Achtergrond

Stabiel kunstwerk dankzij innovatieve betonblokken


Vier jaar renoveren van de Afsluitdijk

Branche: Baggeren | Auteur: Ronald van Bochove | Publicatiedatum:

Begin 2019, op 1 april, is gestart met de renovatie van de Afsluitdijk. De 87 jaar oude Afsluitdijk voldoet niet aan de nieuwe eisen voor de waterveiligheid. Het kunstwerk naar het plan van Cornelis Lely wordt twee meter hoger en robuust. Bestand tegen stormen en hoog water zoals we dat eens in de 10.000 jaar kunnen verwachten. Bijzonder gevormde betonblokken beschermen ons straks tegen het zoute water van de Waddenzee. Samen met tal van andere innovaties is de Afsluitdijk vanaf 2023 opnieuw een waterbouwkundig hoogstandje waar we trots op kunnen zijn.

Levvel, een bouwconsortium dat wordt gevormd door Van Oord (in samenwerking met Aberdeen Standard Investments), BAM (in samenwerking met PGGM) en Rebel (in samenwerking met EPICo), won de door Rijkswaterstaat in 2017 uitgeschreven tender. Levvel ontwierp de versterking van de Afsluitdijk, zal hem in vier jaar bouwen, financieren en gedurende 25 jaar onderhouden. Het consortium begrootte het project op 550 miljoen euro. 

Levvel maakt onder meer gebruik van bijzonder vormgegeven betonblokken die de dijk over haar 32 km, van Noord Holland bij Den Oever tot het Friese vasteland bij Kornwerderzand, zullen versterken. Mark Klein Breteler, dijkspecialist kustwerken van Deltares: “In de overeenkomst met Rijkswaterstaat is veel vrijheid voor innovaties in het ontwerp gelaten. Maar wel moeten de voorstellen uitvoerig worden getest in de Deltagoot bij Deltares. Een opstelling die in schaal 1 op 3 (eigenlijk 2,95, RB) de golven nabootst die je in de Waddenzee kunt verwachten.”

Het in de goot aangebrachte nieuwe dijkvlak moet stabiel blijven en mag maar een golfoverslag van 10 liter per seconde per meter toestaan. “Hoewel de proefopstelling met een lengte van 300 m, een diepte van 9,5 m en een breedte van 5 m imposant groot is, is het dijkvlak opgebouwd uit blokken die een derde kleiner zijn en dus 27 keer zo licht. Dat maakte het behapbaar. We konden hier uitgebreid testen met golven van verschillende hoogten in verschillende frequenties. We weten zeer goed hoe de Waddenzee zich gedraagt en gaan uit van extreme situaties die zich eens in de 10.000 jaar kunnen voordoen.”

Meer of minder blokken

Het deel van de Afsluitdijk tussen Kornwerderzand en de Friese kust wordt minder zwaar belast door de kracht van het water. Daar is een lichtere constructie ontworpen bestaande uit Quattroblocks van Holcim. Het overige deel van de dijk wordt zwaarder belast. Hier wordt het ondertalud van de dijk versterkt met speciaal voor de Afsluitdijk ontwikkelde Levvel-blocs. Naar de kust van Noord Holland wordt die laag betonblokken iets minder hoog. Aan de bovenzijde komen Quattroblocks die, door deze afwisselend in hoge en lage rijen te plaatsen, ook een golfbrekende werking hebben.

De Deltagoot vervulde een belangrijke rol bij het beslissen over de opbouw van de nieuwe dijk aan de noordzijde. Klein Breteler: “Als Deltares deden wij als onafhankelijke partij de tests voor Levvel en vervulden we naar Rijkswaterstaat een informerende rol – en een ondersteunende rol naar Levvel – om gezamenlijk te komen tot de beste oplossing met het juiste veiligheidsniveau op de meest kostenefficiënte methode.”

Nieuwe vormen van verdediging

Holcim Coastal uit Alphen a/d Rijn levert voor met name de hoger gelegen delen van de nieuwe Afsluitdijk het onlangs ontwikkelde Basalton Quattroblock. In totaal zal hiermee circa 700.000 vierkante meter worden bekleed. Dit materiaal voor steenzetting is een verdere ontwikkeling van de Basalton-zuil. De tests in de Deltagoot gaven aan dat het Quattroblock 40 procent stabieler is dan de Basalton-zuil. Hierdoor kan een relatief lage zuilhoogte worden aangehouden in het ontwerp. Dat levert onder meer grote voordelen op voor wat betreft duurzaamheid, kosten en uitvoerbaarheid. Door het afwisselende gebruik van lage en hoge zuilen ontstaan er ribbels op de dijk, zodat de golfoverslag wordt verminderd en de kruinhoogte relatief laag kan blijven. De betonzuilen worden geproduceerd in Alphen a/d Rijn en per schip naar de Afsluitdijk vervoerd.

‘Nu bouwen we een stabiele constructie voor de hele levensduur van het project met maar één laag betonblokken’

Aan de onderzijde van de nieuwe Afsluitdijk komen Levvel-blocs. Dit blok draagt op de Afsluitdijk de naam Levvel-bloc – verwijzend naar de naam van het consortium – en wordt daarbuiten gebruikt onder de naam XblocPlus – verwijzend naar het Xbloc waaruit het blok is doorontwikkeld.

Deze ontwikkeling vond plaats bij het BAM Infra onderdeel Delta Marine Consultants (DMC). Pieter Bakker, Global Manager Xbloc bij DMC: “Het Xbloc wordt al vijftien jaar wereldwijd met succes toegepast. Het XblocPlus borduurt voort op de opgedane ervaring en is ontstaan vanuit de wens om nog effectiever en veiliger te bouwen en met minder blokken toch een stabiele structuur te krijgen. Ook is er een sterke wens van zowel de opdrachtgevers als de aannemers om blokken in een patroon te leggen.”

Eén laag betonblokken

Dankzij dit patroon van blokken wordt veel materiaal bespaard. Bakker: “De blokken zijn zo ontwikkeld dat je één laag legt. In de vorige eeuw, toen CO2 nog niet hoog op de agenda stond, werden vaak blokken in twee lagen aangebracht. Als er schade optrad had je altijd nog een tweede laag. Nu bouwen we een stabiele constructie voor de hele levensduur van het project met maar één laag betonblokken door het toepassen van slimmere blokvormen.”

De 75.000 blokken die tegen de dijk worden gelegd zijn 1,13 m hoog, 2,3 m breed en 2,8 m diep en wegen per stuk 6500 kilo. De blokken zijn gemaakt van massief beton, zonder wapening.  Toch is dit een enorme besparing ten opzicht van een traditioneler bouwwijze; op de Afsluitdijk levert het een besparing van zeker 56 procent beton of 40.000 ton CO2 op. En dat is een voorname reden waarom het consortium Levvel de aanbesteding toegewezen kreeg.

‘Het strakke lijnenspel dat de nieuwe blokken oplevert, moet het nieuwe gezicht worden voor Lely’s kunstwerk’

De bijzondere vorm van het blok ontstond uit het in 2001 ontwikkelde Xbloc. Bakker: “Drie jaar lang is gewerkt aan de ontwikkeling van deze nieuwe vorm, door steeds weer materiaal weg te snijden en testen te doen. Hier bij BAM hebben we een eigen testgoot voor golfbrekers – schaal 1 op 40  of 1 op 60 ­– en werken we met blokjes van 50 gram. Dat gaat voor golfbrekers heel goed. Voor dijken is het wel van belang te testen met een schaal van 1 op 3.”

Vorm van een vogel

Drie jaar testen en verbeteren leverde een stabiele vorm op die die test in de Deltagoot goed doorstond. “We refereren bij de beschrijving van de vorm naar een vogel. Het blok heeft een snavel die naar de zee wijst, een staart naar boven en twee vleugels. De blokken vallen als dakpannen over elkaar. De snavel ligt op de vleugels van twee ondergelegen blokken. De blokken grijpen stevig in elkaar maar door de vele open ruimten kunnen golven hun energie goed kwijt en vindt er geen drukopbouw plaats.”

Met een gat in het midden zijn de blokken gemakkelijk te plaatsen. Het nieuwe blok kent een snelle en efficiëntere bouwmethode die ook veiliger is, omdat er niemand meer bij hoeft te staan tijdens het plaatsen. Het strakke lijnenspel dat de nieuwe blokken oplevert is precies wat Rijkswaterstaat wenste als het nieuwe gezicht voor Lely’s werk.

De speciaal voor de renovatie ontwikkelde blokken hebben de vorm van een vogel. Foto: Guus Schoonewille

Onderwerpen
Deel deze pagina
Innovaties Afsluitdijk

De renovatie van de Afsluitdijk omvat meer dan alleen het versterken van de zeedijk.

Vismigratie. Eén van de meest opvallende innovaties is het toevoegen van een permanente opening in de dijk, bij Kornwerderzand aan de oostelijke Friese zijde, voor de migratie van vissen. Veel vissoorten, zoals de paling en de zalm, brengen een deel van hun leven door in zoet én zout water. De Vismigratierivier is een slingerende vispassage van vier kilometer lang die is bedoeld voor grote en kleine trekvissen. Er is ook een route voor minder sterke zwemmers. De bedoeling is dat vispopulatie zich zal herstellen. Dan profiteren ook andere dieren, zoals vele vogelsoorten, die voor hun voedsel afhankelijk zijn van vis. Levvel maakt hiervoor het gat in de dijk, met een waterkering van met vezel versterkte kunststof.

Pompen en spuien. Om voldoende water te kunnen afvoeren uit het IJsselmeer, is pompen noodzakelijk. Om dit zo veel mogelijk te beperken, bouwt Level in Den Oever naast twee gemalen ook acht nieuwe spuikokers op de tusseneilanden. Het project omvat verder het versterken van 25 spuisluizen. De bouwkosten van gemalen en spuien zijn hoger dan bij een oplossing met alleen gemalen. Maar door heel weinig te pompen, is er ook veel minder onderhoud nodig en is het energieverbruik veel lager.

Energie. Aan de Noord-Hollandse kant bij Den Oever komt een veld zonnepanelen dat het complete energieverbruik van de dijk compenseert. Dat veld is 2,7 ha groot: slechts 10 procent van de oppervlakte die hiervoor beschikbaar is gesteld, door de slimme combinatie van spuien en pompen  Er komt ook een proef met drijvende zonnepanelen.

Bredere vluchtstrook. Door een nieuw type geleiderail zal de middenberm van de A7 over de dijk smaller worden.  Er is dan ruimte voor een bredere vluchtstrook zonder de dijk te verbreden. Hulpvoertuigen bij incidenten kunnen over de vluchtstrook rijden. De weg hoeft dan veel minder vaak afgesloten te worden. Ook kan het onderhoud grotendeels vanaf deze vluchtstrook plaatsvinden. Dat scheelt in de toekomst veel verkeershinder.

Nieuw fietspad. Delen van het fietspad zijn afgesloten om de veiligheid van zowel fietsers als de mensen die aan het werk zijn te kunnen garanderen. De komende jaren pendelen fietsbussen en mag er slechts op enkele dagen over de hele dijk worden gefietst. In de nieuwe situatie is er aan de Waddenzee kant over de hele lengte van de dijk een nieuw fietspad waarmee de beleving van de nieuwe Afsluitdijk nog groter zal zijn.

Partners Maritiem Nederland