Drie sluizen vervangen

Transcriptie

1 1 Sluizen 4, 5, en 6 in de Zuid-Willemsvaart opgewaardeerd Drie sluizen vervangen In de Zuid-Willemsvaart tussen Veghel en de aansluiting van het Wilhelminakanaal bevinden zich de sluizen 4, 5 en 6. De oude sluisconstructies hadden hun einde levensduur bijna bereikt. Allereerst is renovatie overwogen. Omdat de sluizen tevens naar vaarklasse IV moesten worden opgewaardeerd, is gekozen voor vervanging. In een D&C-contract zijn de sluizen, inclusief de bijbehorende spuimiddelen, vervangen en werd bij sluis 6 een nieuwe brug aangelegd. Twee eeuwen oude waterweg De eerste fase van de Zuid-Willemsvaart (fig. 2) werd 200 jaar geleden uitgevoerd onder Napoleon Bonaparte. Het was bedoeld als voedingskanaal van Smeermaas naar Lozen voor het nooit voltooide Grand Canal du Nord en was maar 5 m breed. Koning Willem I liet het kanaal tussen 1822 en 1826 moderniseren en uitbreiden van Maastricht tot s-hertogenbosch met 23 sluizen. Naast de sluizen werden spuimiddelen aangelegd, die zorgden voor de waterregulering van het kanaal. 22

2 Frans Withagen BAM Infraconsult 1 Tijdens de stremmingperiode moesten de bestaande sluishoofden worden gesloopt, de vloeren van de nieuwe sluishoofden gemaakt, de kolkwanden afgebouwd, de bodembescherming aangebracht en de fuiken geplaatst (in dit geval sluis 5) 2 Locatie Zuid-Willemsvaart 3 Doorsnede uitstroombak en benedenhoofd De nieuwe sluizen 4 en 5 zijn nagenoeg op dezelfde plaats gebouwd als de bestaande. De nieuwe sluis 6 is in verband met de aanwezige bebouwing circa 250 m naar het zuiden opgeschoven. Op de locatie van de oude ophaalbrug bij sluis 6 is een nieuwe, bredere brug gebouwd. De waterstand in het kanaalpand tussen de brug en de nieuwe sluis 6 is van bovenpandniveau naar benedenpandniveau gegaan. Hiertoe is het pand verdiept en zijn de oeverwanden vervangen. Alle onderdelen maken de passage van scheepvaart t.m. klasse IV mogelijk. De doorvaartbreedte van de sluishoofden is van 7,6 naar 12,6 m gegaan. De nuttige lengte van de sluizen (tussen de stopstrepen) is verlengd van 50 naar 110 m. Het drempelniveau ligt nu 3,5 m beneden streefpeil. De spuimiddelen hebben een capaciteit van 18 m 3 /s. Het verval varieert van 2,05 m (sluis 4) tot 2,25 m (sluis 6). 2 Tijdens het grootste deel van de bouw van de sluizen moest het kanaal voor de scheepvaart (t.m. klasse II) openblijven. Een stremmingperiode van dertien weken was voorzien. Tijdens de vervanging van de sluizen zelf moest de huidige spuicapaciteit van 18 m 3 /s te allen tijde beschikbaar zijn. In de vraagspecificatie voor dit project werden de eisen uitgewerkt conform de systematiek van Systems Engineering (SE). Waar nodig werden de eisen uit de vraagspecificatie door de Bouwcombinatie uitgewerkt door middel van het toevoegen van onderliggende en aanvullende eisen. Voor wat betreft het civiele deel van het ontwerp betrof dit vooral eisen uit de RVW2005. Ontwerp algemeen Het ontwerpproces was onderverdeeld in voorlopig ontwerp (VO), definitief ontwerp (DO) en uitvoeringsontwerp (UO). In de aanbiedingsfase van het project werd een aanbiedingsontwerp gemaakt. Hierin zijn de ontwerpuitgangspunten en gekozen ontwerpoplossingen zodanig uitgewerkt, dat er voldoende basis was voor de calculatie. Vanwege de beperkte voorbereidingstijd liepen VO, DO en UO grotendeels naast elkaar. Illustratief hierbij is dat al binnen drie maanden na gunning de damwanden moesten worden besteld in verband met de lange levertijd. ca. 14 m geleiderail 1:50 leuning HSM nieuwe sluishoofden / streefpeil benedenpand hydrauliekkast ca N.A.P nieuwe sluis bestaande sluis 3 23

3 ca :50 ca bedieningsgebouw streefpeil bovenpand ca streefpeil benedenpand N.A.P. nieuwe sluis bestaande sluis Omdat BAM Civiel als aannemer ook bij de reeds uitgevoerde vervanging van de sluizen 10 t.m. 13 betrokken was, kon voor het ontwerp en de uitvoeringsfasering gebruik worden gemaakt van de eerder opgedane ervaringen. Wel was alertheid geboden op afwijkende eisen en randvoorwaarden. Dit gold vooral de RVW2005, die nu voor de sluizen 4 t.m. 6 van toepassing was, maar nog niet voor de sluizen 10 t.m. 13. Tijdens de stremmingperiode moesten de bestaande sluishoofden worden gesloopt, de vloeren van de nieuwe sluishoofden gemaakt, de kolkwanden afgebouwd, de bodembescherming aangebracht en de fuiken geplaatst (foto 1). Ook het bouwen van de brug, inclusief damwandfuiken en zinkers, moest volledig in de stremming plaatshebben. Tevens moesten de sluizen direct na de stremming bedrijfsklaar (ten behoeve van de scheepvaart) worden opgeleverd (foto 5). 5 Fasering De ontwerpoplossingen zijn in grote mate beïnvloed door de beperkt beschikbare tijd tijdens de stremming van het kanaal. Zo werd de uitvoering van de sluishoofdwanden vóór de stremming afgerond, terwijl de nieuwe spuimiddelen vóór de stremming volledig in bedrijf moesten zijn. Tijdens de uitvoering moest de scheepvaart ongehinderd plaats kunnen hebben. Door middel van tijdelijke geleidepalen voor de scheepvaart werden de bouwkuipen en kolkwanden tegen aanvaring beschermd. Om tijd te winnen zijn de sluisdeuren afgehangen in de smalle bouwkuipen van de sluishoofdwanden vóór de stremmingperiode (foto 6). Ontwerp sluishoofden De ruimte voor de bouwkuipen voor de sluishoofdwanden was beperkt: circa 15 x 3 m 2. Maatgevend was de situatie bij sluis 4, waar het nieuwe benedenhoofd in de bestaande kolk was gesitueerd. Om de bestaande kolkwand niet te hoeven doorbreken is de bouwkuip zo smal gemaakt, dat de damwand aan de landzijde vrij van de bestaande kolkwand kon worden geplaatst. Dit hield in dat de damwand van de bouwkuip als bekisting voor het betonwerk moest worden gebruikt, wat de volgende voordelen in het ontwerp meebracht: 1 De damwanden konden worden gebruikt voor de fundering van het sluishoofd. 2 Door de beperkte breedte van de bouwkuip kon de onderwaterbetonvloer worden ontworpen als dragend op de damwanden en konden trekpalen in de smalle bouwkuip van de sluishoofdwanden worden vermeden. De verbinding tussen onderwaterbetonvloer en de damwand bestaat uit aan de damwand gelaste ankers, die - na ontgraving - door duikers zijn uitgebogen. 3 De groutankers van de bouwkuip zijn als permanente ankers ten behoeve van de stijfheid van de sluishoofdwanden meegenomen. 24

4 4 Doorsnede over sluiskolk 5 Sluis 5 direct na de stremming 6 Om tijd te winnen zijn de sluisdeuren afgehangen in de smalle bouwkuipen van de sluishoofdwanden vóór de stremmingperiode 7 Afhangen prefab schorten 6 elementen op de damwand te kunnen realiseren, zijn deuvels op de damwand gelast in horizontale rijen met een h.o.h.-afstand van 250 mm (fig. 9). Op deze deuvels werden horizontaal wapeningstaven gelast. De prefab schorten werden van beugelankers voorzien, ook in rijen met een h.o.h.-afstand van 250 mm. Bij het plaatsen van de schorten schoven de beugels en de aan de damwand gelaste wapening langs elkaar, waarna van bovenaf verticale staven door de ontstane lussen konden worden gestoken. De (voorgespannen) groutankers dragen een groot deel van de horizontale belasting op de sluishoofdwanden. De sluishoofdvloer is ontworpen als een stempelconstructie tussen de sluishoofdwanden, waarbij deze vloer momentvast verbonden is met de dikkere vloeren van de sluishoofdwanden. Hierdoor kon de dikte van de sluishoofdvloer worden beperkt tot 0,7 m, aanmerkelijk minder dik dan gebruikelijk bij een U-constructie. Ook de onderwaterbetonvloer van de sluishoofdvloer kon hierdoor dunner worden ontworpen, en kwam hoger te liggen zodat het grondwerk minder werd. Dit leidde ook tot minder trekpalen onder deze vloer. Door de noodzakelijke bouwfasering is de verbinding van de wapening van de verschillende delen van de sluishoofdvloeren geheel ontworpen met stekankers. Spuimiddelen De spuimiddelen zijn gesitueerd aan de westzijde van de sluizen. De oude spuimiddelen bevonden zich bij de sluizen 4 en 5 aan de oostzijde, waardoor de nieuwe spuimiddelen konden worden gebouwd terwijl de oude spuimiddelen in gebruik bleven. Bij sluis 6 lag het oude spuimiddel ook al aan de westzijde. Dat was voor de bouw van het nieuwe spuimiddel geen probleem, omdat de nieuwe sluis 6 op een afstand van circa 250 m werd gebouwd. 7 Het sluishoofdontwerp is met een PLAXIS-model gecontroleerd. De met PLAXIS berekende vervormingen van de betonconstructie bedragen in alle faseringen slechts enkele mm s. De verbindingen tussen damwand en betonconstructie zijn ontworpen als lasdeuvels Ø16 (bij sluishoofden, kolkwanden en in- en uitstroombakken van de spuimiddelen), dit hoofdzakelijk om prijstechnische redenen en snelheid van uitvoering. Ontwerp kolkwanden Het ontwerp van de kolkwanden is gebaseerd op het ontwerp van de sluizen 11 en 13. De wanden bestaan uit verankerde damwand voorzien van een betonconstructie aan de waterzijde, vanaf bovenzijde sluishoofd tot minimaal 1 m beneden U.L.W.S. van het benedenpand. Ruim 600 m moest worden gerealiseerd binnen dertien weken stremming. De ruimte tussen de prefab-betonnen voorzetwand, die is voorzien van ankers en haalkommen, en de damwand is opgevuld met ter plaatse gestort beton. Ook de dekzerkconstructie, met daarin de bolders, is ter plaatse gestort. De ruimte tussen prefab schort en damwand was te klein om na het plaatsen van de schorten nog wapening aan te kunnen brengen (foto 7). Om toch een goede bevestiging van de prefab 25

5 8 Plaatsen prefab landhoofd/fundatie hameistijlen op palen en damwand westzijde 9 Om een goede bevestiging van de prefab schorten op de damwand te realiseren zijn deuvels op de damwand gelast 8 De betonconstructies van de in- en uitstroombakken van de spuimiddelen zijn ontworpen in combinatie met de dragende damwanden van de bouwkuipen en een onderwaterbetonvloer zonder trekpalen. De damwanden fungeerden tevens als bekisting voor het betonwerk. Per sluis bevinden zich twee spuileidingen tussen de in- en uitstroombakken. Er is gekozen voor een verdronken systeem. Dat wil zeggen dat de leidingen zich bij volledige spuicapaciteit geheel onder water bevinden. Hierdoor kon de binnendiameter beperkt blijven tot 1,8 m. Geleidewerken (fuiken) Uitgangspunt in het ontwerp van de vleugelwanden was deze zo veel mogelijk haaks op de oevers te plaatsen in combinatie met flexibele geleidewerken. Aan de oostzijde van het benedenpand van de sluizen 4 en 6, waar de bestaande oeverwand toch moest worden vervangen, is een verankerde damwandfuik toegepast. In verband met hydraulische symmetrie is bij sluis 4 aan de westzijde een flexibele damwandfuik ontworpen en bij sluis 6 een korte damwand achter het geleidewerk geplaatst. Ophaalbrug bij sluis 6 De nieuwe ophaalbrug is gebouwd op de plaats van de oude. In de stremming moest dus eerst de oude brug inclusief fundaties, damwanden en verankeringen worden gesloopt en vervolgens de nieuwe brug gerealiseerd. De nieuwe brug bestaat uit twee landhoofden gefundeerd op door middel van groutankers verankerde damwanden en prefab-betonpalen. Ook het geleidewerk, de bodembescherming en de gehele bovenbouw zijn in de stremmingperiode gerealiseerd. Het betonwerk van de brug is zoveel mogelijk in prefab-betonelementen ontworpen en uitgevoerd (foto 8). Ten behoeve van de verbinding met de prefab palen zijn gaten in de fundaties gespaard die na plaatsing zijn aangegoten. De oplegging op de damwand bestaat uit horizontaal op de damwand gelaste platen voorzien van verticale deuvels. Deze werden opgenomen in sparingen en gelijktijdig met de palen aangegoten. Projectgegevens opdrachtgever Rijkswaterstaat directie Noord-Brabant opdrachtnemer Bouwcombinatie Sluizen 4-5-6, waarin BAM Civiel, HSM Steel Structures en Istimewa Elektro ontwerp civiele deel BAM Infraconsult i.s.m. BAM Civiel voegvlak type 1 Ø lg Ø Ø wapeningsnet Ø i.h.w. pas maken en aan damwand lassen Ø op deuvels lassen 2Ø20 t.p.v. iedere bgl. uit prefab schort hrsp. Ø i.h.w. pas maken en aan damwand lassen Ø op deuvels lassen 2Ø20 t.p.v. iedere bgl. uit prefab schort 26