Conditietest voor stenen dijken

Een klein Deltaresteam reisde af naar de buurt van Waarde, voor onderzoek naar de conditie van de stenen bekleding van de dijk aan de Westerschelde. Eerst onderwierpen ze de steenzetting aan een gesimuleerde storm, door de kleine kiezelsteentjes tussen de grote stenen uit te laten spoelen. Op een zonnige nazomerdag volgde het tweede deel: de sterkte en klemming van de steenzetting bepalen door aan ‘setjes’ stenen te trekken.

Deltares-onderzoeker Nova Huppes en haar collega’s Tijl Wijnants en modeltechnicus Danny van Doeveren deden dit op plekken waar de dijkinspecteurs van Waterschap Scheldestromen afwijkingen zagen. “Je ziet platte stenen, maar dit zijn betonnen zuilen van soms wel een halve meter, aangebracht op een ondergrond van steenslag”, vertelt Nova. “Het idee achter onze trekproef is dat als ze gemakkelijk omhoog komen, je een zwakke plek te pakken hebt. Is er meer trekkracht nodig, dan zitten de stenen nog stevig tegen elkaar aan en zijn ze goed ‘geklemd’. Dat is belangrijk om bestand te zijn tegen de golfkrachten tijdens een superstorm.” Doel van het Deltares-onderzoek is om verschillen in sterkte vast te leggen tussen een goed gezette steenzetting en een steenzetting met afwijkingen, zoals verzakte stenen of grote ruimte tussen de stenen.

Millimeters

Stenen uit de dijk trekken, hoe doe je dat? Met een zorgvuldig ontworpen hijsinstallatie in een driepoot tilden de onderzoekers drie steenzuilen tegelijk in stapjes omhoog, waarbij de kracht die nodig is in kilo’s is af te lezen aan een unster.

Met een waterpas en kruislijnlaser controleerden de onderzoekers of ze haaks op het talud tillen, met een rolmaat maten ze de afstand tussen de hijsbalk of evenaar en de stenen. Daarmee was op de millimeter nauwkeurig te zien hoeveel de stenen omhoog komen. Een camera filmde alle resultaten, voor het geval ze een meting mochten missen.

Terwijl Tijl de hijsinstallatie aanstuurde, noteerde Nova de metingen. Met de hand, “want een tablet is te snel leeg.” De kraanmachinist boorde de trekstaven in de stenen en sleep ze na de proef weer glad, “zodat er niemand over struikelt.” Zo verrichtten ze in drie dagen honderdvijftig metingen.

Schuin

Raymond Derksen van Waterschap Scheldestromen was vooraf nauw betrokken bij het opzetten van de proeven. “Er komt best wat bij kijken”, aldus Raymond. “Locaties kiezen, materiaal regelen, alle voorbereiding, de planning rondom het getij. En dan is de dijk ook nog op plekken dicht begroeid of glad.” Nova zag dat het karretje voor de meetapparatuur niet handig bleek op de schuine dijk. “Dat hoort bij veldwerk, dingen lopen altijd anders dan verwacht. Via Raymond mochten we gelukkig de hulp van diverse kraanmachinisten inroepen. Zij konden met een hijskraantje de driepoot verplaatsen.”

Sowieso handig dat Raymond meekeek bij de proeven, want “hij heeft meer kennis van de plek en de geschiedenis ervan”, aldus Nova. “Bovendien is het fijn om te merken dat Raymond zich net zo verantwoordelijk voelde voor het welslagen van ons veldwerk. Het waterschap stelde hun dijken beschikbaar en wist natuurlijk van tevoren niet of deze proeven zouden slagen.”

Kaartenhuis

Raymond houdt zich bij Scheldestromen al sinds 2003 bezig met alle met steen beklede zeeweringen. “Tussen 1996 en 2015 zijn alle dijken langs de Ooster- en Westerschelde en Noordzeekust versterkt en daarvoor ben ik volgens mij op elk stukje dijk geweest. Ik kon de plekken voor deze proeven uit mijn hoofd aanwijzen. Op een goed stuk liggen de stenen netjes tegen elkaar aan en zijn er nog voldoende kleine kiezelstenen omheen”, vertelt Raymond. “Zwakke plekken zijn die waar de kiezeltjes zijn weggespoeld en waar de stenen uitsteken of voorover hellen.”

De redenen daarvoor zijn verschillend, legt Raymond uit. “Soms ligt het aan de ligging van de dijk en de golfslag die daar is, aan de stabiliteit van de ondergrond of aan de aanleg. Je moet je bedenken dat het tij de werkzaamheden aan een dijk bemoeilijkt: de aannemers konden alleen bij laag water aan de slag en werkten daardoor onder enorme tijdsdruk. Dan kunnen sommige steenzuilen wat minder goed zijn aangedrukt. Als je ze eenmaal geplaatst hebt, haal je ze er niet meer uit. Dan zakt de hele steenzetting als een kaartenhuis in elkaar.”

Verwachting

De versterkingsoperatie die tot 2015 duurde, leverde het waterschap veel data op. “Al onze dijken hebben we ingemeten, van de dikte en lengte van de stenen zuilen tot aan de ondergrond”, aldus Raymond. “Deze informatie vullen we aan met waarnemingen tijdens onze dijkinspecties, we nemen als het ware ons veldwerk mee naar binnen. Op basis hiervan bepaalden we met Deltares de plekken voor de proeven. We verwachten dat je met de onderzoeksresultaten ook iets kunt zeggen over de sterkte van de steenzetting op andere plekken, zowel in Zeeland als in de rest van het land.”

Beter beschermd tegen overstromingen

Nova werkt bij Deltares aan verschillende onderzoeken rond waterveiligheid, omdat “de maatschappelijke waarde ervan zo evident is. Dijken beschermen ons.” Daarnaast is ze dol op complexe puzzels maken.

“We weten van al die kilo’s beton op deze dijken niet precies hoe het zich gedraagt. We hebben ooit bedacht dat deze manier van dijkbekleding goed werkt, maar wat de gevolgen zijn van hoe de natuur daarop inwerkt blijft altijd raadselachtig. Ik vind het heel interessant om dat uit te zoeken.”

Daar sluit Raymond zich bij aan. “Het leuke aan mijn werk is dat het nooit af is, je blijft altijd bezig. De meeste Zeeuwse dijken zijn na de Watersnoodramp in 1953 aangepakt tijdens de Deltawerken. In de jaren negentig van de vorige eeuw zijn de steenbekledingen versterkt tijdens project Zeeweringen. Nu worden ze weer getoetst en blijkt een kwart daarvan niet stabiel genoeg. Onze dijken liggen er al eeuwen en iedereen denkt dat ze af zijn, maar we weten ook heel veel niet. Doen ze wat ze moeten doen bij een storm die eens in de tienduizend jaar voorkomt? We hebben nog 25 jaar om alle dijken te versterken, want in 2050 moeten ze voldoen aan de nieuwe waterveiligheidsnormen.”

Keuzes

Meer kennis over de conditie van de dijken is daarbij bijzonder welkom, aldus Raymond. “De dijkversterkingen moeten ook betaalbaar blijven. We hebben in Zeeland relatief weinig inwoners ten opzichte van het aantal kilometer dijk dat moet worden versterkt. Daarbij is het vinden van voldoende personeel om het werk te doen ook een aandachtspunt. We moeten dus als waterschap goed kiezen waar we onze tijd en ons geld aan besteden. Als dit onderzoek aantoont dat sommige steenbekledingen nog prima in orde zijn, scheelt dat enorm in de kosten.”