VenetiëVenetië is een overstromingsgebied geworden.Pogingen om (met lapmiddelen) de negatievegevolgen van overstromingen te beperken, behoren tot het dagelijkse leven. Als referentie-vlak wordt het waterpeil van 1897 gebruikt,gemeten bij het Punta della Salute. Minstenstweemaal per jaar staan 65% van de gebouwenin Venetië blank, dit bij een peil (Acqua Alta) van+1,30m. In november 1966 werd het hoogstewaterpeil van +2m gemeten. Als gevolg van de overstromingen zijn de helftvan de gebouwen in Venetië beschadigd. De tijverschillen in de lagune van Venetië zijn klein,maar kunnen versterkt worden door opstuwenvan het water in de Golf van Venetië door eenmeteorologisch lage druk gebied gecombineerdmet thermische winden uit het Zuiden (Bora enSirocco). Zware regenval op het land draagteveneens bij tot de verhoging van de zeespiegelin de lagune. De moderne scheepvaart (pleziervaart, visserijen beroepsvaart) veroorzaakt golven die dekanaalwanden beschadigen.

Het REA project, Riequilibrio EAmbiente (Heruitbalanceren Omgeving)REA is een integraal project waarin geïnvesteerdwordt in het verhogen van kademuren, verbete-ren van de kustverdediging (Jesolo, Cavallino,

Lido, Pellestrina, Sottomarina and Isola Verde),het verbreden van stranden (45 km), de heraan-leg van duinen (8km), het herstel en de bouw vandammen (11km), versteviging van de Murazzi stenen muren (20km), het saneren van een eilanddat gebruikt werd als afvalstort, saneren van vervuilde gronden en de bouw van een dijk omde stad te beveiligen.

Het MOSE project MOSE is een acroniem voor Modulo Sperimen -tale Elettromeccanico (Experimentele Elektro -mechanische Module) en verwijst tevens naarBijbelse figuur Mozes.In de dijk worden openingen voorzien beschermddoor strekdammen, met in totaal 78 stalen afgezonken schotten: 19 aan de Malamocco,18 aan de Chioggia, 21 aan het Treporti kanaalen 20 aan de San Nicolo kanaal. Aldus kan, bijnormale waterstand, de scheepvaart doorgaanen worden de gevolgen van het tij binnendijksbeheerst. Om zeeschepen door te laten wanneerde schotten gesloten zijn, worden sluizen voor-zien.

SchottenDe holle stalen schotten (20m x 30m x 5m) rustenop de zeebodem, 14m onder water en zijn beves-tigd aan scharnieren, horizontaal in betonnencaissons. Bij overstromingsgevaar worden ze

leeggeblazen: het water in de schotten wordter door perslucht uitgedrukt. In een half uur tijdkomen de schotten omhoog. In deze vlottendepositie vormen de schotten een waterkering totmax +3m. Wanneer het water terugtrekt, wordtopnieuw water in de schotten gelaten zodatdeze terugzakken naar de bodem. Deze operatiezou 15 minuten duren.

Grindmatrassen als bescherming tegen erosieDe vernauwing van de doorstroomopening ver-oorzaakt grote stroomsnelheden met als gevolgerosie van de zeebodem. De stabiliteit van deconstructies in de onmiddellijke nabijheid vande doorstroomopeningen ter plaatse van deschotten (dijken, de caissons waarop de schottenrusten, inspectietunnels, de scharnieren, etc.)

Samenvatting

Ing. Hans DorrJCDORR & Partner

Ing. Arie BoonVoorheen Bitumarin bv

Frans De MeerleerTexion Geokunststoffen nv

Figuur 1 Nederland. Figuur 1 Italië.

68 GEOkunst – juli 2010

Oosterschelde en Venetië: vergelijkbare technologie maar andere schaal

Venetianen vestigden zich op zandgrondenin een lagune in het Noorden van deAdriatische Zee rond het jaar 400. Op funde-ringen van elzen- en eikenhouten palenbouwden ze huizen en paleizen. Het dalenvan de bodem (12cm per honderd jaar) enhet stijgen van de zeespiegel zorgen ervoordat de strijd tegen de eindeloze getijdenwis-seling nu drastisch moet worden aangepakt.Het MOSE project ging in 2003 van start en bestaat uit de bouw van vier afsluitbarewaterkeringen in de bestaande drie stroom-geulen die de lagune van Venetië verbindenmet de Adriatische Zee. De waterkeringenzijn voorzien van in totaal 78 beweegbare(drijvende) schotten, die alleen tijdensextreem hoog water worden gesloten. Deze oplossing lijkt sterk op de Stormvloed -kering Oosterschelde, gebouwd over driegeulen: Hammen, Schaar van Rogge plaat en Roompot. De Oosterschelde constructiebestaat uit 65 voorgefabriceerde betonnen pijlers, waartussen 62 stalen schuiven wer-den geïnstalleerd. Als de schuiven open zijn, wordt driekwart van de originele getijden -werking in stand gehouden. In beide geval-len wordt de zeebodem, ter plaatse van de openingen in de dijk waar sterke getijden -stromen ontstaan, beschermd met grind -matrassen. De technologie toegepast inVene tië is een spin-off van de Nederlandsewaterbouwkunde. Een vergelijk tussen toen en nu.

zouden hierdoor bedreigd worden.Als bodembescherming worden BFM (BallastFiltering Mattresses) geplaatst op de zeebodem.De BFM matras dient in contact te blijven metde ondergrond zodat onderloopsheid en erosieworden voorkomen. Eens geplaatst wordt dezematras afgestort met breuksteen 10-60 kg(0,60m) en daarna met breuksteen 500-2000 kg(2,35m).

Productie van de BFM grindmatrasOp de oever wordt een productie opgezet waarde 4 componenten worden samengesteld tot één matras. De laagopbouw ziet er als volgt uit:� niet geweven PP geotextiel (filter)� 3-D structuur PP monofilamenten

(stabiliteit vulling)� fijn grind � dubbel getordeerd zeskant vlechtwerk

(wapening)� niet geweven PP geotextiel (filter)Om de 0,33m h.o.h. worden HDPE pennen metafsluitringen door de structuur aangebracht enaangespannen. Aan één langszijde van de matrasis er een extra breedte van 0,60m geotextielvoorzien. Deze wordt onder de aan liggendematras geplaatst zodat er een continuïteit engronddichtheid verzekerd is tussen de verschil-lende breedtes.Het gewicht van de BFM matras bedraagt 50kg/m2 in droge toestand en minstens 25 kg/m2

onder water. Het minimale gewicht onder water

werd opgelegd door het ontwerp: voorkomenvan optillen als gecombineerd gevolg van golfwerking en stroming.

PontonDe ponton voor de plaatsing van de matrassenis U-vormig en samengesteld uit standaardonder-delen. De ponton is 44 meter lang en 23 meterbreed. De hoogte van de ponton is 2,40 meter,de gemiddelde diepgang is 0,90 meter. De belangrijkste onderdelen van de ponton zijn:� 2 generatoren t.b.v. de energievoorziening� 6 lieren t.b.v. de beweging van de ponton

tijdens plaatsen matrassen� armconstructie t.b.v. de verbinding van de

trommel aan de ponton

GEOkunst – juli 2010 69

Figuur 6 Oprollen BFM.

Figuur 3, 4, 5 Productie BFM.

Figuur 7 BFM ponton.

70 GEOkunst – juli 2010

� bedieningsruimte met bedieningslessenaar,navigatie- en besturingscomputers, GPS ontvangers, communicatieapparatuur, etc.

Plaatsen van de matrassenDe BFM matras wordt op een trommel gewikkeld.Deze wordt aan een beweegbare arm van de ponton vastgemaakt. De ponton verplaatst zichdoor middel van ankers. De plaatsbepaling en de gecontroleerde uitlegsnelheid gebeuren doormiddel van geautomatiseerde referentie aanGPS posities.

Na het uitleggen wordt een visuele inspectie uit-gevoerd door duikers. Van elke uitleg operatiewordt een gedetailleerd rapport opgesteld.

OosterscheldeDe delta van de grote stromen, waarin Neder -landers zich vestigden, kent een niet aflatendestrijd tegen het water. Na de overstromingen van1953 werden drastische maatregelen voorzienom de kans op herhaling van een dergelijke rampte verkleinen. De zeearmen in de zuidwestelijkeDelta werden afgesloten met dammen en dijken.

Hierdoor werd de kustlijn van Nederland met700 km verkort.

In 1967 werd begonnen met de voorbereidingenvoor de laatste sluiting. De Oosterschelde is 9 km breed en tevens de diepste zeearm metstroomgeulen tot 40 meter diep en verraderlijkestromingen.Gestart werd met de bouw van werkeilandenen de sluiting van damvak Geul. Daarna bleefnog 3 km stroomgeul open die als laatste moestworden afgesloten. De traditionele wijze vanbeschermen van een zandige bodem onder watertegen erosie tengevolge van stroming en golvenwas het aanbrengen van rijshouten zinkstukkenvoorzien van een bestorting van breuksteen.Voor de afsluiting van de grote zeegaten werdsteeds meer gezocht naar alternatieve materialenvoor de bodembescherming. De enorme opper-vlakken die moesten worden bekleed en hetgebrek aan rijshout en de hoeveelheid arbeidwaarmee dat gepaard zou gaan, samen met de technische problemen van de grote stroom-snelheden en de grote diepte waren de triggersvoor een innovatie, die de Nederlandse water-bouwwereld definitief veranderde.

De ontwikkeling van geotextielen kwam op gang.Tweedimensionale structuren voor het opnemenvan de benodigde krachten en tegelijkertijd devereiste filterkwaliteiten. Het Deltadoek, een750 grams polypropyleen weefsel gecombineerdmet wiepen van rijshout werden in grote matetoegepast.

Steenasfalt- en blokkenmattenVoor de afsluiting van de Oosterschelde werdenals bodembescherming de steenasfalt- en deblokkenmatten ontwikkeld. De steenasfaltmat-ten bestonden uit een filterweefsel, een gaas,versterkt met staaldraad en een laag open steenasfalt met een dikte van 12 cm. De blokkenmatten bestonden uit een polypropy-leen dragerweefsel, vervolgens een niet gewevenverzwaarde geotextiel met daarop gehechtebetonblokken met een gewicht van 600 kg perm2. Kenmerkend voor beide systemen was datze werden opgerold op een grote trommel enverticaal werden afgezonken. Dit in tegenstellingtot eerdere systemen die steeds gestrekt werdengepositioneerd en afgezonken. Nadat gekozenwerd voor een pijlerdam werden beide systemenop grote schaal toegepast voor de constructievan de stortebedden en de bodem erosiebescher-ming.

De pijlerdamDe pijlerdam bestaat uit 66 geprefabriceerde

Figuur 8BFM Ponyonmet trommel.

Figuur 9Detail trommelmet BFMmatras.

pijlers en een stelsel van 63 afsluitbare stalenschuiven. Gekozen werd voor een grote mate vanprefabricage omdat de werkomstandigheden inde Oosterschelde met getijde en hoge stroom-snelheden moeilijk waren. Al het werk kon alleenmaar worden uitgevoerd in de periode van wisse-ling van het tij als de stroomsnelheden laagwaren. De pijlers kregen geen andere funderingdan een fundatiebed, dat op de zeebodem werdopgebouwd, nadat de ondergrond was verdicht.Op de bodem werd een filterconstructie aange-bracht, die de stabiliteit van de zandbodemonder de pijlers moet waarborgen. Ook hier werdgekozen voor een geprefabriceerd fundatiebed.

FiltermatMet de ervaring die was opgedaan bij de toe -passing van de blokkenmat en de steenasfaltmat kon worden gewerkt aan het ontwerp vaneen geprefabriceerd fundatiebed dat al gauwbenoemd werd als filtermat. Behalve hydraulische belastingen en constructie-ve eisen was de duurzaamheid van groot belang.In die periode was de lange termijn duurzaam-heid van meer dan 200 jaar voor geotextielen noggeen bewezen feit. Het gebruik van geotextielenals filterconstructie kon daarom niet als enige

Oosterschelde en Venetië: vergelijkbare technologie maar andere schaal

Figuur 10 Doorsnede filtermat. Figuur 11 Ensis of Twensis. Figuur 12 Cardium.

Figuur 13 Twensis of Ensis.

GEOkunst – juli 2010 71

Figuur 14Italië.

Figuur 14Nederland.

worden gebruikt. Gekozen werd voor een combi-natie van geotextiel en granulair materiaal.De filtermat werd geprefabriceerd in een daarvoor gebouwde fabriek en opgerold opeen drijvende rol.

De filtermatten vormen een filterconstructiedoordat ze van onder naar boven zijn opgebouwdmet steeds grover filtermateriaal. Op deze wijzedekken ze de zandbodem af en vormen ze aannauwkeurig opgebouwde overgang naar de grovere steenlagen van het stortebed rond de pijlers. De doorlatendheid is van belang om verweking van de zandbodem te voorkomenen de zanddichtheid zorgt er voor dat de zand-bodem in stand blijft.

Het hele systeem bestaat uit een ondermat metafmetingen 200 * 42 meter en een dikte van 36cm en een bovenmat met afmetingen van 60 bij31 meter en eveneens een dikte van 36 cm. Demat is opgebouwd uit 3 lagen granulair materiaal,zand, kif en grind, gescheiden door geotextiel,een dragerweefsel bestaande uit een polypropy-leen weefsel met ingeweven staalkabels en staal-gazen korven ten behoeve van de interne stabili-teit tijdens het oprollen en afzinken van de mat.Om een hechte samenhang tussen de diverselagen te garanderen werden in een vast patroonverticaal stalen pennen aangebracht, die werdengeborgd aan onder en bovenzijde van de mat.

De productiecyclus van de filtermattenfabriekwas telkens 10 minuten voor 2 meter. Tegelijkmet de productie werd de mat opgerold op eendrijvende rol met een diameter van ca 15 meter.Er waren twee rollen beschikbaar zodat min ofmeer continu kon worden gewerkt. Deze rollen,genaamd Ensis en Twensis, werden in bedwanggehouden door de beladingslieren. De mat werdgekoppeld aan een kopbalk en een staartbalk,waarmee de krachten voor het oprollen en hetafrollen konden worden overgedragen op hetdragerweefsel. De ontwikkeling van het systeemom deze krachten over te dragen (meer dan 200kN per m1) was, naast allerlei andere ontwikke-lingen, een bijzonder staaltje van samenwerkingtussen Rijkswaterstaat als opdrachtgever,Dosbouw als aannemer en diverse leveranciers,waarbij onder tijdsdruk een groot aantal proevenwerden uitgevoerd en systemen in situ werdengetest.

Nadat de rol beladen was met een mat met een gewicht van ca 5.500 ton werd hij getrans-porteerd naar de ponton Cardium. Op datmoment werd een tijdschema in gang gezet dat beheerst werd door het getij. De bodem van

de Oosterschelde ter plaatse van de sluitgatenwas constant in beweging. Toch moesten de fundatiebedden met grote nauwkeurigheid inverticale richting worden geplaatst.

De Cardium werd ontworpen om deze mattente leggen. Dit vaartuig werd uitgerust met zuig-monden, die op het laatste moment voor het leggen van de mat de bodem zijn uiteindelijkevlakke profiel moesten geven. De ingezettecyclus was dus positioneren, profileren, matten-rol invaren, koppelen en afzinken. Dit allemaal opeen zodanig tijdstip dat tijdens het afzinken destroomsnelheid niet groter was dan 0,5 m/sec.

Vergelijking Oosterschelde – Venetië project (tabel 1)

OvereenkomstenIn beide gevallen is gebruik gemaakt van eenoprolbaar prefab systeem. Geotextiel speelt een essentiële rol en de plaatsing onder water

gebeurt door afrolpontons.

VerschillenEr is één groot verschil de dimensie: de filtermatgebruikt in Venetië kan gezien worden als eenschaalmodel van de filtermat gebruikt op deOosterschelde. De filtermat van de Oosterschelde werd uitgeroldvanaf de ponton, hierdoor ontstond de situatiedat de stroming (hoe klein ook) voor- en na hetkenteren van het tij, een druk uitoefende opde mat (breedte x diepte). In Venetië wordt defiltermat boven de bodem uitgerold, zodat deoppervlakte waarop de stroming drukt veel kleiner wordt (breedte x diameter) van de rol. De bouw van de Oosterschelde kering is wereld-wijd een mijlpaal in de geschiedenis van dewaterbouw. Innoverende technieken voor productie en plaatsen van erosiematten vindennog steeds navolging en dragen bij tot het beveiligen van bewoonde gebieden tegen overstromingen. �

72 GEOkunst – juli 2010

Grindmat BFM OosterscheldeVenetië mat

Dikte cm 5 36Gewicht onder water kg/m2 25 400 (geschat)Gewicht boven water kg/m2 50 600Afmetingen m x m 10 x 200 42 x 200

OnderdelenGeotextiel boven treksterkte (langs/dwars) kN/m 9/9 100/80Geotextiel boven verlenging (langs/dwars) % 50/65 25/15Geotextiel boven gewicht g/m2 150 4003-D structuur gewicht g/m2 550 nvtGrindlaag 3 nvt 8-40 mmGrindlaag 2 nvt 2-8 mmGrindlaag 1 4-8 mm 0,3-2 mmStalen wapeningsnet Stalen Stalen

vlechtwerk net 4mm 32 kN/m h.o.h 2,5 cm

Geotextiel onder treksterkte (langs/dwars) kN/m 26/26 800/80Geotextiel onder verlenging (langs/dwars) % 50/60 nvtGeotextiel onder gewicht g/m2 350 1200

Omstandigheden

Ondergrond Slib en Fijn Ooster- fijn zand schelde zand

Max stroomsnelheid m/sec 3-4 4Max stroomsnelheid tijdens plaatsen m/sec 0,5 0,5 Max golfhoogte tijdens het plaatsen m 0,5 0,5 Max tijverschil m 1,50 2,8Max diepte onder water m 14 30Diameter rol m 4 15Tijd nodig voor plaatsen onder water min 60 60Totale hoeveelheid geplaatst m2 600.000 1.000.000

Tabel 1