themaDrie sluizen vervangen7201022themaDrie sluizenvervangenIn de Zuid-Willemsvaart tussen Veghel en de aansluiting van hetWilhelminakanaal bevinden zich de sluizen 4, 5 en 6. De oude sluis-constructies hadden hun einde levensduur bijna bereikt. Allereerst isrenovatie overwogen. Omdat de sluizen tevens naar vaarklasse IVmoesten worden opgewaardeerd, is gekozen voor vervanging. In eenD&C-contract zijn de sluizen, inclusief de bijbehorende spuimiddelen,vervangen en werd bij sluis 6 een nieuwe brug aangelegd.1Sluizen 4, 5, en 6 in de Zuid-Willemsvaart opgewaardeerdTwee eeuwen oude waterwegDe eerste fase van de Zuid-Willemsvaart (fig. 2) werd 200 jaargeleden uitgevoerd onder Napoleon Bonaparte. Het wasbedoeld als voedingskanaal van Smeermaas naar Lozen voor hetnooit voltooide Grand Canal du Nord en was maar 5 m breed.Koning Willem I liet het kanaal tussen 1822 en 1826 modernise-ren en uitbreiden van Maastricht tot 's-Hertogenbosch met 23sluizen. Naast de sluizen werden spuimiddelen aangelegd, diezorgden voor de waterregulering van het kanaal.Drie sluizen vervangen 72010 23var.var. var.9900leuninggeleiderail1:50HSMvar.N.A.Pvar.12.50+ / 13.55++14.180+14.25012600nieuwe sluishoofdenstreefpeil benedenpand +10.570+7.070+6.695sluisasnieuwesluissluisasbestaandesluis+14.250+14.180hydrauliekkasthekwerkh = 1600ca. 13.20+7050ca. 14 m.2 Locatie Zuid-Willemsvaart3 Doorsnede uitstroombaken benedenhoofdDe nieuwe sluizen 4 en 5 zijn nagenoeg op dezelfde plaatsgebouwd als de bestaande. De nieuwe sluis 6 is in verband metde aanwezige bebouwing circa 250 m naar het zuiden opge-schoven. Op de locatie van de oude ophaalbrug bij sluis 6 is eennieuwe, bredere brug gebouwd. De waterstand in het kanaal-pand tussen de brug en de nieuwe sluis 6 is van bovenpandni-veau naar benedenpandniveau gegaan. Hiertoe is het pandverdiept en zijn de oeverwanden vervangen.Alle onderdelen maken de passage van scheepvaart t.m. klasseIV mogelijk. De doorvaartbreedte van de sluishoofden is van7,6 naar 12,6 m gegaan. De nuttige lengte van de sluizen(tussen de stopstrepen) is verlengd van 50 naar 110 m. Hetdrempelniveau ligt nu 3,5 m beneden streefpeil. De spuimid-delen hebben een capaciteit van 18 m3/s. Het verval varieertvan 2,05 m (sluis 4) tot 2,25 m (sluis 6).Tijdens het grootste deel van de bouw van de sluizen moest hetkanaal voor de scheepvaart (t.m. klasse II) openblijven. Eenstremmingperiode van dertien weken was voorzien. Tijdens devervanging van de sluizen zelf moest de huidige spuicapaciteitvan 18 m3/s te allen tijde beschikbaar zijn.In de vraagspecificatie voor dit project werden de eisen uitge-werkt conform de systematiek van Systems Engineering (SE).Waar nodig werden de eisen uit de vraagspecificatie door deBouwcombinatie uitgewerkt door middel van het toevoegenvan onderliggende en aanvullende eisen. Voor wat betreft hetciviele deel van het ontwerp betrof dit vooral eisen uit deRVW2005.Ontwerp algemeenHet ontwerpproces was onderverdeeld in voorlopig ontwerp(VO), definitief ontwerp (DO) en uitvoeringsontwerp (UO). Inde aanbiedingsfase van het project werd een aanbiedingsont-werp gemaakt. Hierin zijn de ontwerpuitgangspunten engekozen ontwerpoplossingen zodanig uitgewerkt, dat ervoldoende basis was voor de calculatie.Vanwege de beperkte voorbereidingstijd liepen VO, DO en UOgrotendeels naast elkaar. Illustratief hierbij is dat al binnen driemaanden na gunning de damwanden moesten worden besteldin verband met de lange levertijd.Frans WithagenBAM Infraconsult1 Tijdens de stremmingperiode moesten de bestaande sluishoofdenworden gesloopt, de vloeren van de nieuwe sluishoofdengemaakt, de kolkwanden afgebouwd, de bodembescherming aan-gebracht en de fuiken geplaatst (in dit geval sluis 5)23themaDrie sluizen vervangen720102415700bedieningsgebouwhekwerk1:50ca. 13.55+N.A.P.ca. 13.75+h = 16001500 14501260011250hekwerkh = 1600ca. 13.80+625035001500+14.250 +14.250+12.750+10570+6.8701400streefpeil bovenpandstreefpeil benedenpand7040 8660sluisasnieuwesluissluisasbestaandesluisTijdens de stremmingperiode moesten de bestaande sluishoof-den worden gesloopt, de vloeren van de nieuwe sluishoofdengemaakt, de kolkwanden afgebouwd, de bodembeschermingaangebracht en de fuiken geplaatst (foto 1). Ook het bouwenvan de brug, inclusief damwandfuiken en zinkers, moest volle-dig in de stremming plaatshebben. Tevens moesten de sluizendirect na de stremming bedrijfsklaar (ten behoeve van descheepvaart) worden opgeleverd (foto 5).Ontwerp sluishoofdenDe ruimte voor de bouwkuipen voor de sluishoofdwanden wasbeperkt: circa 15 x 3 m2. Maatgevend was de situatie bij sluis 4,waar het nieuwe benedenhoofd in de bestaande kolk was gesi-tueerd. Om de bestaande kolkwand niet te hoeven doorbrekenis de bouwkuip zo smal gemaakt, dat de damwand aan de land-zijde vrij van de bestaande kolkwand kon worden geplaatst. Dithield in dat de damwand van de bouwkuip als bekisting voorhet betonwerk moest worden gebruikt, wat de volgende voor-delen in het ontwerp meebracht:1 De damwanden konden worden gebruikt voor de funderingvan het sluishoofd.2 Door de beperkte breedte van de bouwkuip kon de onderwa-terbetonvloer worden ontworpen als dragend op de damwan-den en konden trekpalen in de smalle bouwkuip van de sluis-hoofdwanden worden vermeden. De verbinding tussenonderwaterbetonvloer en de damwand bestaat uit aan dedamwand gelaste ankers, die - na ontgraving - door duikerszijn uitgebogen.3 De groutankers van de bouwkuip zijn als permanente ankersten behoeve van de stijfheid van de sluishoofdwandenmeegenomen.Omdat BAM Civiel als aannemer ook bij de reeds uitgevoerdevervanging van de sluizen 10 t.m. 13 betrokken was, kon voorhet ontwerp en de uitvoeringsfasering gebruik worden gemaaktvan de eerder opgedane ervaringen. Wel was alertheid gebodenop afwijkende eisen en randvoorwaarden. Dit gold vooral deRVW2005, die nu voor de sluizen 4 t.m. 6 van toepassing was,maar nog niet voor de sluizen 10 t.m. 13.FaseringDe ontwerpoplossingen zijn in grote mate be?nvloed door debeperkt beschikbare tijd tijdens de stremming van het kanaal.Zo werd de uitvoering van de sluishoofdwanden v??r de strem-ming afgerond, terwijl de nieuwe spuimiddelen v??r de strem-ming volledig in bedrijf moesten zijn. Tijdens de uitvoeringmoest de scheepvaart ongehinderd plaats kunnen hebben.Door middel van tijdelijke geleidepalen voor de scheepvaartwerden de bouwkuipen en kolkwanden tegen aanvaringbeschermd.Om tijd te winnen zijn de sluisdeuren afgehangen in de smallebouwkuipen van de sluishoofdwanden v??r de stremmingperi-ode (foto 6).45Drie sluizen vervangen 254 Doorsnede over sluiskolk5 Sluis 5 direct na de stremming6 Om tijd te winnen zijn de sluisdeuren afgehan-gen in de smalle bouwkuipen van de sluishoofd-wanden v??r de stremmingperiode7 Afhangen prefab schortenelementen op de damwand te kunnen realiseren, zijn deuvelsop de damwand gelast in horizontale rijen met eenh.o.h.-afstand van 250 mm (fig. 9). Op deze deuvels werdenhorizontaal wapeningstaven gelast.De prefab schorten werden van beugelankers voorzien, ook inrijen met een h.o.h.-afstand van 250 mm. Bij het plaatsen vande schorten schoven de beugels en de aan de damwand gelastewapening langs elkaar, waarna van bovenaf verticale stavendoor de ontstane lussen konden worden gestoken.SpuimiddelenDe spuimiddelen zijn gesitueerd aan de westzijde van desluizen. De oude spuimiddelen bevonden zich bij de sluizen 4en 5 aan de oostzijde, waardoor de nieuwe spuimiddelenkonden worden gebouwd terwijl de oude spuimiddelen ingebruik bleven. Bij sluis 6 lag het oude spuimiddel ook al aande westzijde. Dat was voor de bouw van het nieuwe spuimiddelgeen probleem, omdat de nieuwe sluis 6 op een afstand vancirca 250 m werd gebouwd.De (voorgespannen) groutankers dragen een groot deel van dehorizontale belasting op de sluishoofdwanden. De sluishoofd-vloer is ontworpen als een stempelconstructie tussen de sluis-hoofdwanden, waarbij deze vloer momentvast verbonden ismet de dikkere vloeren van de sluishoofdwanden. Hierdoorkon de dikte van de sluishoofdvloer worden beperkt tot 0,7 m,aanmerkelijk minder dik dan gebruikelijk bij een U-construc-tie. Ook de onderwaterbetonvloer van de sluishoofdvloer konhierdoor dunner worden ontworpen, en kwam hoger te liggenzodat het grondwerk minder werd. Dit leidde ook tot mindertrekpalen onder deze vloer. Door de noodzakelijke bouwfase-ring is de verbinding van de wapening van de verschillendedelen van de sluishoofdvloeren geheel ontworpen met stekan-kers.Het sluishoofdontwerp is met een PLAXIS-model gecontro-leerd. De met PLAXIS berekende vervormingen van de beton-constructie bedragen in alle faseringen slechts enkele mm's.De verbindingen tussen damwand en betonconstructie zijnontworpen als lasdeuvels ?16 (bij sluishoofden, kolkwanden enin- en uitstroombakken van de spuimiddelen), dit hoofdzake-lijk om prijstechnische redenen en snelheid van uitvoering.Ontwerp kolkwandenHet ontwerp van de kolkwanden is gebaseerd op het ontwerpvan de sluizen 11 en 13. De wanden bestaan uit verankerdedamwand 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 gerealiseerdbinnen dertien weken stremming.De ruimte tussen de prefab-betonnen voorzetwand, die is voor-zien van ankers en haalkommen, en de damwand is opgevuldmet ter plaatse gestort beton. Ook de dekzerkconstructie, metdaarin de bolders, is ter plaatse gestort.De ruimte tussen prefab schort en damwand was te klein omna het plaatsen van de schorten nog wapening aan te kunnenbrengen (foto 7). Om toch een goede bevestiging van de prefab67themaDrie sluizen vervangen72010269wapeningsnet ?12-200i.h.w. pas maken enaan damwand lassenhrsp. ?12-200i.h.w. pas maken enaan damwand lassen?16-250 op deuvels lassen?16-200voegvlaktype1?16-250 lg. 2000?12-200?16-250 op deuvels lassen2?20 t.p.v. iedere bgl. uit prefab schort 2?20 t.p.v. iedere bgl. uit prefab schort8 Plaatsen prefab landhoofd/fun-datie hameistijlen op palen endamwand westzijde9 Om een goede bevestiging vande prefab schorten op de dam-wand te realiseren zijn deuvelsop de damwand gelastOphaalbrug bij sluis 6De nieuwe ophaalbrug is gebouwd op de plaats van de oude. Inde stremming moest dus eerst de oude brug inclusief fundaties,damwanden en verankeringen worden gesloopt en vervolgensde nieuwe brug gerealiseerd. De nieuwe brug bestaat uit tweelandhoofden gefundeerd op door middel van groutankersverankerde damwanden en prefab-betonpalen. Ook het gelei-dewerk, de bodembescherming en de gehele bovenbouw zijn inde stremmingperiode gerealiseerd. Het betonwerk van de brugis zoveel mogelijk in prefab-betonelementen ontworpen enuitgevoerd (foto 8). Ten behoeve van de verbinding met deprefab palen zijn gaten in de fundaties gespaard die na plaat-sing zijn aangegoten. De oplegging op de damwand bestaat uithorizontaal op de damwand gelaste platen voorzien van verti-cale deuvels. Deze werden opgenomen in sparingen en gelijktij-dig met de palen aangegoten. De betonconstructies van de in- en uitstroombakken van despuimiddelen zijn ontworpen in combinatie met de dragendedamwanden van de bouwkuipen en een onderwaterbetonvloerzonder trekpalen. De damwanden fungeerden tevens als bekis-ting voor het betonwerk.Per sluis bevinden zich twee spuileidingen tussen de in- enuitstroombakken. Er is gekozen voor een `verdronken' systeem.Dat wil zeggen dat de leidingen zich bij volledige spuicapaciteitgeheel onder water bevinden. Hierdoor kon de binnendiameterbeperkt blijven tot 1,8 m.Geleidewerken (fuiken)Uitgangspunt in het ontwerp van de vleugelwanden was dezezo veel mogelijk haaks op de oevers te plaatsen in combinatiemet flexibele geleidewerken. Aan de oostzijde van het beneden-pand van de sluizen 4 en 6, waar de bestaande oeverwand tochmoest worden vervangen, is een verankerde damwandfuiktoegepast. In verband met hydraulische symmetrie is bij sluis 4aan de westzijde een flexibele damwandfuik ontworpen en bijsluis 6 een korte damwand achter het geleidewerk geplaatst. Projectgegevensopdrachtgever Rijkswaterstaat directie Noord-Brabantopdrachtnemer Bouwcombinatie Sluizen 4-5-6, waarin BAM Civiel,HSM Steel Structures en Istimewa Elektroontwerp civiele deel BAM Infraconsult i.s.m. BAM Civiel8