SoSEAL innovatiepartnerschap

Innovatiepartnerschap leidt tot innovatieve duurzame dijkversterking, waaronder de kansrijke productinnovatie SoSEAL

Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden (HDSR) heeft hoge ambities op het gebied van duurzaamheid en innovatie bij de dijkversterking Sterke Lekdijk. Een dijkversterkingsopgave van 55 kilometer, van Amerongen tot Schoonhoven. Om de ambities waar te maken, werkt het waterschap nauw samen met marktpartijen in een innovatiepartnerschap. Hierin worden kansrijke innovatieve dijkversterkingstechnieken, zogenaamde productinnovaties, gezocht en (door)ontwikkeld.

Eén van de kansrijke productinnovaties die in de zoektocht naar productinnovaties naar voren kwam is SoSEAL. Een product dat is gebaseerd op materialen die van nature in de bodem voorkomen. Met SoSEAL kan piping in de ondergrond worden tegengegaan. We spraken met leden van het ontwikkelteam over deze innovatieve dijkversterkingstechniek. Het SoSEAL-team bestaat uit HDSR, Lek-Ensemble (een combinatie van Heijmans, GMB en de Vries & van de Wiel), TU Delft, Deltares en TAUW. Dit team voerde half februari een veldproef uit. De veldproef maakt onderdeel uit van een volledige onderzoeksprogramma dat ook bestaat uit laboratorium experimenten en het maken van berekeningen.

Behoefte aan innovatieve dijkversterkingstechnieken

Bij piping stroomt water via een zandlaag onder de dijk door en komt het achter de dijk weer omhoog. Als het water voldoende snel stroomt, neemt het zand mee en ontstaat na een tijd een doorgaande verbinding tussen het buitenwater en het achterland. Dit leidt tot een verzwakte dijk en mogelijk tot het bezwijken van de dijk. Vanuit het oogpunt van waterveiligheid ontstond er een behoefte naar innovatieve dijkversterkingstechnieken die goedkoper, duurzamer en sneller waren dan de huidige dijkversterkingsmethoden.

“We hebben veel dijken die versterkt moeten worden, veel traditionele oplossingen leiden  tot hinder en schade aan de (natuurlijke) omgeving. Ook zijn het veelal gigantische ingrepen die veel geld kosten en tijd vergen. Er werd dus gezocht naar een alternatief en dat vonden we in SoSEAL,” licht Rick Kasbergen van het SoSEAL-team toe.

Kunstmatige Podzolgrond

Het idee voor SoSEAL ontstond jaren geleden bij Timo Heimovaara, hoogleraar geotechnologie aan de TU Delft. In een tijd waar in de grond-, weg- en waterbouw nog vele tonnen staal werden gebruikt, zocht hij naar een alternatief voor deze dure, bodemingrijpende en milieuonvriendelijke aanpak. Zijn vraag: hoe kun je nou met de natuur meewerken in plaats van tegen de natuur in? Een van de antwoorden is misschien te vinden in podzolgronden.

Onderzoek toonde namelijk aan dat podzolgronden een natuurlijke barrière tegen stromend water vormen. Dit maakt ze mogelijk geschikt om dijken te beschermen. Het milieuvriendelijke en duurzame podzolproces is kunstmatig nagebootst met SoSEAL. “SoSEAL vraagt weinig inspanning en is duurzaam. Het verandert de bestaande ondergrond, zonder deze ingrijpend te verstoren. Ook de overlast voor de omgeving is minimaal,” aldus Kasbergen.

Werking SoSEAL

Hoe werkt deze productinnovatie dan precies? SoSEAL stimuleert natuurlijke bodemvormende processen. De grondstof van SoSEAL bestaat uit bodemeigen organische stof. Aan deze organische deeltjes wordt een zoutoplossing toegevoegd om vlokken te vormen. Deze vlokken worden bovengronds bereid. Daarna worden ze geïnjecteerd in een zandlaag onder de dijk. Tijdens injectie zijn de vlokken klein en kunnen ze makkelijk door de grond verspreiden. Na injectie klonteren de vlokjes aan elkaar tot grotere vlokken. De grote SoSEAL-vlokken verstoppen de holle ruimtes tussen de zanddeeltjes, waardoor de doorlatendheid sterk vermindert en er waterremmende schermen (barrières) ontstaan. Door het verlagen van de waterstroming onder de dijk kan het pipingproces geremd worden.

Waterschap De Stichtse Rijnlanden

Ook Freek Visser, projectmanager bij Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden (HDSR), is enthousiast over het Innovatiepartnerschap en de productinnovatie SoSEAL.

“Bij HDSR zochten we productinnovaties gericht op het behouden en versterken van dijken. We wisten nog niet welke dit moesten zijn, maar het was wel zeker dat er iets moest gebeuren. Het unieke bij de SoSEAL-innovatie is dat iedereen die erbij betrokken kán zijn, ook daadwerkelijk met elkaar om de tafel zit. Projectteam van HDSR, opdrachtnemer Lek-Ensemble, universiteit en andere kennisinstellingen. Dit is ook nodig. Hou je het alleen bij de TU Delft of bij een aannemer, dan haalt het mogelijk de eindstreep niet. In dit geval zijn wij met HDSR ook al vanaf het begin betrokken, en dat is vrij uniek. Maar wij zijn als beheerder uiteindelijk de partij die hiermee verder gaat. Het is dus eigenlijk heel logisch om ons ook overal in mee te nemen.”

Keuze voor SoSEAL

Visser vervolgt: “De keuze voor SoSEAL is deels technisch inhoudelijk. We hebben als waterschap samen met alle Innovatiepartners een strategisch ontwikkelplan gemaakt. Daar zitten alle productinnovaties in waarvan wij denken dat ze kansrijk doorontwikkeld kunnen worden naar een niveau binnen de gangbare praktijk. Op dit moment hebben we nog een shortlist van zo’n 5 productinnovaties. We hebben gekeken naar grondslag, faalmechanisme, welke innovatie kan het beste in welk deelproject ontwikkeld worden, etc. Sterke Lekdijk is een 900 jaar oude dijk. Breekt de dijk door bij het traject Wijk bij Duurstede - Amerongen, dan is de financiële impact het grootst. Daarom is dijkversterking hier noodzakelijk. SoSEAL bleek op deze plek de meest kansrijke oplossing. Vandaar dat we hier verder in wilden investeren.”

Dat het waterschap zelf 10% bijdraagt aan de financiering van deze innovatie is iets wat Visser erg positief vindt. “Maar dat is ook meteen het spannende voor ons als beheerder. Want hoe weet je nou dat waar je in investeert ook daadwerkelijk werkt? Uiteraard realiseren we ons dat een dergelijke innovatie ook kan mislukken. Maar we zijn er wel van overtuigd dat dit op deze manier moet gebeuren. Wij geloven echt in het SoSEAL-product en in de positieve bijdrage die deze innovatie kan leveren aan dijkversterkingen. Traditionele technieken zoals stalen damwanden, hebben nogal wat voeten in de aarde en gevolgen voor de omgeving. SoSEAL niet. Dit injecteer je in de grond, zonder dat het de omgeving aantast. Simpel gezegd verander je alleen de samenstelling van de grond. En dat is precies wat we willen.”

Veldproef Wijk bij Duurstede - Amerongen

Samen met Innovatiepartner Lek-Ensemble (Heijmans, GMB, de Vries & van de Wiel), Tauw, Deltares en de TU Delft is het concept de afgelopen periode verder ontwikkeld, zowel middels numerieke berekeningen in als in lab. In een eerder stadium (2018) zijn de eerste pilots met SoSEAL gedaan, onder andere op een testlocatie bij de drinkwaterbekken De Gijster. Hier, op een traject van zo’n 100 meter in de dijk, doet SoSEAL zijn werk: het doorsijpelende water in de dijk wordt door een SoSEAL-scherm tegengehouden.

Dat deze innovatieve bodemtechniek werkt om de waterdoorlatendheid te verlagen, is dus al bewezen. Veldproeven blijven nodig om het product verder te ontwikkelen voor de toepassing om piping tegen te gaan. Nu, vijf jaar verder, is het dan ook tijd voor de volgende grote stap. In februari 2023 vond de eerste veldproef plaats op het traject Wijk bij Duurstede - Amerongen, waarbij SoSEAL wordt geïnjecteerd in de nabijheid van de dijk. Een toch wel spannend moment voor het SoSEAL-team.

Vertrouwen in de toekomst

“De deklaag in de dijk is een samenhangend pakket klei, met daaronder een zandpakket met heel veel laagjes. In dat zandpakket gaan we op een aantal locaties SoSEAL injecteren. Wat we proberen te doen, is de heterogeniteit (verschil in bodemopbouw) die daar zit, te homogeniseren (hetzelfde te maken). We willen een minimale doorlatendheid bereiken die ervoor zorgt dat het pipingproces in voldoende mate geremd wordt. Dus de bodem op alle vlakken gelijkwaardig krijgen qua waterdoorlatendheid,” licht Heimovaara toe.

Hij vervolgt: “Het lastige is natuurlijk dat we niet kunnen zien wat we doen. We moeten ook nu weer aantonen dat de theorie ook in de praktijk klopt. Daarom nemen we continu monsters op verschillende punten. Dat doen we vooraf en achteraf, om te kijken of we SoSEAL kunnen traceren in de ondergrond. Waar het om gaat is dat we vooraf proberen te voorspellen wat er gaat gebeuren. We gaan hier ook veel meer meten dan we ooit zouden doen op andere locaties. Vooraf maken we een inschatting, achteraf gaan we meten. Is het zoals verwacht, dan is dat het beste resultaat dat we nu kunnen krijgen.”

De rest van het team vult Heimovaara aan: “Met de proeven hopen we onzekerheden steeds meer te verminderen. In 2018 zijn de laatste metingen gedaan bij de Gijster. Nu is het tijd voor de volgende stap: kijken of de praktijk aansluit op de theorie. Conclusie kan zijn dat we niet meer grip op die onzekerheden hebben gekregen door die veldproef, daar moeten we dan ook mee zien om te gaan. Maar we hebben er alle vertrouwen in dat de resultaten wederom positief zijn. SoSEAL gaat een grote rol spelen in de toekomstige dijkversterkingen.”