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Doppellagiger Schutthang im Bau in Dubai (2005)

Ein Deich hat a Deichdeckwerk zu verhindern durch Wellenaktion oder fließen die Deich beschädigt. Normalerweise besteht das Deichdeckwerk aus einem steinigen Material, aber ein Deckwerk aus Gras auf einem Tonpaket kann in vielen Fällen auch ausreichen. Deichdeckwerke können aus lockerkörnigem Material (z. hydraulischer Baustein), Blöcke (aus Naturstein oder Beton) oder Plattenverkleidungen (z. B. Asphalt). Für die Deckwerksverkleidung von (nicht wasserrückhaltenden) Ufern, insbesondere gegen Schiffsbelastung, wird verwiesen auf Bankenschutz.

Loses Kornmaterial

Ein Deichdeckwerk kann mit losem Schuttstein (hydraulischer Baustein). Dieser Stein muss dann in zwei Schichten aufgetragen werden. Außerdem muss sich zwischen dem Steinpaket und dem (meist sandigen) Untergrund eine Filterschicht befinden. Dies kann ein Geotextil aber auch ein Filter aus Schotter unterschiedlicher Größe kann ausreichen. Ein solches Deichdeckwerk ist in den Niederlanden nicht üblich, aber im Ausland die häufigste Form des Deckwerks. Das erforderliche Steingewicht ist abhängig von der vor Ort auftretenden Wellenhöhe. Der Durchmesser des Steins nimmt linear mit der Wellenhöhe (also dem Gewicht um einen Faktor in der dritten Potenz) zu. Um das Gewicht von heißen Steinen zu berechnen, Hudson-Formel verwendet, wird jedoch nicht für Steine ​​auf sandigem Untergrund empfohlen. In diesem Fall ist die (kompliziertere) Van-der-Meer-Formel empfohlen.^{[1](Kapitel 8)}

Blockverkleidung

Basaltsäulen in einer Felswand in Tschechien Czech

Ursprünglich waren viele Deiche mit Naturstein aus der Umgebung der Niederlande bedeckt. Vilvoorde-Stein wurde in Zeeland ausgiebig verwendet, aber dieser Stein ist ziemlich weich und nicht widerstandsfähig gegen starke Wellenangriffe. Später wurde es daher umgestellt auf Basalt, meist aus Deutschland. Manchmal ist Basalt in Form von Säulen erhältlich. Diese mehr oder weniger sechseckigen Steine ​​sind während des Erstarrungsprozesses auf natürliche Weise entstanden. Aufgrund dieser Form können dichte, starke Hangkonstruktionen hergestellt werden. Das Abschlussdijk ist beispielsweise komplett mit Basaltsäulen bedeckt.

Basaltsäulensiedlung in einem Strandabschnitt bei Scheveningen

Auch die meisten Brückenköpfe in den Niederlanden sind mit säulenförmigen Basaltsteinen bedeckt. Vor allem die etwas älteren Hänge sind so präzise gesetzt, dass zwischen den Steinen praktisch kein Platz mehr bleibt. Dieser Raum ist oft voller Sand und kleinen Steinen.

Steinfasser bei der Arbeit am Abschlussdijk

Platzieren von Naturbasalt (Steine ​​setzen) ist schwere Arbeit und schwer zu automatisieren. Außerdem sind die Steinbrüche in der Nähe der Niederlande erschöpft oder befinden sich in Naturschutzgebieten. Deshalb werden heutzutage hauptsächlich Betonsteine ​​verwendet. Naturbasaltsäulen werden nur zur Sanierung bestehender Naturbasalthänge und dort eingesetzt, wo das Aussehen eine große Rolle spielt (zB im Umfeld historischer Gebäude). Darüber hinaus gibt es nur sehr wenige Steinfasser, die eine gute Neigung von Natursäulen platzieren können. Da es sich um Handarbeit handelt, ist auch die Verlegegeschwindigkeit sehr gering, so dass das Einstellen einer Neigung viel Zeit in Anspruch nimmt. Oftmals steht diese Zeit auch im Ausführungszeitraum nicht zur Verfügung.

Betonblöcke

In den Niederlanden sind die am häufigsten verwendeten Betonblöcke die Basaltonblock und der Hydroblock. Alle diese Blöcke haben die Eigenschaft, dass sie eine feste Höhe haben (was ein großer Vorteil gegenüber dem natürlichen Basalt ist). Darüber hinaus sind alle Blöcke so konstruiert, dass sie wasserdurchlässig sind, nicht aber die Körnung der Filterschicht unter den Blöcken. Die Stabilität einer Blockverkleidung hängt vom Gewicht pro Quadratmeter Verkleidung ab, nicht vom Gewicht der einzelnen Blöcke. Daher ist das Platzieren von säulenförmigen Blöcken effizient.
Zu den älteren, nicht mehr verwendeten Blockformen gehören die Haringmanblok, das Diabolischer Hang, das Nagelneigung und der Muralt-Piste.

Pilarczyk-Formel

Stabilität einer Blockverkleidung

Entgegen der landläufigen Meinung ist der Wellenschlag kein Hinweis auf die Stabilität eines Blockhangs. Der Schlag versucht den Block fester in den Hang zu treffen und gibt ihm sogar einen Schub.

Entscheidend ist der Unterdruck unter der Böschung, der beim Zurückweichen der Wellen entsteht. Zum Zeitpunkt des Maximums Wellenablauf außen ist der Druck Null, innen herrscht hydrostatischer Druck. Es entsteht also ein Überdruck, der den Stein aus dem Hang schieben will. Der Schaden an einer Blockböschung tritt daher erst an der Stelle des maximalen Rückstoßes auf, also etwa der Wellenhöhe unterhalb des stehenden Wasserspiegels. Wenn dies in Formelform ausgearbeitet wird, erhalten wir:
${displaystyle {frac {H_{s}}{Delta d}}=3{frac {cos alpha }{xi }}}$

in welchem

ξ ist der Iribarren-Nummer;

huh_so die signifikante Wellenhöhe am Fuß der Struktur;

Δ ist die relative Dichte des Steins;

${displaystyle Delta ={frac {(ho _{s}-ho _{w})}{ho _{s}}}ungefähr 1{,}5}$

ρ_so ist die Dichte des Steins

ρ_w ist die Dichte des Wassers

d ist die Höhe des Blocks;

α die Steigung des Steigung.

Diese Formel ist als bekannt Pilarczyk-Blockstabilitätsformel. In Wirklichkeit ist ein Block jedoch immer stabiler, da diese Formel die Reibung zwischen den Blöcken und die Leckage aufgrund der Neigung nicht berücksichtigt.
Die Stärke scheint auch bei höheren Iribarren-Zahlen wieder zuzunehmen.

Stabilität von abgebundenen Betonblöcken

Großforschung bei Deltares^[2]führte zu einer Anpassung dieser Formel an:
${displaystyle { egin{cases}{frac {H_{s}}{Delta d}}=f_{stab}cdot 7cdot xi ^{-{1 über 3}}&{mbox{if }}xi <2/{frac {H_{s}}{Delta d}}=f_{stab}cdot (5,5 {1 über 2}(xi -2)).&{mbox{if }}2leq xi <5/{frac {H_{ s} }{Delta d}}=f_{stab}cdot 7&{mbox{if }}xi geq 5end{cases}}}$
Dies ist in der Abbildung grafisch dargestellt.

In dieser Formel f_stechen der Stabilitätsfaktor; dies hängt vom Blocktyp ab. Für einen 'Standardblock' ein Stabilitätsfaktor von f_stechen=1.

Ein Feinfilter hat einen charakteristischen Korndurchmesser d_f15 von ca. 3 mm, während ein Grobfilter einen charakteristischen Korndurchmesser hat d_f15 von etwa 10mm. Bei der Ermittlung des Stabilitätsfaktors wird der Korndurchmesser des Filters berücksichtigt; bei anderen Korndurchmessern werden andere Stabilitätsfaktoren erhalten.

Blocktypen

Die Betonblöcke lassen sich in drei Kategorien einteilen:

• Blöcke, die hauptsächlich beim Spannen verklebt werden, wie z Basalton, Hydroblock und C-Stern
• Blöcke, die viel Hohlraum haben und daher weniger Anlauf geben, wie z Hügelblock und RonaTaille
• Blöcke, die ineinandergreifen, wie Verkalit

EIN Wattenmeerdeich im Friesland großteils mit einer Beschichtung aus Wasserbauasphalt

Blechverkleidung

Eine Blechverkleidung kann aus Beton, Asphalt oder einem Kunststoff-Stein-Gemisch bestehen. Platten können sowohl durchlässig als auch undurchlässig gemacht werden.

Beton

Beschädigung einer Verkleidung mit offenem kolloidalem Beton

Betonplatten (wie z Muralt-Piste werden nicht mehr verwendet, da sie aufgrund ihrer hohen Steifigkeit zu bruchempfindlich sind. In den achtziger Jahren des 20^e Jahrhundert wurden auch Experimente mit offenen kolloidaler Beton als Deichdeckwerk. Offener kolloidaler Beton ist eine Mischung aus Bruchstein und Zement mit Fließmittel. Die Sandfraktion fehlt, besteht also eigentlich aus einem Schuttskelett, das durch einen Zementleim miteinander verbunden ist. Auch dies war kein Erfolg. Die Platten brachen schnell, die Oberfläche wurde zu schnell durch lose Steine, die über den Hang rollten, beschädigt. ^[3]Ein solches Deckwerk wurde auch an vielen Stellen in Belgien entlang von Kanalufern installiert. Dort erweist sich diese Beschichtung als wesentlich zufriedenstellender. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass der Charakter der Schiffswellen anders ist, das Fundament der Ufer in Belgien viel stabiler ist und weniger Stein durch die Wellenbewegung auf den Overs in den Kanälen hin und her bewegt wird.

Asphalt

Asphalt ist auch in offener und geschlossener Blechverkleidung erhältlich. Zur Bemessung eines Asphaltdeckwerks siehe die Richtlinie für Deichdeckwerke Teil 3. Asphaltdeckwerke können als dichter Asphalt (Wasserbau Asphalt) oder wenn offener Steinasphalt, wie auch im Straßenbau (ZOAB) wird eingesetzt. Der Nachteil von dichtem Asphalt ist, dass darunter große Überdrücke entstehen können und er daher recht schwer ausgeführt werden muss. Offener Steinasphalt ist wasserdurchlässig und kann die Wasserdrücke abbauen. Dies bedeutet, dass es dünner gemacht werden kann, aber dieses Material ist weniger stark (weniger beständig gegen die abrasive Wirkung von Sand und Wasser). Ein generelles Problem bei Asphalt ist, dass bei periodischen Belastungen (Wellenstöße) ermüden kann auftreten.

Plastik

Polyurethangebundene Bankdeckwerke (eine Mischung aus Polyurethan und Stein) sind unter dem Markennamen erhältlich Elastoküste. Die Struktur dieses Materials ist identisch mit offenem kolloidalem Beton oder offenem Steinasphalt. Der Vorteil dieses Materials ist, dass es stark, elastisch und sehr wasserdurchlässig ist. Der Nachteil dieses Materials besteht darin, dass es den Setzungen des Untergrundes kaum folgen kann (es zeigt kein zähflüssiges Krabbelverhalten wie Asphalt).^[4]Es wurden auch Experimente mit Epoxidharz als Bindemittel für die Steine, allerdings sind die Erfahrungen damit weniger gut.

Vegetation

In einigen Fällen kann die Vegetation auch als Deichdeckwerk verwendet werden. Dies kann ein mattenbildendes Gras sein. In einigen Fällen (in tropischen Gebieten) Vetiver benutzt.

Matten bildende Gräser

Wenn die Wellenbelastung nicht zu groß ist und kein durchgehendes Wasser gegen den Deich kommt, reicht oft eine Grasdecke. Dieser Rasen muss durchgehend sein, ohne kahle Stellen mit guter Durchwurzelung. Ein durchgängiger, intakter Rasen verträgt recht viele Wellenüberflutungen (durchschnittliche Größenordnung 50 l/s pro Laufmeter) und eine Wellenbelastung von bis zu einem halben Meter. In der Praxis werden diese Werte jedoch nie erreicht. Die Festigkeit von Treppen, Verbindungen mit harten Verkleidungen, Zäunen und Pfosten und Schafwegen ist deutlich geringer. Daher werden für die Gestaltung einer Grasdecke deutlich niedrigere Werte verwendet. Häufig wird ein Wert von 5 - 10 l/s pro laufendem Meter verwendet.

Ein guter Rasen bezieht seine Stärke hauptsächlich aus der Bewurzelung und in viel geringerem Maße aus den Blättern. Deshalb muss auch ein Rasen für einen Deich sehr mäßig gedüngt werden. Eine kräuterreiche Mischung ergibt auch ein variableres Wurzelsystem und ist daher für ein Deichdeckwerk vorzuziehen.^[5]

Verschiedene Düngungsstrategien und das daraus resultierende Wurzelsystem

Die nebenstehende Abbildung zeigt das Ergebnis von vier unterschiedlichen Düngestrategien, 1= Weidedüngung Herbizideinsatz; 2 = Düngen von Heu oder Schlegelmähen ohne Entwässerung 3 = grasende leichte Düngung; 4 = Heuernte ohne Düngung. Aus Deichsicht ist Strategie 4 am attraktivsten.

Die Stärke der inneren Steigung wird mit a Wellenüberlaufsimulator, die Stärke der Außenneigung mit a Wellenauflaufsimulator. Diese Versuche haben gezeigt, dass es besser ist, die Stärke des Rasens auf die Geschwindigkeit des überlaufenden Wassers zu beziehen und nicht so sehr von der über den Deich gemittelten Welle in l/s pro lfm abzuhängen.

Entscheidend erscheint, inwieweit die Durchflussmenge einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Da es eigentlich um die Scherspannung geht, die das Wasser auf den Rasen ausübt, muss die Geschwindigkeit quadriert werden. Zur Ermittlung der Belastung aller überlaufenden Wellen bei einem Sturm wird die Geschwindigkeit über die innere Böschung berechnet und daraus die Summe der Überschreitung der kritischen Schubspannung ermittelt: ${displaystyle B_{c}=Summe {{ ig (}u^{2}-u_{c}^{2}{ ig)}}}$; wobei u die maximale Geschwindigkeit ist, die am inneren Hang während einer bestimmten Überlaufwelle auftritt und u_c die kritische Geschwindigkeit (d. h. die Festigkeit) für den betreffenden Rasen. Der Wert von dir_c für die Grasdecke wird mit Fließversuchen an der Grasdecke ermittelt oder kann durch Zugversuche an der Grasnarbe angenähert werden. Dieser Wert liegt im Allgemeinen zwischen 4 und 6 m/s.

Für einen gegebenen Sturm ist der Wert von B_c bestimmt werden. Mit dieser Zahl lässt sich der Schaden ermitteln:

B_c = 500m²so² Schadensbeginn

B_c = 1000m²so² Mehrere kahle Stellen

B_c = 3500 m²so² Obere Ebene ausblenden

Vetiver

Bei dieser Methode werden Gräser verwendet, die in Blöcken auf Deichen gepflanzt werden. Vetiver (Chrysopogon zizanioides) wird bei der Verstärkung von Flussdeichen verwendet. Die Grasart wird oft in Kombination mit der Cypergras-Art verwendet Cyperus rotundus. Vetiver festigt den Boden, wodurch die Schergefahr reduziert wird und ein Überlaufen reduziert werden kann Vetiver wurzelt bis zu einer Tiefe von sechs Metern und bildet im Deich selbst ein Wurzelnetz. Diese Wurzeln halten den Boden und haben eine ähnliche Wirkung wie wenn Sandgarn in einen Deich injiziert wird. Es besteht ein größerer scheinbarer Zusammenhalt (Winkel der inneren Reibung) aus dem Boden). Das Gras verhindert das Überlaufen der Wellen, da das Gras bei dichter Pflanzung das Wasser bremst, damit die Welle das Hinterland nicht beschädigen kann.^[6]Da es weniger Wellenüberläufe gibt, kann ein Deich auch eine geringere Kronenhöhe aufweisen. Vetiver ist eine Grasart, die nur in . wächst tropisch und subtropisch Klimas liegt es weniger an der Temperatur, sondern an zu wenig Tageslicht im Winter. Diese Methode ist daher in Nordeuropa nicht anwendbar. Auch für Seedeiche ist es nicht anwendbar, da das Gras Salzwasser nur für kürzere Zeit vertragen kann.