU Delft en niet betrokken bij het filterscherm, is positief. “De kosten voor dijkversterking rijzen de pan uit. Meer dan de helft van het budget gaat op aan het omgevingsproces en milieustudies bij de aanleg. Dat houd je, maar dit scherm is wel een stuk lichter en dat scheelt flink in de bouwkosten.” Een positief teken is ook dat waterschappen al met dit scherm aan de gang willen, zegt hij. “Waterschappen zijn behoudend. Ze willen zeker weten dat de dijktechnieken die ze gebruiken, veilig zijn. Maar het lijkt erg positief dat ze dit scherm willen gebruiken.”

Toch moet de tijd nog uitwijzen of het scherm echt doet wat het belooft, zegt Jonkman. “Een grote factor bij het ontstaan van piping zit in hoe de ondergrond zich gedraagt. Ook als je zo’n filterscherm aanbrengt, zou je het liefste monitoren of het scherm inderdaad goed zand tegenhoudt. Maar als je dit scherm netjes aanbrengt, kun je er volgens mij van uitgaan dat het net als een damwand werkt.”