Rijkswaterstaat, Dienst Noord-Holland Zeetoegang IJmond T0-onderzoek

Transcriptie

1 Rijkswaterstaat, Dienst Noord-Holland Zeetoegang IJmond T0-onderzoek R-170 Integrale RAMS-analyse - Noordersluis (25A ) Iv-Infra b.v. i

2 Opdrachtgever: Project: Projectnummer: Betreft: Rijkswaterstaat, Dienst Noord Holland Zeetoegang IJmond T0-onderzoek INPA Integrale RAMS-analyse - Noordersluis (25A ) Auteur(s): Gecontroleerd: E. Persoon A. Willems Disciplineleider RAMS Paraaf: Goedgekeurd: W.D. van der Wiel Deelprojectleider T0 Paraaf: Datum: Revisie: 3D Status: Definitief Aantal pagina's: v Iv-Infra b.v., Alle rechten voorbehouden, Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand nd of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke ii toestemming van Iv-Infra b.v.

3 Inhoudsopgave 1 Inleiding T0-onderzoek Zeetoegang IJmond algemeen Uitgangspunten Leeswijzer 1 2 Systeem- en procesanalyse Algemene beschrijving Detailbeschrijving Procesbeschrijving Beschrijving proces schutten Beschrijving proces waterkeren Beschrijving proces spuien Beschrijving proces landverkeer Functionele analyse 16 3 Maatgevende belastingen en risico s Maatgevende belastingen Huidige risico s binnen uitgangspunten ontwerp Huidige risico s buiten uitgangspunten ontwerp Toekomstige ontwikkelingen Failure Mode, Effect and Criticality Analysis 21 4 Foutenboomanalyse Beschrijving foutenboom Kwantificering foutenboom (RAM-data) Faalmechanismen geanalyseerd door discipline analyses Overige gebeurtenissen 30 5 Reliability en Availability Resultaten foutenboomanalyse OTG 1 Schutfunctie niet beschikbaar Reliability (Betrouwbaarheid) Availability (Beschikbaarheid) Minimale deelverzamelingen Gevoeligheidsanalyse Resultaten foutenboomanalyse OTG 2 Keerfunctie niet beschikbaar Reliability (Betrouwbaarheid) Availability (Beschikbaarheid) Minimale deelverzamelingen Gevoeligheidsanalyse Resultaten foutenboomanalyse OTG 3 Spuifunctie niet beschikbaar Reliability (Betrouwbaarheid) Availability (Beschikbaarheid) Minimale deelverzamelingen Gevoeligheidsanalyse 49 iii

4 5.4 Resultaten foutenboomanalyse OTG 4 Verkeersfunctie niet beschikbaar Reliability (Betrouwbaarheid) Availability (Beschikbaarheid) Minimale deelverzamelingen Gevoeligheidsanalyse 52 6 Aanpak prestatiegestuurde maatregelpakketten Onderhoudsmaatregelen Doorrekening onderhoudsscenario s Onderhoudsmaatregelen 56 7 Maintainability Algemeen onderhoud Preventief onderhoud Correctief onderhoud Conclusie 58 8 Safety Relevante wet- en regelgeving voor de Noordersluis Veiligheid Noordersluis Bevindingen ten aanzien van veiligheid vanuit de inspecties: Aandachtspunten met betrekking tot veiligheid vanuit de elektrische installaties: Sociale Veiligheid Quickscan Security Brandveiligheid Verkeersveiligheid Aandachtspunten met betrekking tot veiligheid vanuit de FMECA en HAZOP: Aandachtspunten met betrekking tot veiligheid vanuit de disciplines: Veiligheid en comfort tijdens nivelleren Aandachtspunten met betrekking tot veiligheid vanuit de interviews: Conclusie 73 9 Conclusies Conclusie disciplineanalyses Conclusie/Overzicht resultaten RAMS analyse (Nieuwe) risico s en overige aanbevelingen bij de Noordersluis 86 Referentielijst 91 Revisiebeheer 92 Bijlage 1 FMECA 93 Bijlage 2 Gegevens foutenboomanalyse 94 Bijlage 3 Foutenbomen 95 Bijlage 4 Minimale deelverzamelingen 96 iv

5 Bijlage 5 Inspectierapport 97 Bijlage 6 Constructieve beoordeling stalen onderdelen 98 Bijlage 7 Constructieve beoordeling civiele onderdelen 99 Bijlage 8 Constructieve beoordeling waterbouwkundige onderdelen 100 Bijlage 9 Constructieve beoordeling werktuigbouwkundige onderdelen 101 Bijlage 10 Analyse elektrotechnische installaties 102 Bijlage 11 Interviews 103 Bijlage 12 Checklist externe gebeurtenissen 118 Bijlage 13 HAZOP 119 Bijlage 14 Functies en Faaldefinities T0 120 Bijlage 15 Restlevensduuranalyse 121 Bijlage 16 Kostenonderbouwing maatregelen PMP v

6 1 Inleiding 1.1 T0-onderzoek Zeetoegang IJmond algemeen Voorliggend rapport betreft de integrale RAMS analyse voor het object 25A Noordersluis. Deze rapportage is opgesteld in het kader van de T0-studie Zeetoegang IJmond. De doelstelling van dit rapport is een diepgaande analyse naar de toestand en het bijbehorende risicoprofiel van het bovengenoemde object. De analyse kan dienen als basisinformatie voor het opstellen van toekomstige onderhoudscontracten. Dit rapport is onderdeel van een bredere analyse naar het functioneren van het object bestaande uit inspectierapportages en (constructieve) analyses. De informatie uit die rapportages is gebruikt voor deze RAMS-analyse, en te vinden in Bijlage 5 tot en met Bijlage 10. Met deze analyses zijn risico s die van invloed zijn op het object geïnventariseerd ten einde de effecten op de RAMSaspecten (betrouwbaarheid, beschikbaarheid, onderhoudbaarheid en veiligheid) te beoordelen. 1.2 Uitgangspunten Bij de analyses in dit rapport worden de volgende uitgangspunten gehanteerd: Deze integrale RAMS-analyse is uitgevoerd zoals beschreven in het RAMSuitgangspuntendocument [1]. Deze rapportage richt zich op het object 25A , de Noordersluis. 1.3 Leeswijzer Hoofdstuk 2 betreft een algemene beschrijving van de Noordersluis bestaande uit een systeem- en procesanalyse. Vervolgens zijn in Hoofdstuk 3 de nieuwe risico s die invloed op het systeem hebben benoemd en wordt de FMECA behandeld. In Hoofdstuk 4 is een beschrijving gegeven van de opzet van de foutenbomen die volgen uit de FMECA en de kwantificering van de foutenbomen. In Hoofdstuk 5 worden de analyses van de betrouwbaarheid en beschikbaarheid beschreven en in Hoofdstuk 6 is een prestatiegericht maatregelenpakket opgenomen. In Hoofdstuk 7 en 8 worden de onderhoudbaarheid en veiligheid van het object behandeld, en tot slot volgen in Hoofdstuk 9 de conclusies. 1/125

7 2 Systeem- en procesanalyse In dit hoofdstuk wordt het technische systeem van de sluis en het proces van schutten, keren en spuien beschreven. Eerst volgt een algemene beschrijving van het object en haar functie(s). Daarna worden de onderdelen van het object in detail beschreven en volgt een beschrijving van de processen per functie. 2.1 Algemene beschrijving De Noordersluis is onderdeel van het sluizencomplex te IJmuiden. Dit complex bestaat uit vier schutsluizen, een spuisluis en een gemaal. De Noordersluis is de grootste van de vier sluizen die de scheepvaartverbinding vormen tussen de Noordzee en het Noordzeekanaal. In Figuur 1 is een bovenaanzicht opgenomen van het complex met als meest noordelijk gelegen schutsluis de Noordersluis. Gemaal Spuisluis Noordzee Noordersluis Middensluis Zuidersluis Kleine sluis Noordzeekanaal Figuur 1: Bovenaanzicht sluiscomplex IJmuiden (bron: Google Earth) De Noordersluis is ongeveer 400m lang en 50m breed. De kolkbodem ligt op een niveau van NAP - 15,5m en de drempels in de hoofden liggen op NAP -15,0m. De sluis wordt gebruikt om schepen te schutten die varen van de Noordzee naar de Haven van Amsterdam en terug. 2/125

8 Er is één kolk met betonnen wanden gefundeerd op betonnen palen en damwanden. De kolkvloer bestaat uit stortsteen, net als de bodembescherming aan weerszijden van de sluis. De sluis heeft twee sluishoofden met stalen roldeuren, waarvan het buitenhoofd twee deurkassen heeft en het binnenhoofd één. Van de twee deuren in het buitenhoofd is er één in bedrijf, normaal gesproken is dat de westelijke deur. Over de deurkas van het buitenhoofd oost is een loods gebouwd, waarbinnen onderhoudswerkzaamheden aan de deur worden uitgevoerd. De deurkas wordt drooggehouden m.b.v. schotbalken. Er wordt via omloopriolen genivelleerd; er zijn aan beide zijden van elk sluishoofd twee riolen. Deze lopen in het buitenhoofd om de deurkassen heen, en in het binnenhoofd door de deurkas. Daarom zijn daar in de twee noordelijke riolen vier stalen schuiven voorzien, en de andere 6 riolen worden ieder afgesloten met één rioolschuif (zie Figuur 2). Figuur 2: Bovenaanzicht Noordersluis met deuren, deurkassen en omloopriolen De roldeuren worden bewogen door middel van hydraulisch-mechanische lierinrichtingen. De roldeuren rusten op rolwagens over een railbaan. De rioolschuiven worden verticaal opengetrokken door middel van een hydraulische cilinder. De sluis wordt bediend vanuit het Sluis Leiding Centrum naast de sluis (zie Figuur 3). Er wordt bediend via een SCADA-systeem met PLC-besturing. Het bedienend personeel is in dienst van Haven Amsterdam. Het streefpeil van het Noordzeekanaal is NAP - 0,40m met een marge van 0,20m. Gemiddeld is de waterstand van de Noordzee gelijk aan NAP. Bij zeestanden hoger dan NAP + 3,40m, en lager dan NAP - 2,50m wordt het schutproces gestaakt. 3/125

9 L L S HOLA L EH S S EH S SLC S Figuur 3: Bovenaanzicht Noordersluis met gebouwen (SLC= bediengebouw, L= liergebouw, S= schuivengebouw, EH=EHkelder schuiven, HOLA=HOLA-gebouw) De sluis is in 1929 voltooid en in 1930 in gebruik genomen. Sindsdien is de sluis meerdere malen aangepast: De sluis is in de Tweede Wereldoorlog zwaar beschadigd. Er was met name grote schade aan het binnenhoofd, en gaten in de kolkwand. Het centrale bediengebouw is ook vernield. Na de oorlog is de sluis toen overgegaan op hoofdenbediening met op elk hoofd een bedienruimte. In 1986 is het bediening- en besturingssysteem vervangen. De sluis wordt nu bediend vanaf het SLC, de oude bediengebouwen zijn vervangen door lokale noodbedienposten. In 1956 werd het mogelijk met de auto de sluis te passeren. De roldeuren en het terrein zijn toen zodanig aangepast dat wegverkeer over de gesloten deur kan rijden. De sluis heeft altijd een reservedeur gehad, maar toen in de jaren '70 de sluis twee keer kort na elkaar werd aangevaren is er een extra reservedeur gemaakt. Omdat het aantal scheepvaartbewegingen veel groter werd dan waar bij het ontwerp rekening mee was gehouden, waren o.a. de bewegingswerken en railbanen begin jaren '80 helemaal versleten. In 1988 zijn de rioolschuiven en bewegingswerken vervangen. In 1989 zijn de complete bewegingswerken van de roldeuren vernieuwd. De railbaanconstructie is in dezelfde periode ook vernieuwd en aangepast. Daardoor moesten ook de rolwagens en roldeuren 4/125

10 worden aangepast. Er zijn toen 3 nieuwe deuren gebouwd, en de vierde deur (die in de jaren '70 was toegevoegd) is aangepast aan de nieuwe situatie. In 2002 zijn de installaties en schuivengebouwen van het binnenhoofd vernieuwd, en het bijbehorende gedeelte van het besturingssysteem. Naast een schutfunctie heeft de sluis een kerende functie, om te zorgen dat het peil op het Noordzeekanaal op de gewenste hoogte blijft. De sluis is ook onderdeel van de verbindende primaire waterkering tussen dijkring 13 en 14 (Zuid- en Noord-Holland). De hoogwaterkerende functie is echter onderwerp van het Voorschrift Toetsen op Veiligheid Primaire Waterkeringen (VTV) en valt buiten de scope van deze studie. Er kan worden gespuid met de sluis, dit komt incidenteel voor als de spuisluis van het complex onvoldoende capaciteit heeft om het kanaal op peil te houden. De rioolschuiven worden dan lokaal bediend, door Rijkswaterstaat. Via het centrale bedieningssysteem kan niet worden gespuid. De roldeuren doen ook dienst als brug met wegverkeersfunctie. Op de deuren is een rijdek aangebracht en het wegverkeer wordt m.b.v. matrixborden, verkeerslichten en afsluitbomen over de op dat moment gesloten deur(en) geleid. De sluis heeft geen zout-zoetscheidingsfunctie meer. Vroeger waren er wel bellenbanen, maar de scheepvaart had er last van. 2.2 Detailbeschrijving Verschillende IH-onderdelen (instandhoudingsonderdelen) van de sluis worden hieronder beschreven, genummerd volgens de door Rijkswaterstaat gehanteerde systemen DISK/MIOK. De complete lijst met onderdelen is opgenomen in de FMECA (zie Bijlage 1). Aandrijving en bewegingswerk, roldeur, elektrohydraulisch (IH 1a) De roldeuren worden elektrohydraulisch aangedreven (zie Figuur 5). De roldeur wordt met lieren open en dicht getrokken. Bij elke deur lopen staalkabels via omloopwielen langs beide zijden van de deur. De kabels worden op- en afgewonden op twee kabeltrommels. De trommels zijn via een tandwieloverbrenging aangesloten op hydromotoren die worden aangedreven door hydraulische aggregaten, voorzien van elektromotoren en pompen. Er zijn 10 standschakelaars per deur. De twee deuren die in bedrijf zijn, liggen op rolwagens die over een railbaan bewegen. Eén deur heeft twee rolwagens, elk voorzien van 8 loopwielen. Figuur 4: Railbaan (reserve) 5/125

11 Figuur 5: Aandrijving en bewegingswerk roldeur Aandrijving en bewegingswerk, rioolschuif, elektrohydraulisch (IH 1b) De rioolschuiven worden ook elektrohydraulisch aangedreven. Elke schuif heeft een hydraulisch aggregaat waarmee via een cilinder de schuif op en neer bewogen wordt. Figuur 7: Bewegingswerk rioolschuif Figuur 6: Bewegingswerk rioolschuif 6/125

12 Afsluitboominstallatie (IH 6), Verkeersregelinstallatie (IH 80) Het wegverkeer over de roldeuren wordt als beide deuren gesloten zijn voor elke richting over een deur geleid. Als één deur geopend is, loopt het verkeer via de andere deur. Op matrixborden op de aanrijroutes wordt weergegeven welke weg beschikbaar is. Er is over een deur geen ruimte voor tweerichtingsverkeer, dus via verkeerslichten wordt het verkeer om en om over de gesloten deur geleid. Als de andere deur dan weer gesloten is, en de gesloten deur wordt geopend wordt deze door middel van afsluitbomen eerst afgesloten voor het verkeer. Als de afsluitbomen niet neer zijn kan de deur niet geopend worden. Figuur 8: Afsluitboominstallatie Bedienings- en besturingssysteem (IH 9) De sluis heeft één SCADA-bedieningsstation vanwaar wordt ingelogd op de redundant uitgevoerde SCADA-server. Het besturingssysteem bestaat uit PLC s. Voor noodbediening zijn er aparte bedieningsstations en servers op de sluishoofden. Het netwerk is communicatietechnisch een ring. Figuur 9: Bedienstation Noordersluis in Sluis Leiding Centrum 7/125

13 Bodembescherming (IH 11) Aan de Noordzeezijde is de bodem voorzien van stortsteen, aan de Noordzeekanaalzijde ook, maar daar is een deel gepenetreerd. Brandblussysteem (IH 12), Brandmeld- en ontruimingsinstallatie (IH 13) Het bedieningsgebouw en de technische ruimte zijn voorzien van diverse branddetectie- en blusinstallaties en ontruimingsvoorzieningen. Overal zijn brandmelders die op een systeem zijn aangesloten, zodat op brandmeldpanelen kan worden afgelezen waar een alarm vandaan komt. Er is een automatisch blussysteem (zie Figuur 10) in de besturingsruimten van de deuren. Figuur 10: Brandblussysteem Figuur 11: CCTV-installatie CCTV installatie (IH 14) De sluis is voorzien van een CCTV-systeem met 15 camera s en 9 monitoren en 1 videomatrix. Het bedienpaneel en de schermen staan op de bedienplaats in het Sluis Leiding Centrum (zie Figuur 11 en Figuur 12). Figuur 12: Monitoren CCTV 8/125

14 Fundering (IH 20) De kolkwanden, sluishoofden en vleugelblokken zijn gefundeerd op palen. In Figuur 13 is een dwarsdoorsnede van de kolk opgenomen. Figuur 13: Fundering kolkwanden Gebouw (IH 21) Zoals in Figuur 3 is aangegeven zijn er diverse gebouwen op het complex. In Figuur 14 is het SLC te zien, in Figuur 16 is één van de liergebouwen afgebeeld en in Figuur 15 één van de schuivengebouwen. Figuur 14: Sluis Leiding Centrum Figuur 15: Schuivengebouw binnenhoofd zuid Figuur 16: Gebouw bewegingswerken deur binnenhoofd 9/125

15 Hoogspanningsinstallatie (IH 29), Laagspanningsinstallatie (IH 39), Noodstroominstallatie, roterend (IH 46) en statisch (IH 47) Het sluiscomplex is aan twee zijden aangesloten op het hoogspanningsnet. Normaal gesproken wordt de Noordersluis gevoed vanaf de noordkant van het complex. Vanaf de hoogspanningverdeelinrichting worden via transformators de diverse laagspanningshoofd- en onderverdelers gevoed. Als de voeding wegvalt, wordt automatisch omgeschakeld naar voeding vanaf de zuidzijde van het complex. Er zijn ook nog twee noodstroomaggregaten op het complex (bij de Middensluis) voor het geval beide aansluitingen wegvallen. De tijd tussen netuitval en het functioneren van de noodstroominstallatie wordt opgevangen met behulp van drie UPS-en. Kerende constructie (IH 38) Op de vier hoeken van de sluis zijn kerende betonnen constructies aangebracht (zie Figuur 17). Geleideblokken / vleugels Figuur 17: Kerende constructies Marifooninstallatie (IH 44) Via marifoon wordt met de scheepvaart gecommuniceerd. De installatie bestaat uit een bedienpost, een marifoonkast en een antenne. Er zijn ook portofoons voor als de installatie uitvalt, maar deze hebben een kleiner bereik. Oeverbescherming (IH 49) De oeverbescherming aan de Noordzeezijde bestaat uit stortsteen, bestrating en zetsteen (zie Figuur 18), en aan de Noordzeekanaalzijde uit stortsteen. Figuur 18: Oeverbescherming 10/125

16 Remming- en/of geleidewerk (IH 56) Er zijn vier remmingwerken in het verlengde van de vleugelblokken, drie met houten palen, en één van staal (zie Figuur 19). Figuur 19: Geleidewerken Scheepverkeersbeseining (IH 58) Er zijn vier drielamps invaarseinen en vier tweelamps uitvaarseinen. Daarnaast zijn er vier parkeerborden, waarmee wordt aangegeven aan welke zijde van de kolk moet worden afgemeerd. Figuur 20: Scheepvaartseinen Figuur 21: Deur buitenhoofd west in gesloten toestand Sluisdeur (rol) (IH 60) Er zijn vier roldeuren in totaal, waarvan er twee in gebruik zijn. De deuren worden om de vier jaar gewisseld. Eén deur staat in de (overdekte) deurkas van het buitenhoofd oost, waar het onderhoud wordt uitgevoerd, en de andere reservedeur ligt dicht bij de sluis in het kanaal. De 3 nieuwe roldeuren zijn gelast en de oude deur is nog met klinknagels gemaakt (zie 2.1). Deze is hierdoor 11/125

17 zwaarder dan de drie nieuwere deuren. Een deur is ca. 20m hoog, 53m lang en 7m breed. De deuren zijn tussen NAP - 6,20m en NAP - 2,50m over de hele lengte en breedte voorzien van luchtkisten, zodat de deuren niet met het volle gewicht op de rolwagens steunen. Geheel gevulde luchtkisten zorgen voor een zodanige opdrijvende kracht dat de deur gaat drijven. Dit wordt gebruikt bij het uitwisselen van de deuren. Deels gevulde luchtkisten zorgen ervoor dat de deur op de rolwagens blijft staan. De luchtkisten van de oude deur wijken af van die van de nieuwere deuren. Op een hoogte van NAP + 3,40m zitten luiken in de deuren. Van de buitenste deur in het buitenhoofd zijn deze gesloten, van de deur in het binnenhoofd zijn de luiken geopend. Hiermee wordt bereikt dat het peil in de kolk nooit hoger is dan NAP +3,40m. Elke deur is voorzien van een houten rijdek op NAP + 5,00m. Er is daarnaast nog een waterkerende leuning, zodat de kerende hoogte van de deuren op NAP + 5,85m ligt. Figuur 22: Deur buitenhoofd west in beweging Sluishoofd (IH 61) De sluishoofden zijn van beton met een betonnen vloer waarover de railbanen lopen. De hoofden zijn voorzien van onder- en achterloopsheidschermen. Het buitenhoofd heeft twee deurkassen en het binnenhoofd één (zie Figuur 17 en Figuur 23). De buitenste deurkas van het buitenhoofd wordt gebruikt voor het schutten, over de binnenste deurkas is een onderhoudsdok aangebracht, deze staat normaal gesproken droog en wordt gebruikt voor onderhoud aan een reservedeur. De omloopriolen lopen door het buitenhoofd om de deurkassen heen en bij het binnenhoofd loopt het riool via de deurkas. 12/125

18 Figuur 23: Deurkas buitenhoofd west Figuur 24: Sluiskolk Sluiskolk (IH 62) De kolk heeft betonnen L-wanden en een vloer van stortsteen (zie Figuur 13). Op de wanden zijn houten wrijfstijlen en drijframen aangebracht voor het beschermen van de betonwand en de schepen. De drijframen worden met kettingen met gewichten op hun plaats gehouden. Er zijn ladders geïntegreerd in de wand. Langs de kolk zijn in totaal 102 bolders aangebracht ten behoeve van het afmeren van de schepen (zie Figuur 24). Terrein (IH 67) met Toegangshek (IH 68) Het terrein is grotendeels bestraat. Met hekwerk wordt het terrein afgescheiden voor onbevoegden (zie Figuur 25). Er zijn toegangshekken die vanaf de bedienpost geopend kunnen worden, en hekken die alleen met de sleutel geopend kunnen worden. Op het terrein zijn diverse reddingsmiddelen aanwezig. Figuur 25: Terrein met toegangshek 13/125

19 Nivelleermiddel (IH 90) Er zijn in totaal 10 stalen rioolschuiven in gebruik, waarmee de omloopriolen worden geopend en gesloten om zo te kunnen nivelleren. Ook worden de schuiven van het buitenhoofd incidenteel gebruikt om te spuien. Er zijn droogzetschotten om het riool dicht te kunnen zetten t.b.v. onderhoud aan de schuiven. 2.3 Procesbeschrijving Als de centrale bediening niet beschikbaar is, kan in de bedienruimte worden overgegaan op noodbediening, zodat o.a. bepaalde situaties overbrugd kunnen worden. Daarnaast zijn er twee lokale bedienposten, op elk sluishoofd één. Op de lieren en op de besturingskasten zijn sleutelschakelaars aanwezig waarmee bepaalde bedieningen kunnen worden uitgevoerd. Het is mogelijk om lokaal in de besturingskast, de gehele bediening, stap voor stap uit te voeren. Groot nadeel van deze lokale bedieningen van de deuren is dat er geen zicht is op de deur (buiten). De omloopriolen hebben een handbediening open/dicht in de ruimte van de betreffende schuif. Er zijn aansluitpunten gemaakt voor een knoppenpaneel waarmee de deuren open en dicht gestuurd kunnen worden, maar deze aansluitpunten zijn inmiddels voor andere doeleinden gebruikt en de knoppenpanelen zijn niet meer aanwezig. Elke vorm van bediening naast de reguliere centrale bediening wordt niet bediend door de sluiswachters, maar door Rijkswaterstaat, er is een sleutel voor nodig. De noodbediening wordt in deze analyse niet als een volwaardige back-up beschouwd en in overleg met Rijkswaterstaat niet beschouwd in de RAMS-analyse. Zoals in 2.1 staat omschreven heeft de sluis de volgende functies: schutfunctie; kerende functie; spuifunctie; wegverkeersfunctie. In de volgende paragrafen wordt het proces beschreven van de verschillende functies van de sluis Beschrijving proces schutten Het complex heeft een sluismeester die vanuit het Haven Operatie Centrum alle bediening aanstuurt. Het scheepsaanbod komt bij de sluismeester binnen en deze verdeelt de schepen over de kolken, vertelt de sluiswachter (via de telefoon) welke schepen eraan komen, waar ze liggen en de optimale indeling. De schipper geeft daarbij zelf zijn voorkeur aan voor de afmeerzijde (bijvoorbeeld door stromingen e.d.). Meestal zijn de schepen die door de Noordersluis varen te groot om door één van de andere sluizen geschut te worden. Er wordt voornamelijk zeevaart geschut. 14/125

20 Er wordt 24 uur per dag, 7 dagen per week bediend. De sluis wordt door één sluiswachter vanuit het SLC bediend. Deze communiceert via marifoon met de scheepvaart. Er is een SCADAbeeldscherm waarmee het schutproces wordt uitgevoerd. Het proces wordt via een stappenprogramma bediend: een stap kan niet worden gestart als de vorige stap niet is uitgevoerd. Om een deur te sluiten moeten eerst de seinen op rood, om een deur te openen moeten de afsluitbomen neer zijn, en er moet gelijkwater over de deur bereikt zijn etc. Het complex werkt met het scheepvaartvolgsysteem van het Havenbedrijf: Pontis. Daarin worden de gegevens van de schepen geregistreerd. Dit systeem is op de bedienplek beschikbaar. Ook zijn er diverse Hydrometeogegevens beschikbaar die de sluiswachter aan de scheepvaart kan doorgeven. Er is CCTV beschikbaar waarmee de kolk en de weg t.p.v. de afsluitbomen kunnen worden bekeken. Omdat het echter niet goed mogelijk is om de afstanden van de grote schepen in de kolk vanaf de CCTVschermen of vanaf de bedienplek in te schatten, is er ook altijd een mobiele functionaris aanwezig bij de kolk, die voortdurend in contact staat met de sluiswachter en ter plaatse de afstanden beoordeelt. Er zijn ook meestal vier vletterlieden bij de kolk, die in dienst zijn van een aparte organisatie, die (onder andere) het meren en ontmeren van de grote schepen verzorgt. Het schutproces verloopt als volgt. Uitgangssituatie is een volledig gesloten kolk (alle seinen op rood), met landverkeer over beide deuren, elk voor één richting. Als er nog geen gelijkwater over de invaarzijde is, worden de schuiven aan die zijde geopend om te nivelleren. De invaarseinen rood-groen worden getoond. Het verkeer wordt omgeleid via de nog gesloten deur, waarbij de verkeerslichten het éénrichtingsverkeer op die deur regelen. De afsluitbomen sluiten dan aan de invaarzijde, waarbij automatisch eerst de stopseinen aan gaan. Dan wordt het parkeerbord ingeschakeld aan de noord of zuidzijde om aan te geven waar kan worden afgemeerd. Wanneer gelijkwater is bereikt wordt de roldeur aan de invaarzijde geopend. Als de deur helemaal geopend is, gaan de rioolschuiven automatisch dicht. Dan wordt groen-groen getoond. Via marifoon en door communicatie met de mobiele man wordt de sluis klaargemaakt en de schepen gepositioneerd. Alles wordt ook doorgegeven aan de loods, die rekening moet houden met zoet-zout-stromingen, trossen, etc. De seinen gaan weer op rood en het parkeerbord gaat dan vanzelf uit. Dan wordt de deur weer gesloten. Als de deur gesloten is worden de afsluitbomen geopend. Het verkeer kan dan weer over die deur. De rioolschuiven van het andere hoofd worden geopend om te nivelleren. Als er aan die zijde invarend verkeer is worden de invaarseinen op rood-groen gezet en het juiste parkeerbord aangezet. Het verkeer wordt weer omgeleid over de andere deur, waarna het verkeer over de deur aan de uitvaarzijde gestremd wordt. Als er weer gelijkwater is over de andere deur, gaat de deur open. Als de deur helemaal open is gaan de schuiven weer dicht. 15/125

21 De uitvaarseinen gaan op groen en kunnen de schepen uitvaren. Wanneer de schepen zijn uitgevaren, gaan de uitvaarseinen op rood en eventueel de invaarseinen op groen. etc Beschrijving proces waterkeren De Noordersluis heeft een kerende functie, zodat het peil van het Noordzeekanaal kan worden gehandhaafd t.o.v. de Noordzee. Eén sluishoofd is altijd geheel gesloten (één deur en alle schuiven). Tijdens het schutten gaat de kerende functie steeds over van het ene naar het andere sluishoofd. Als het Noordzeepeil hoger dan NAP + 3,40m wordt, wordt gestopt met schutten en beide sluishoofden worden gesloten. Er wordt dan in de kolk een waterstand van NAP+2,00m gerealiseerd, zodat er vanaf dat moment getrapt gekeerd wordt. Het dok van de reservedeur wordt dan ook tot NAP+2,00m geïnundeerd Beschrijving proces spuien Het complex heeft een aparte spuisluis waarmee regelmatig gespuid wordt, zodat het kanaalpeil op de gewenste stand kan worden gehouden. Eventueel kan met de Noordersluis worden gespuid als de spuisluis onvoldoende capaciteit heeft. Dit komt zelden voor (in de afgelopen 26 jaar 2 keer, zie Bijlage 11). Er kan gespuid worden bij waterstanden op de Noordzee van NAP - 2,00m tot NAP - 0,40m. Er wordt alleen gespuid als er niet geschut hoeft te worden, tenzij op het kanaal een zeer extreme situatie ontstaat. Spuien kan niet vanaf het centrale bedieningssysteem. De bediening wordt, als er gespuid moet worden, overgenomen door Rijkswaterstaat, die de rioolschuiven van het buitenhoofd opent met behulp van lokale bediening. Het binnenhoofd is dan geopend Beschrijving proces landverkeer Via matrixborden wordt aangegeven welke zijde van de sluis beschikbaar is. Via verkeerslichten wordt het verkeer geregeld en met stopseinen en afsluitbomen wordt het verkeer gestremd als een deur niet gesloten is. In de beschrijving van het schutproces wordt ook beschreven hoe het landverkeersproces verloopt, zie Functionele analyse Zoals in 2.1 en 2.3 wordt beschreven heeft de sluis de volgende functies: schutfunctie; kerende functie; spuifunctie; wegverkeersfunctie. Op basis van [2] gelden hiervoor de volgende definities: Schutfunctie: De schutfunctie van een schutsluis is het leveren van een bijdrage aan de mogelijkheid om de scheepvaart binnen een bepaalde normtijd waterpanden te laten passeren. Deze bijdrage levert de schutsluis door de scheepvaart binnen een bepaalde schutduur T schut een waterstandsverschil te laten overbruggen. 16/125

22 Kerende functie: De schutsluis draagt bij aan het op peil houden van de waterhoogten via de (water)kerende functie. De hoogwaterkerende functie is onderwerp van het Voorschrift Toetsen op Veiligheid Primaire Waterkeringen (VTV) en valt buiten de scope van deze studie. Spuifunctie: De schutsluis draagt bij aan het op peil houden van de waterhoogten via de spuifunctie. Wegverkeersfunctie: De wegverkeersfunctie van een schutsluis is het leveren van een bijdrage aan de mogelijkheid om het wegverkeer binnen een bepaalde normtijd te laten passeren. Om de RAMS-aspecten ten aanzien van de functies te kunnen beoordelen, is bepaald wanneer de sluis faalt in het vervullen van de functies. Hiertoe zijn de volgende vier algemene faalcriteria opgesteld [2]. Faalcriterium schutfunctie: Een schutsluis faalt ten aanzien van de schutfunctie indien de vereiste schutting meer dan 1 uur vergt. De schutting, en daarmee de schuttijd, begint op het moment dat alle te schutten schepen zich in de schutruimte bevinden en de invaardeuren dicht gaan. De schuttijd stopt op het moment dat het schip met zijn hek de uitvaardeur passeert. Het sluiten van de deuren, het nivelleren van de kolk en het openen van de deuren (de bedieningstijd van het schutproces) maken dus onderdeel uit van de schuttijd, evenals de uitvaartijd van de schepen. De schuttijd varieert afhankelijk van het waterstandsverschil (verval) over de sluis. Naast bovenstaand faalcriterium afkomstig uit [2], wordt onderscheid gemaakt in korte en langdurige stremmingen. Er worden analyses uitgevoerd voor alle stremmingen waarbij de vereiste schutting meer dan 1 uur vergt, meer dan 6 uur vergt en wanneer deze tussen de 1 en 6 uur vergt. Faalcriterium kerende functie: De sluis faalt indien er een open verbinding tussen het kanaal en de zee is, waarvan de doorsnede groter is dan 1% van het oppervlak van de dwarsdoorsnede van de kolk ter plaatse van de deuren. Faalcriterium spuifunctie: De spuifunctie wordt incidenteel ingezet voor het spuien van water. Conform [2] faalt de sluis dan indien de gerealiseerde spuiopening meer dan 25% afwijkt van de gewenste doorstroomopening gedurende een aaneengesloten periode van tenminste 1 uur. Faalcriterium wegverkeersfunctie: De sluis faalt t.a.v. de wegverkeersfunctie indien deze het wegverkeer niet binnen WV laten passeren. 17/125

23 Er is geen vaste waarde bekend voor WV. Er zijn geen eisen t.a.v. stremmingen van het landverkeer in het onderhoudscontract opgenomen. Omdat bij de Zuidersluis bij elke schutting het verkeer gestremd wordt, wordt wel aangenomen dat korte stremmingen geen onverwachte overlast voor het wegverkeer zullen betekenen. Daarom is gekozen voor een de waarde WV = 30 minuten. Deze faalcriteria zijn gebruikt bij het uitvoeren van de verdere analyses. 18/125

24 3 Maatgevende belastingen en risico s In dit hoofdstuk worden de maatgevende belastingen en potentiële risico s benoemd voor de verschillende disciplines. Naast de bestaande risico's zal hierbij specifiek aandacht zijn voor mogelijke risico's als gevolg van veranderde omstandigheden, de zogeheten nieuwe risico's. De risico s zijn beschouwd om de betrouwbaarheid, beschikbaarheid, onderhoudbaarheid en veiligheid van de sluis vast te stellen. 3.1 Maatgevende belastingen Maatgevende waterstandvervallen De normfrequentie van de waterkering waar de Noordersluis toe behoort is 1/ jaar, daarbij hoort een toetspeil van NAP + 5,20m. De kerende hoogte van de roldeuren is NAP + 5,85m. De laagst bekende waterstand in de buitenhaven van IJmuiden is NAP - 2,50 m, opgetreden in Deze laagst bekende waterstand heeft een onderschrijdingsfrequentie van 1/100 jaar. Dit is ook gelijk aan het minimale schutpeil. Het maximale schutpeil is een waterstand van NAP + 3,40 m. Deze waterstand komt gemiddeld 1/65 jaar voor. Bij waterstanden die hoger zijn dan NAP + 3,40 m wordt het schutten gestaakt en worden stormmaatregelen genomen. Hierbij wordt onder andere de waterstand in de sluiskolk op NAP+2,00 m gebracht om getrapt te kunnen keren. Daarom is het maximale verval dat over een deur optreedt groter bij schutten dan tijdens hoogwater keren. In Tabel 1 zijn de maatgevende vervallen weergegeven. Tabel 1: Waterstandvervallen over de Noordersluis Normaal sluisbedrijf ws Noordzee [m+nap] toeslag Noordzeezijde [m] ws NZK-zijde [m+nap] toeslag NZK-zijde [m] Verval schutten max. peil 3,70 windgolf ,94-4,64 schutten min. peil -2,80-0,11 windgolf ,91 laagwater keren -3,60-0,01 windgolf ,61 hoogwater keren 1 5,80 deining ,84-6,64 windgolf Tijdens hoogwater keren bij een waterstand op de Noordzee wordt getrapt gekeerd, het maximale verval per sluishoofd is daarom kleiner dan het maximale verval over de sluis. 2. Bij de berekening van het verval worden deining en windgolven niet in rekening gebracht. De invloed van de inkomende windgolven op de sluis wordt apart in rekening gebracht met de methode van Goda. 3. Translatiegolven in situaties van hoog- en laagwater keren worden voor het verval niet in rekening gebracht. Aangenomen wordt dat deze tijdens het schutproces ontstaan. [m] Scheepvaartbewegingen Er worden ongeveer schepen per jaar geschut (inclusief meegeschutte sleepboten). Er zijn de laatste jaren (vanaf 2008) ca schuttingen per jaar, waarvan ongeveer een kwart leeg. 19/125

25 De maatgevende scheepsklasse die door de Noordersluis kan worden geschut, wordt momenteel aangeduid als DWT Post-Panamax containerschepen (met een lengte tot circa 325 m) (zie [R-150]). 3.2 Huidige risico s binnen uitgangspunten ontwerp Als huidige risico s binnen de uitgangspunten van het ontwerp worden belastingen of omstandigheden gezien die het object potentieel kunnen schaden. Deze risico s zijn gebaseerd op basis van de maatgevende belastingen zoals hierboven beschreven. De volgende risico's zoals geïdentificeerd in [1] zijn beschouwd in de analyse van bij de Noordersluis: Overbelasting voortkomend uit grond en waterstanden; Overbelasting door golven en wind; Overbelasting door eigengewicht constructie; Overbelasting door veranderlijke belasting op constructie; Overbelasting, vermoeiing van bewegingswerk; Overbelasting door reactiekracht bewegingswerk; Inadequaat voorraadbeheer; Onvoldoende kennis bij het bedienend en onderhoudspersoneel; Veiligheid voor gebruikers en derden; Veroudering (vorming van corrosie), achterstallig onderhoud. 3.3 Huidige risico s buiten uitgangspunten ontwerp De nieuwe risico s zijn omstandigheden of genomen besluiten, die niet meer aansluiten op de oorspronkelijke ontwerpeisen van het object en waar dus mogelijk onvoldoende rekening mee is/wordt gehouden bij het beheer- en onderhoudsregime. De volgende risico's zoals geïdentificeerd in [1] zijn beschouwd in de analyse van de Noordersluis: Overbelasting voortkomend uit gewijzigde grond en/of waterstanden; Overbelasting voortkomend door hogere golven en windbelasting dan ontworpen; Door grotere schepen en verhoogd geïnstalleerd vermogen neemt de belasting op de bodemen oeverbescherming toe (ook door boegschroef gebruik); Overbelasting, vermoeiing door intensiever gebruik van het bewegingswerk; Veranderingen in gebruik en bediening, betrekking hebbend op procedures en testen; Overgang van activiteitengestuurd onderhoud naar prestatiegestuurd onderhoud; Nieuwe wet- en regelgeving en normen met andere veiligheidsfilosofie (o.a. Arbeidsmiddelenrichtlijn, machinerichtlijn), het risico bestaat dat de het object niet voldoet aan de benodigde wet- en regelgeving. Daarnaast zijn nog de volgende risico's beschouwd in de analyses: Doordat drainagegaten in de kolkwanden zijn dichtgestopt in een recent verleden is er mogelijk een verhoogde grondwaterstand achter de kolkwand. Verslechtering van de betonkwaliteit. 20/125

26 Gevolgen voor de constructie n.a.v. de schade aangebracht in de Tweede Wereldoorlog. Het oorspronkelijke luchtbellenscherm is niet meer in gebruik. Het gevolg hiervan is dat de sluis geen functie zoet-zoutscheiding meer vervult. Grote dichtheidsverschillen in het water aan beide zijden van de sluis zijn hierdoor minder vaak aanwezig. Overbelasting op betonnen damwanden door schroefwerking van schepen. Beweging / slijtage van de railbaan met de rails in het binnenhoofd. (niet te inspecteren) aantasting paalkopwapening. 3.4 Toekomstige ontwikkelingen Geplande werkzaamheden rondom de sluis kunnen risico s met zich meebrengen, in die zin dat de belasting kan toenemen en/of de sterkte kan afnemen. Mogelijk risicovolle werkzaamheden aan zowel de sluis als het omliggende watersysteem zijn: De aanleg van een nieuwe grote zeesluis. Deze sluis wordt mogelijk gesitueerd tussen de Middensluis en de Noordersluis, waardoor: o belastingen ten gevolge van scheepvaart (translatiegolven en scheepsgolven) nabij de Noordersluis kunnen toenemen. o verhoogde belasting als gevolg van bouwwerkzaamheden in de directe nabijheid van de constructie van de huidige Noordersluis kan optreden. o de permanente (grondwater)belasting op de kolkwandconstructie ten zuiden van de Noordersluis verhoogt. o de invaartconstructies van de Noordersluis mogelijk aangepast dienen te worden. De aanleg van nieuwe remmingswerken aan de Noordzeezijde van de sluis (zie [6]). Dit vormt mogelijk een risico voor de bodembescherming; Door het uitbesteden van beheer- en onderhoudwerkzaamheden zou objectkennis kunnen wegvloeien. Hierdoor zou het kunnen gebeuren dat, bijvoorbeeld in calamiteitsituaties, niet adequaat gereageerd kan worden, omdat bepaalde objectkennis niet meer aanwezig is. 3.5 Failure Mode, Effect and Criticality Analysis Met behulp van de risico s is in een FMECA structureel in kaart gebracht welke afwijkingen cq. storingen per onderdeel kunnen optreden. Vervolgens is voor elk van de afwijkingen aangegeven of deze zal leiden tot onbetrouwbaarheid en niet-beschikbaarheid van het object ten aanzien van de functies schutten, keren, spuien, en wegverkeer en of deze afwijkingen negatieve effecten heeft op de veiligheid. Tevens is in het overzicht een analyse van de belangrijkste gebeurtenissen meegenomen gebaseerd op de checklist in Bijlage 12. De complete FMECA is opgenomen in Bijlage 1. Hieronder volgt een beschrijving van enkele opvallende zaken uit de FMECA. Externe gebeurtenissen / Natuurlijke randvoorwaarden / Menselijk falen / Onderhoud (IH 0) De kans op schade door aanvaring, blikseminslag en brand worden gezien als risico en beschouwd in de analyse. Ook worden storingen ten gevolge van netuitval beschouwd en door vuil in de deurkas tussen de roldeuren, uit de interviews blijkt dat dit af en toe voorkomt. Natuurlijke randvoorwaarden zijn hoog en laag water (maximaal en minimaal schutpeil) en maximale windkracht, t.a.v. de schutfunctie. Er wordt bij zware storm niet meer geschut. 21/125

27 Het spuiproces kan alleen plaatsvinden bij waterstanden op de Noordzee lager dan het kanaalpeil. Mist en vorst zijn geen probleem voor de beschikbaarheid. Als de situatie zeer extreem is zullen de meeste schepen niet gaan varen, maar schepen die geschut willen worden, worden geschut. De sluis is voorzien van mistverlichting, en door de mobiele man is de afstand geminimaliseerd. Bij strenge vorst worden ijsbrekers ingezet. Door de brakheid van het water komt dit relatief weinig voor. Er wordt ook rekening gehouden met menselijk falen in de vorm van bedienfouten. Aandrijving en bewegingswerk, roldeur, elektrohydraulisch (IH 1a) Het aandrijving- en bewegingswerk kent diverse mogelijkheden om te blijven functioneren bij een storing. Als één hydromotor uitvalt kan de deur nog bewegen op normale snelheid, en als één heel lierwerk uitvalt kan de deur nog bewegen op beperkte snelheid. Als één pompaggregaat uitvalt kan de deur nog bewogen worden op halve snelheid, en als één hoofdpomp uitvalt kan de deur nog bewogen worden op beperkte snelheid (zie Bijlage 6 van R-130). Dit zijn echter geen mogelijkheden die direct kunnen worden toegepast, vanuit het bediensysteem kan niets gedaan worden zodra er een storing is. De storingsmonteur moet dan eerst naar de sluis komen en zorgen dat alles omgezet wordt. Daarnaast zal de deurbeweging langzamer zijn. Omdat de schuttijd gemiddeld ongeveer 40 minuten duurt, draagt elke storing van 20 minuten of langer bij aan de nietbeschikbaarheid. Daarom worden deze mogelijkheden niet gezien als back-up, en is dus elk onderdeel van het aandrijving- en bewegingswerk kritisch. Voor de standschakelaars geldt dat als er één defect is het systeem in storing raakt. Daarom worden deze ook allemaal als kritisch beschouwd. Afsluitboominstallatie (IH 6) Het systeem is zo ingericht dat, als de afsluitbomen niet naar beneden zijn, de betreffende roldeur niet geopend kan worden. Daarom is het niet alleen voor de verkeersfunctie maar ook voor de schutfunctie belangrijk dat deze functioneren. Bedienings- en besturingssysteem (IH 9) Alleen de centrale bediening vanuit het SLC wordt beschouwd. De noodbediening vanaf de hoofden wordt niet als een volwaardige back-up gezien (zie 2.3). Bodembescherming (IH 11) De bodembescherming wordt in de kwantitatieve analyse buiten beschouwing gelaten, zoals in [1] is voorgeschreven. Hydro-/meteomeetinstallatie (IH 30) Uit de interviews (zie Bijlage 11) blijkt dat de Hydro-meteogegevens meer ter ondersteuning voor de scheepvaart worden gebruikt dan voor het schutten. De gelijkwatermeting is echter wel heel belangrijk, want zonder gelijkwatermelding kan een deur niet worden geopend via het centrale 22/125

28 bediensysteem. Overbrugging is mogelijk, maar dit wordt niet in de analyse beschouwd (zie 2.3). Deuren sluiten kan altijd, dus voor de kerende functie is de meting van minder groot belang. CCTV-installatie (IH 14), IVS (Pontis) (IH 32), Intercominstallatie (IH 34), Marifooninstallatie (IH 44), Omroepinstallatie (IH 51), Radarinstallatie (IH 55), Scheepverkeersbeseining (IH 58) Van deze systemen is bij het interview met de sluiswachter aangegeven dat ze niet kritisch zijn voor de schutfunctie (zie Bijlage 11). Er wordt doorgegaan met schutten en zoveel mogelijk gebruik gemaakt van middelen die nog beschikbaar zijn. Er is enig ongemak voor de sluiswachter, maar er zal geen noemenswaardige vertraging optreden. Dit komt ook overeen met de gegevens uit de storingsoverzichten. Noodstroominstallatie, roterend (IH 46) De noodstroominstallatie van het complex (bij de Middensluis) wordt regelmatig getest, maar niet volledig (er wordt niet door het donker gegaan). Daarom wordt deze, op verzoek van Rijkswaterstaat, niet meegenomen als back-up bij netuitval. Sluisdeur (rol) (IH 60) De reservedeur in de oostelijke deurkas van het buitenhoofd is niet direct beschikbaar als de andere deur in het buitenhoofd faalt. De deur is op dat moment in onderhoud en staat niet op de rolwagens. Er zal enige tijd nodig zijn om de reservedeur in gebruik te nemen, dus dit wordt in de analyse beschouwd als een reservedeel waardoor de reparatietijd van een roldeur beperkt blijft. Sluiskolk (IH 62) Conservatief wordt aangenomen dat als de wanden of damwanden van de kolk bezwijken, dat er niet geschut kan of zal worden, en ook dat dit problemen zal geven voor alle andere sluisfuncties. Falen van de kolkvloer wordt net als van de bodembescherming niet meegenomen. Omdat de kolkvloer uit stortsteen bestaat, is hierdoor ook een kans op obstakels op de rails die problemen voor de deurbeweging kunnen geven. 23/125