Nieuwe inspectiemethodes dragen bij aan levensduurverlenging en kostenreductie damwandrenovaties

Damwanden. Ze komen vrijwel overal voor: in kanalen, sluiskolken, in voorhavens, in tunneltoeritten. Naar schatting zit er in Nederland voor 10 miljard aan damwanden in de grond en onder water. Ze vormen een belangrijk onderdeel voor de betrouwbaarheid van onze natte kunstwerken, maar hun levensduur is beperkt.

Damwandconstructies uit de jaren 50, 60 en 70 van de vorige eeuw worden langzaam maar zeker verteerd door corrosie. Hierdoor is de effectieve wanddikte van de stalen damwandplanken aangetast en de diameter van de ankerstangen waarmee ze bevestigd zijn afgenomen. Ondanks de grote schaal waarop ze worden toegepast, weten we maar weinig over de conditie van deze constructies.

Juiste moment telt

Als Senior adviseur waterkeringen en geotechniek bij Rijkswaterstaat houdt Renger van de Kamp zich bezig met advisering en kennisontwikkeling over waterkeringen en damwanden. Sinds de start van het Kennisprogramma Natte Kunstwerken (KpNK) acht jaar geleden is Van de Kamp bij de damwandproblematiek betrokken. In het KpNK bundelen Deltares, MARIN, TNO en Rijkswaterstaat hun kennis zodat beheerders nauwkeurig kunnen inschatten op welk moment sluizen, stuwen, gemalen, stormvloedkeringen, maar dus ookgrondkeringen aan vervanging of renovatie toe zijn.

Van de Kamp: “Door de brede toepassing in Nederland van damwandconstructies, en niet alleen door Rijkswaterstaat, is het belangrijk om betrouwbare uitspraken te kunnen doen over de levensduurverwachting en te verwachten kosten. Maar ook met het oog op duurzaamheid, is levensduurverlenging zeer zinvol. Economisch gezien wil je just in time vervangen. Niet te vroeg want dan gooi je waarde weg. En niet te laat anders krijg je te maken met ongeplande niet beschikbaarheid.”

Leren van sloop

Tot nu toe ontbreken echter betrouwbare, nauwkeurige modellen die het effect van corrosie op de reststerkte van damwanden en ankerstangen kunnen voorspellen. Ad van ’t Zelfde, Senior Projectmanager TNO op het gebied van waterbouwkundige constructies. “Binnen het KpNK legt TNO zich vooral toe op het beoordelen van betrouwbaarheidsrisico’s van constructies. Daarin hebben wij een uitgebreide track record en bieden we naast een brede expertise ook state-of-the-art testfaciliteiten. Damwanden zijn interessant vanwege het corrosieverloop. Alleen zijn ze beperkt zichtbaar, waardoor inspectiemethodes vaak omslachtig zijn. Maar de sloop van natte kunstwerken biedt uitkomst.”

Zo is de Roggebotsluis bij Dronten inmiddels ontmanteld, wat de KpNK-partners de gelegenheid bood om te ontdekken hoe damwandconstructies eraan toe zijn na 70 jaar blootstelling aan water en dus corrosie.

Inspectietechnieken toetsen

“We hebben die inspecties voornamelijk gebruikt om bestaande rekenmodellen te valideren om zo de invloed van corrosie op damwanden nog nauwkeuriger te kunnen voorspellen”, legt Van ’t Zelfde uit. “Tegelijkertijd hebben we ook behoorlijk wat ankerstangen veiliggesteld van de Roggebotsluis en meegenomen naar ons lab voor het uitvoeren van trekproeven om de werkelijke sterkte van de ankerstangen te bepalen. Als er één zwakke doorsnede is, breekt hij daar.”

De sloopsluis was tevens een uitgelezen kans om inspectietechnieken te valideren. Renger van de Kamp: “Normaalgesproken gebruiken we ultrasone meettechnieken om staaldiktes van damwanden te meten. Nu de constructie bloot lag konden we de diktes van de damwandplanken daadwerkelijk met lasermetingen controleren en zo onze ultrasoonmetingen toetsen.

Dat heeft direct effect op de huidige protocollen die voorschrijven om de hoeveel meter je moet meten. We hadden nu de mogelijkheid om zowel ultrasone als alternatieve meettechnieken te testen en te vergelijken met de lasermetingen. Dit geeft ons een goed beeld van de nauwkeurigheid van de verschillende meettechnieken en de betrouwbaarheid van ons oordeel over de restlevensduur.”

Nieuwe inspectiemethodes

Naast validatie van de huidige meettechnieken, zijn voor de damwandconstructies ook nieuwe inspectiemethodes toegepast. Nu worden soms nog duikers ingezet voor metingen onder water, wat niet alleen tijdrovend en kostbaar is, maar ook risicovol. Bij de damwanden van Roggebotsluis is voor het eerst Pulsed Eddy Current (PEC) techniek gebruikt, afkomstig uit de offshore.

Door middel van elektrische pulsen kan diep in de constructie worden gekeken naar de staalmassa van de damwand. Van de Kamp: “Voorheen moesten duikers onder water de damwand schoonmaken, wat kostbaar en gevaarlijk werk was. Nu klikken we simpelweg een frame op de damwand om te meten. Deze techniek is al succesvol getest met drie bedrijven. We duiken nu alleen nog als het echt niet anders kan, wat een flinke veiligheidswinst oplevert.”

Ankers scannen in 3D

Ook voor de ankerstangen is binnen het Kennisprogramma een innovatieve inspectietechniek ontwikkeld, vertelt Joost Breedeveld, Programmamanager van KpNK bij Deltares. “Ankerstangen moeten voldoen aan bepaalde eisen voor maximale corrosie, maar hoe verloopt deze degradatie in de praktijk? De verruiming van het Twentekanaal en de vervanging van de damwandconstructie in 2022 bood de kans om deze degradatie te onderzoeken. Normaal gesproken zijn ankers lastig toegankelijk, maar we konden nu voor het eerst enkele ankerstangen veiligstellen en in het lab onderzoeken. Met behulp van een 3D-handscanner hebben we de stangen nauwkeurig in kaart gebracht.”

De resultaten waren verontrustend. Breedeveld: “De diameterafnames van de ankerstangen langs het Twentekanaal waren groter dan we op basis van de normen hadden verwacht. Ook bij Roggebotsluis bleken meer ankerstangen buiten de norm te vallen. Dit kan een aanwijzing zijn dat de norm in de toekomst moet worden bijgesteld, maar meer onderzoek is nodig.”

Deltares wil de scantechniek daarom ook op locatie toepassen en beveelt aan om bij sloop of renovatie gebruikte ankerstangen veilig te stellen voor verdere dataset-uitbreiding.

Zelfde aanpak ook voor andere objecten

Met dit onderzoek hoopt Rijkswaterstaat meer inzicht te krijgen in de omvang en optimale planning van de renovatie van natte kunstwerken, waaronder damwandconstructies. Ad van ’t Zelfde: “Bij damwanden hebben we grote vooruitgang geboekt. We verzamelen steeds meer datasets om onze modellen en inspectietechnieken aan te toetsen, wat kan leiden tot aangepaste veiligheidsregels en een langere levensduur. In acht jaar tijd is er veel bereikt, en deze aanpak kunnen we ook toepassen op andere objecten. Daarvoor blijft het belangrijk dat we medewerking krijgen van sloopaannemers zodat we materialen kunnen veiligstellen voor onderzoek.”

Een belangrijk doel van het programma is kennisdeling. Renger van de Kamp: “Alle onderzoeksresultaten zijn beschikbaar via de kennisbank op de website van het Kennisprogramma. En specifiek voor damwanden organiseren we ook workshops en webinars zodat ook andere beheerders van deze knowhow profiteren. Daarnaast worden resultaten van ons onderzoek ook verwerkt in normen en aanbevelingen, zodat ingenieurs in heel Nederland er gebruik van kunnen maken.”