1 Ondanks gepland onderhoud door de jaren heen, bleef het openen en sluiten van de grote sluisdeuren van het Parksluizencomplex in Rotterdam regelmatig moeizaam gaan. Daarom is besloten tot een grondige renovatie. Daarbij werden de sluisdeuren voorzien van luchtkisten en werd de rails vervangen waarover de sluisdeur heen en weer beweegt. Ten behoeve van een goed eindresultaat is de operatie in den droge uitgevoerd. Grootschalige renovatie Parksluizen Rotterdam Droge voeten en nieuwe rails 12 8 2015
ing. Marcel Walravens, dr.ir. Kees Blom Gemeente Rotterdam Stadsontwikkeling 1 De Parksluizen in Rotterdam gezien vanaf de Euromast foto: Erwyn van der Meer 2 Uitnemen sluisdeur foto 2, 5, 6 en 8: Marcel Walravens Het monumentale Parksluizencomplex bestaat naast diverse gebouwen uit een grote en een kleine schutsluis die de binnendijkse Schie/Coolhaven met de Maas/Parkhaven in Rotterdam verbinden (foto 1). De westelijke, zogenoemde Grote Parksluis, heeft aan beide zijden een op rails lopende elektrisch-hydraulische aangedreven roldeur (deuren openen en sluiten naar de zijkant). De oostelijke Kleine Parksluis heeft aan beide zijden een segmentdeur. De renovatie betreft de Grote Parksluis. Naar aanleiding van de calamiteit in 2013 werd wederom besloten tot groot onderhoud van de rail van het buitenhoofd met als extra opgave de sluis tot het moment van vervanging in bedrijf te kunnen houden. Uit extra uitgevoerde inspecties bleek dat ook de rail van het binnenhoofd slijtage vertoonde en moest worden vervangen. De werkzaamheden in het verleden zijn altijd in den natte uitgevoerd waarbij de kwaliteit van het werk toch minder is dan wanneer werkzaamheden in den droge worden uitgevoerd. In gezamenlijk overleg is besloten de komende werkzaamheden in den droge uit te voeren. Geschiedenis Het Parksluizencomplex is gebouwd begin jaren dertig van de vorige eeuw en werd op 22 mei 1933 opgeleverd. Al in 1950 kwam men tot de conclusie dat de hoogteligging van de rail niet meer constant was. Dit leidde in 1951 tot het aanbrengen van vulstrippen. In 1954 besloot men luchtkisten in de deuren van het binnen- en buitenhoofd van de grote sluis aan te brengen, waardoor de deuren in het water lichter werden en de rail en ondersteuningsconstructie minder zwaar werden belast. In 1973 moest een gebroken rail van het buitenhoofd worden vervangen waarbij tevens een stuk van de afgebroken ondersteuningsconstructie moest worden hersteld. In 1999 werd besloten de hele rail van het buitenhoofd te vervangen waarbij de ondersteuningsconstructie bleef gehandhaafd. Al deze werkzaamheden zijn destijds onder water uitgevoerd. Tegelijkertijd werd een nieuwe, gelaste sluisdeur (zonder luchtkisten) vervaardigd, die lichter was dan de oude geklonken deur. Van de gelaste deur zijn de wielstellen en de aandrijving anders dan bij de geklonken deur. Voor de uitwisselbaarheid in geval van calamiteiten is het hebben van een reservedeur een voorwaarde. Daarom werd in 2000 een tweede gelaste reservedeur vervaardigd waardoor in totaal tijdelijk vier sluisdeuren voorhanden waren: twee oude, geklonken deuren voor het binnenhoofd en twee nieuwe, gelaste deuren voor het buitenhoofd. In 2005 is tijdens groot onderhoud aan het binnenhoofd de oude, geklonken deur eveneens vervangen door een gelaste deur. Vanaf dat moment waren er drie gelaste deuren voor de sluis beschikbaar. De oude, geklonken deuren waren niet meer nodig en zijn afgevoerd. In 2013 maakte de sluisdeur in het buitenhoofd een krakend geluid bij openen en sluiten en wiegde daarbij stevig heen en weer. Een onderwaterinspectie wees uit dat de lagers van de wielstellen, waar de deur op staat, zwaar beschadigd waren en dat de rail was gebroken waarover de wielstellen heen rollen. Dit leidde tot een ongeplande en dus ongewenste stremming van drie weken. Zonder enige voorbereiding zijn de nodige, tijdelijke herstelmaatregelen gerealiseerd. 2 Ontwerpopgave Er zijn twee belangrijke oorzaken voor het noodzakelijke onderhoud. De eerste oorzaak is de rail die bezwijkt en de tweede oorzaak betreft de lagers van de wielstellen die overmatige slijtage vertonen. De exacte oorzaken zijn moeilijk vast te stellen maar duidelijk is dat het gewicht van de sluisdeur, de belastingsafdracht naar de wielstellen en de afdichtingen van de lagers belangrijke oorzaken zijn. Het ontwerp is er dan ook op gericht het gewicht van de deur in het water te verminderen, de 13
3 Cameraview werkgebied buitenhoofd 4 Aanzicht nis met deuren in sponningen omloopriool 5 Sloopwerk oude railconstructie Kas kas Parkhaven D1 rail en ondersteuningsconstructie te verzwaren en betere afdichtingen op de lagers te realiseren. D2 NIS nis De belangrijkste wijzigingen zijn: Reduceren van het gewicht van de sluisdeuren in het water met circa 60 ton. Het verzwaren van het ondersteuningsprofiel van de rail van een DIN200 naar een HE260M. Het verbreden van het loopvlak van de rail van 76 mm naar 100 mm. Het toepassen van lagerafdichtingen IHC/Lagersmit Supreme SE-190. 3 Werkwijze Zowel de rail van het binnenhoofd als het buitenhoofd moesten worden vervangen waarbij de urgentie voor het buitenhoofd het grootst was. Bij de grote sluis zijn twee sluisdeuren continu in gebruik (D1 en D2) en is een reservedeur voorhanden (D3) in geval van calamiteiten. Als eerste zijn in deze reservedeur D3 luchtkisten aangebracht. Vanuit risicobeheersing is deze lichte deur D3 in de zomer van 2014 in het binnenhoofd geplaatst. Deur D2 was vanaf dat moment de reservedeur. In de tussentijd werd verder gewerkt aan een robuust ontwerp van de railconstructie. Tegelijkertijd werd de vrijgekomen deur D2 eveneens voorzien van luchtkisten. Zoals gezegd is ervoor gekozen de herstelwerkzaamheden in den droge uit te voeren. Daartoe moest het deel van de sluis waar de rails zich bevinden, worden drooggezet. Aan beide zijden van de rails zijn sluisdeuren geplaatst in inkassingen (fig. 3 en 4). Hiervoor werd de reservedeur D2 in de noordelijke sponning geplaatst, waarna de dienstdoende sluisdeur D1 in de zuidelijke sponning werd geplaatst. Literatuurstudie wees uit dat deze inkassingen speciaal zijn gemaakt voor de gekozen werkwijze. Voordat de inkassingen voor dit doel konden worden gebruikt, moesten eerst de in de sponningen aanwezige zinkers worden omgelegd. Circa 25 jaar geleden is er op basis van toenmalige afwegingen voor gekozen de zinkers door de sponningen te voeren. Dit was op dat moment de meest efficiënte oplossing. Tussen de sluisdeuren is vervolgens het water weggepompt. De waterdruk buiten het werkgebied zorgt ervoor dat de sluisdeuren in de inkassingen worden gedrukt. Er is een waterafsluiting gemaakt op basis van deze aandrukkracht. Na het volledig leegpompen van het werkgebied kon het eigenlijke werk beginnen: het vervangen van de railconstructie (foto 5 en 8). Droogzetten van de sluis Bij het leegpompen tussen de sluisdeuren ontstaat een opwaartse kracht op de betonnen vloer van de sluis. Op tekeningen van Planning Het faseringsplan ziet er als volgt uit: Aanbrengen van luchtkisten in de reservedeur D3 (begin 2014). Het vervangen van de slechtste delen van de rail van het buitenhoofd in den natte en het op voorraad hebben van reserverails voor het geval de rail verder zou bezwijken (zomer 2014). Verwisselen deur D2 (binnenhoofd) met de reservedeur D3 (met luchtkisten) (najaar 2014). Deur D2 voorzien van luchtkisten en markeringen (aansluitend). Uitwerken ontwerp nieuwe railconstructie. Het vervangen van de zinkers aan het buitenhoofd (in een weekend voorafgaand aan de railvervanging). Vervangen railconstructie buitenhoofd (tijdens de stremming van de grote sluis van 24 juli 2015 tot en met 21 augustus 2015). Omleggen zinkers van het binnenhoofd ter voorbereiding van de railvervanging in 2016 (in de laatste week van deze stremming). Uit bedrijf nemen van de sluis en deur D1 (buitenhoofd) in de zuidelijke sponning plaatsen. Ophalen van de reservedeur D2 van de Werkhaven en in de noordelijke sponning plaatsen. Na vervanging railconstructie deur D2 op de rail plaatsen en in gebruik nemen. Reservedeur D1 voorzien van luchtkisten (begin 2016). Vervangen railconstructie binnenhoofd (zomer 2016). het oorspronkelijke ontwerp is te zien dat onder de betonnen vloer veel houten palen aanwezig zijn. Een groot vraagteken was of deze palen de resulterende opwaartse belasting konden opnemen. De verbinding tussen de houten palen en de vloer heeft eigenschappen van een trekverbinding. De bovenkant van de paal is namelijk in een wig gehouwen en in de vloer is een vorm van spiraalwapening rondom deze wig waar te nemen (fig. 6). Het vernuft van het oorspronkelijke ontwerp wordt daarmee zichtbaar. Omdat de constructie al oud is, was de vraag welke sterkte aan deze verbinding kon worden ontleend. Gezien de vele discussies over sterkte van oude houten palen, kon geen garantie worden gegeven voor het feilloos zijn van de verbinding. Daarom is besloten dat in het ontwerp van het 14 8 2015
Video s Kijk op www.cementonline.nl voor een animatie van de werkzaamheden. herstel geen sterkte mocht worden ontleend aan de trekverbinding. Dat leidde ertoe dat ballastmaatregelen nodig waren om te voorkomen dat de vloer zou opbarsten of dat ongecontroleerde scheurvorming zou optreden. Dit ballast is uitgevoerd met behulp van het stapelen van stalen rijplaten, vlak langs de werkruimte (foto 7). Gezien de beperkte ruimte en het kritisch zijn van opdrijven, was ballast ongewenst maar onvermijdelijk. Bij het bepalen van de hoeveelheid ballast was verder onbekend welke exacte waterdruk onder de sluis geldt. Rondom de sluis zijn namelijk kwelschermen geplaatst en de sluis is destijds in een kunstmatige polder gebouwd. Dit heeft ertoe geleid dat het ontwerp van de ballast is gebaseerd op een range van mogelijke waterdrukken onder de sluis. Tijdens de uitvoering was het noodzakelijk de waterdruk te monitoren om aan te tonen dat het ballastontwerp hieraan voldeed. 5 Omgevingsmanagement Het streven was de stremming voor de scheepvaart zo kort mogelijk te houden. Er was eigenlijk maar één periode waarin langer kon worden gestremd: de bouwvakvakantie. In een vroegtijdig stadium is contact gelegd met het Havenbedrijf Rotterdam, de belangenvereniging van de schippers Schuttevaer, jachthavens en diverse bedrijven. Doel hiervan was de Parkhaven A Coolhaven sponning maas ca. 8154 sponning brug nis D1 D2 water in kolk staat in verbinding met Maas d.m.v. omloop rioolniszijde 270 1250 430 1680 2350 400 4 onderloopsheidscherm gewapend van houten betonnen stalen damwand houten houten damwandplank ondervloer A constructief gewapend drukpaal trekpaal 5000 dik 125 (bouwjaar 1931) betonvloer (bouwjaar 1931) 2500 3500 2500 2900 2500 3500 14 900 19 900 2500 8 2015 15
6 Detail wig paalkop 7 Bouwput met oude rail (detail: de mannen met emmers redden de achtergebleven vissen uit de bijna droge bouwput om ze daarna in de Maas uit te zetten) 8 Nieuwe rail op het ondernet neer te buigen stortnaad 0,12 0,04 16 8 0,03 8 0,18 werkvloer spiraal 8 0,02 0,04 omgeving te informeren en de mogelijkheid te geven op de geplande stremming in te spelen. Tevens is er overleg geweest met diverse kabeleigenaren omdat tientallen kabels geknipt en opnieuw moesten worden aangelegd. Ook is er afstemming met de RET geweest omdat de trams een andere route moesten rijden. Tot slot zijn bewoners met bewonersbrieven geïnformeerd. Het werken van s ochtends vroeg tot s avonds laat en in de weekenden heeft tot geen enkele klacht geleid. Resultaat Inmiddels is de eerste rails succesvol vervangen binnen de gestelde tijd en met de gewenste kwaliteit. In 2016 volgt de vervanging van de rail en ondersteuningsconstructie in het binnenhoofd. Deze werkzaamheden zullen op dezelfde manier in den droge worden uitgevoerd als bij het buitenhoofd. 6 PROJECTGEGEVENS project Renovatie Parksluizen Rotterdam opdrachtgever Gemeente Rotterdam, Stadsbeheer ontwerp/engineering Gemeente Rotterdam, Stadsontwikkeling; het project is gerealiseerd in nauwe samen werking tussen Stadsbeheer, afdeling Infra als opdrachtgever en het Ingenieursbureau van Stadsontwikkeling, als opdrachtnemer trekpaal aannemers Aevo uit Halsteren (omleggen van de zinkers), Geka Bouw B.V. uit Dordrecht (vervanging railconstructie), W. Smit B.V. Duik- & Bergingsbedrijf (onderaannemer voor het uitvoeren van de werkzaamheden onder water), Hollandia Infra (onderaannemer voor het staalwerk), Volker Staal en Funderingen (aanbrengen van luchtkisten in de deuren) 8 7 16