ir.R.C.JellemaDosbouw Survey-systemenstormvloedkeringInleidingDe survey-organisatie bij de bouw van destormvloedkering kent drie belangrijke ken-merken:1. een intensieve samenwerking tussenRijkswaterstaat en aannemer;2. elk survey-systeem is voorzien van voorbeide zijden dezelfde controle-mogelijkhe-den;3. de nauwkeurigheidseisen worden ge-haald bij primaire en secundaire metingenzodat ontwerp, werkvoorbereiding en uit-voering hun werk kunnen optimaliseren!Door deze intensieve samenwerking zijnveel problemen goed opgelost, mede dankzij research, proeven, werkervaring en indi-viduele specialisatie. De beslissing om nietalle taken te dupliceren heeft als grote voor-delen dat de kosten relatief laag zijn, de be-schikbare bemanning optimaal wordt inge-zet en beide partijen een goed controle-systeem hebben.Experimenteren met betonnen kolossenvereist speciale aandacht voor deze contro-lesystemen.De hoge nauwkeurigheidseisen die voorna-melijk zijn toe te schrijven aan het toepas-sen van prefabricage zijn uniek voor werk-zaamheden in de waterbouwkundige sec-tor. Waar mensen gewend zijn te werken inmeters of hooguit decimeters, vraagt ditproject om centimeter-nauwkeurigheid. Dit,te zamen met de vereiste snelheid van wer-ken, heeft geresulteerd in speciale instru-menten, veel automatisering maar ook goe-de co?rdinatenstelsels over pijlers, schepenen sluitgaten.De vaak zeer korte beschikbare tijd vooreenoperatie maakt back-up mogelijkhedennoodzakelijk, bij voorkeur werkend volgensandere principes. Deze back-up wordt weervaak ingezet als controlemiddel van de me-tingen.De drie beschreven kenmerken alsmede demoeilijkheidsgraad van de vragen heeft ge-resulteerd in een survey-organisatie dieprojectgericht is. Een overall team is ver-antwoordelijk voor techniek, kosten enplanning. Twee van deze projecten te wetenOstrea en Onderwater Inspectie' wordenverder beschreven.Ostrea survey-systeemEr is gestart met het maken van een meet-verhaal en een functionele specificatie vanhet totale proces: bouwen pijlers tot en metplaatsen. Bruikbare kennis lag bij een ver-gelijkbaar project namelijk dat van tunnele-lementen die de laatste 10 jaar regelmatigzijn gemaakt en geplaatst. Het werk isonderverdeeld in:? bouwen vormbepaling;? heffen en transport;? koppelenen opschonen;? plaatsbepaling en deformatie;? data-registratie.De uitgangspunten zijn:? voor elke meting moet een foutdetectiemogelijk zijn;? back-up meting moet mogelijk zijn, bijvoorkeur door andere middelen;? registratie van alle metingen;? cyclustijd ?=3 seconden.Het voornaamste doel bij het onderdeelbouw en vormbepaling is basisinformatie tegeven over toleranties en theoretische posi-tie in het sluitgat. Natuurlijk is het nodig omde juiste afmetingen aan de pijlers te geven,maar aanvullend is informatie nodig overvolumes, gewicht, dikte wanden, afmetin-gen en rotaties.Om een idee te geven over de eisen hierbij:? de vlakheid van de onderkant pijler heefteen tolerantie van 10 mm;? absolute nauwkeurigheid van de vormbe-paling 4 mm, relatief 1 mm;? bouwen vormbepaling hijsnokken3 mm.Voor het bereiken van deze strenge eisen isgebruik gemaakt van speciale theodoliet-toepassingen, elektronische afstandmeters,waterpas en optisch loden.De co?rdinaten uit de vormbepaling zijn optape opgeslagen voor gebruik bij heffen,transport, plaatsen, deformatie, plaatsenelementen en de bouw van de drempel.Het heffen en transporteren van de pijlersheeft navigatie-eisen voor de Ostrea in hetbouwdok: varen om de pijler, plaatsen vande hefklauwen en varen in de transportrou-tes.Voor de prec?ese positioneringen wordt eennauwkeurigheid van 50 mm in X-, Y- en Z-vlak bereikt door het toepassen van elektro-nische tachymeters.Deze instrumenten, die gericht staan opprisma's aan boord, meten direct de hori-zontale en verticale hoek alsmede de af-stand van opstelpunt naar richtpunt. De aande wal gemeten informatie wordt via eentelemetriesysteem aan boord ontvangen,waar samen met informatie over gyro, hel-lingen schip en vormbepaling pijler, eencomputersysteem de benodigde co?rdina-ten, afstanden enz. uitrekent.Presentatie van de gegevens vindt plaats opgrafische beeldschermen en printers.Het transport van het bouwdok naar eensluitgat langs tevoren bepaalde routes kentvoor de survey het gebruik van peilingenin-formatie op tape en een radiografischplaatsbepalingssysteem 'Trident 3'. Het sy-steem meet 3 of meer afstanden van dezender/ontvanger aan boord naar in positiebekende bakens aan de wal.Met behulp van deze afstanden wordt depositie en de snelheid van het schip bepaalden gecontroleerd. Presentatie hiervan opscherm, samen met dieptelijnen van de rou-te, verstrekt de benodigde informatie.Het koppelen aan de A/O ponton (Macoma)en opschonen van het fundatiebed vraagtom een gelijktijdige positionering. Dezebovenwater positionering wordt verzorgddoor 'Minilirs'. Zo'n Minilir die aan de walstaat wordt met de hand gericht op eeninfra-rood licht aan boord. Daarna blijft hetvolledig automatisch gericht op dat licht enkan dit blijven bij bewegingen tot 36? perseconde. Elke tiende van een seconde geefthet dan een uitvoer van de horizontale ofverticale hoek met een nauwkeurigheid van20 mm per kilometer.Een elektronische afstandmeter (EDM)bovenop de Minilir geeft de afstand naarprisma's boven het infrarode licht.Het koppelen van de Ostrea en de Macomawordt gemeten door 2 Minilir/EDM combi-naties te richten op de Macoma en 1 combi-natie op de Ostrea. Alle informatie wordtontvangen op het Ostrea computersysteemzodat op schermen de positie en rotatie vanbeide schepen waargenomen kan wordenen de Ostrea vrij varend aan de stilliggendeMacoma kan worden gekoppeld. Bij het op-schonen door de Macoma, wat hierna ge-beurt, zijn - en dat is zeker vermeldens-waard - achter de zuigkoppen zgn. zanddik-temeters geplaatst. Deze zijn in staat om nahet zuigen de resterende laagdikte op deCement XXXIV (1982) nr. 11 7952Schema/werking Minilir1Automatische theodoliet Minilirfoto: Jack van Bodegommatten te meten, wat van belang is omdatdoor zanduitspoeling een onverwachte de-formatie kan ontstaan.De sensoren die afkomstig zijn uit de medi-sche wereld fungeren als echolood met eenmillimeterresolutie.Het plaatsen van een pijler in de Ooster-schelde geeft niet alleen meeteisen aan sta-tische translaties en rotaties. Men is tevensge?nteresseerd in de dynamische bewegin-gen van de pijlervoetplaat tijdens het afvie-ren en men wil met een snelle cyclustijd van3 seconden zonder stagnaties alle bereke-ningen, controles, presentaties en registra-ties hebben uitgevoerd.Voor deze doeleinden worden 3 Minilir/afstandmeters gericht op 3 'reflector units'boven op de pijler. Verder is er ook een zeernauwkeurige hellingmeter aangebracht diede langs- en dwarshelling meet.Door versnellingopnemers worden de stati-sche hoeken gemeten (+ of - 11 boogsec.nauwkeurigheid en 'rate-gyro' verzorgt dedynamische meting (+ of -72 boogsec.nauwkeurigheid).Alle instrumenten worden op een zodanigewijze gebruikt dat de benodigde informatievanaf 2 bronnen beschikbaar is.Positioneringscontrole is hiermee aanwezigmaar tevens kan worden bepaald of de be-wegingen van de pijlervoet te groot zijn vooreen goede plaatsing. Een dubbel compu-tersysteem aan boord minimaliseert de'down-time'.De computer voert ook berekeningen uit omde verhaalschipper te ondersteunen bij an-kerdraadbewegingen zodat 'pin-point navi-gation' mogelijk is.Van bijna elke sensor en berekening vindtdata-registratie plaats. Deze informatiewordt gebruikt voor tolerantieberekenin-gen, proces-analyse, latere operaties en ar-chivering. Waar mogelijk zijn daarom uni-versele datadragers en codesystemen ge-bruikt zodat een computercentrum aan walmet de gegevens kan werken. Door zoveelmogelijk standaard-programmatuur te ge-bruiken wordt snel een gewenste verwer-king gevonden uit de vele miljoenen 'bites'.Een speciale taak hierbij is het combinerenen ter beschikking stellen van data voor op-volgende processen. Een van deze proces-sen is de onderwater inspectie.OnderwaterinspectieDit project verschilt totaal van de metingenbij de Ostrea. Omdat het ontwerp van destormvloedkering afhankelijk is van de con-ditie van de matten, pijlers en drempels, iseen inspectiesysteem, ge?ntegreerd in de di-verse cyclussen, onmisbaar.Om een voorbeeld te geven volgt hier eenopsomming van de benodigde inspecties bijplaatsen van een pijler:? de boven-en tegelmat, op zand;? de tegelmat, op losse tegels;? de grindzak om de pijler, op scheuren;? de onderzijde van de pijler, op beschadi-ging;? de aansluiting van de grindzak op de mat-ten.De eisen voor deze inspecties moet menzien in de context van korte tijden binneneen cyclus, hoge stroomsnelheden, een be-perkte beschikbare ruimte en lage zichtcon-dities. Daarom wordt zeer speciale appara-tuur gebruikt bij dit project. Voortkomenduit een aantal studies en gebruikers-specificaties is een Bottom Crawler ( )ontwikkeld, gebouwd en nu operationeel.Vanuit een bijbehorend support-vesselwordt de BC ingezet en bediend. Een umbili-cal (navelstreng) tussen beide verzorgt deenergie en de sensorinformatie.Op de crawler zijn tracks aanwezig voor eenvoortgaande beweging tot ? 2,5 m/sec enwielen die in uitgedrukte stand de tracksvrijhouden van een mat zodat draaien zon-der schade mogelijk is.De BC heeft visuele en akoestische inspec-tiesensoren zoals camera's, obstacle avoi-dance- en side scan sonar, een zanddikte-meter maar ook positiemiddelen voor'dead-reckoning'of relatief ten opzichte vande support-vessel. Als gevolg van het kortezichtbereik zijn de zwart/wit videocamera'sgeplaatst in plastic kegels zodat door mid-del van een spreidlens grote oppervlakten(80 bij 80 cm) op zo'n 10 cm boven de matkunnen worden waargenomen. Vanuit debedieningsruimte is het mogelijk de BC metde hand of automatisch te besturen. Infor-matie is daar beschikbaar over positie, sta-tus en omgevingscondities.Het instrumentendeel bestaat onder meeruit video- en sonarschermen, gyro enboven- en onderwater plaatsbepaling.Op de support-vessel zijn verder aanwezigeen garage, werkplaats, generators en na-tuurlijk stuurhuis en accommodatie. Hetschip kan voor anker liggen maar ook langseen gewenste lijn varen of in positie blijvenmet behulp van trusters en propellors.Een grote draaibare kraan met eenarmlengte van 11 meter en een hijsgewichtvan ruim 9 ton zorgt voor de handelingenvan de BC over en aan boord. Een perfectconstant tension systeem voorziet de opera-ties van de juiste hoeveelheid 'umbilical' ka-bel.De combinatie van BC en schip kan werkenbij stroomsnelheden tot 2 m/sec en een mi-nimale zichtbaarheid in het water van10 cm.De eerder genoemde eis om de zanddikte opeen mat te meten voordat een volgende matwordt gelegd, heeft geresulteerd in de ont-Cement XXXIV (1982) nr. 11 796wikkeling van een slede die gebruikt wordtaan boord van de Cardium, Omdat menvooral ge?nteresseerd is in 'real-time' infor-matie vlak voor het 'touch-down' punt vaneen mat die gelegd wordt, is een inspectie-slee ontwikkeld waarop camera's en zand-diktemeterszijn bevestigd.Het laatstgenoemde maar sterkste gedeeltevan onze onderwater inspectie-systemenzijn de duikers. Zij zijn reeds jarenlang ophet werk zodat hun ervaring erg waardevolis. Echter, doordat de stroomsnelhedensteeds groter zullen worden, wordt hunduiktijd beperkt.Duiken tot een stroomsnelheid van ? 25 cm/sec is mogelijk, wat de duikers zo'n 30 tot 45minuten de tijd geeft. Een en ander is afhan-kelijk van de diepte en de beschikbaarheidvan een decompressietank. Alle huidigeduikmiddelen zijn aanwezig, maar de toege-paste duikkamer (habitat) is eigenlijk debeste oplossing tot dusver. Deze duikkamerwordt ook gebruikt om reparaties uit te voe-ren.AlgemeenAls gevolg van het prefabriceren van deconstructie, de korte kenteringstijden endus de behoefte aan snelle en zeer nauw-keurige metingen, zijn een twintigtal survey-systemen ontwikkeld en operationeel metveel speciaal voor dit werk uitgevonden ap-paratuur, grote computersystemen en dedaarbij benodigde controle - en back-up-mogelijkheden.Van positionering hebben wij geleerd datmet de huidige techniek het mogelijk is aanbijna elke meeteis boven water te voldoen ofdit nu een translatie of een rotatie is, in stati-sche of dynamische toestand.In 50% van de gevallen is het een zaak vangeld, proeven en tijd. De onderwater posi-tionering moet echter nog sterk verbeterdworden. Om objecten in de omgeving vastteleggen is contact en/of het gebruik vanenergie vereist.Contact is vaak moeilijk door de stroming endeining in de Oosterschelde. Wat het ge-bruik van energie betreft, hebben lichtgol-ven een kort bereik, elektromagnetischegolven een slechte resolutie, magnetischevelden een matige resolutie, zodat enkel deakoestische golven met hun redelijke af-standsbereik, resolutie en bijna vaste voort-plantingssnelheid praktisch bruikbaar zijn.Van nieuwe ontwikkelingen hebben wij ge-leerd dat deze zowel als veranderingen aanbestaande produkten een onevenredigehoeveelheid tijd en geld kosten ten opzichtevan bestaande produkten.Specificaties, ook die vanuit de fabriek, zijnechter wel vaak haalbaar mits uiterste zorgwordt besteed aan omgeving, opstelling,voorschriften, ijkingen en gebruik.Onze automatiseringsprojecten waarvansommige oplopen tot 7 miljoen gulden envari?ren van 5-30 manjaar, hebben ons metde neus gedrukt op vakkennis en mankrachtdie daarbij nodig is.In deze 'real-time' systemen met soms meerdan honderden sensoren, snelle up-date,grafische presentaties en vele registraties,heeft men de aanwezigheid nodig van:? een bedrijf met ervaring in zowel automa-tisering als survey die buiten de bouw ookassisteert met de implementatie van zulkeprojecten;? een goede beschrijving van de doelen eneisen van het systeem, in relatie met defunctie ervan en goedgekeurd door alle par-tijen;? en verder een goed systeemontwerp,kwaliteitsplan en acceptatietest.Veel aandacht moet worden gegeven aanhet projectmanagement daar er zeer waar-devolle regels bij automatisering gelden.De black-box gedachte met turn on and offknop is futuristisch en gevaarlijk. Automati-sering kost allereerst vakkennis, tijd, gelden begrip.Het risico van 'down-time' is bij ons laagmaar sterk afhankelijk van de snelheid vanfoutdetectie en de ge?mplementeerde con-trole- en back-up-mogelijkheden. Het op-zetten van een filosofie hiervoor is lastig ge-bleken onder meer door het ontbreken vangegevens over de MTBF, de gemiddelde tijddie nodig is voordat een fout optreedt.Compleet dubbele installaties blijken in on-ze toepassingen, alhoewel dit duur is, tochvaak een goede oplossing.Het personeel is goed getraind in de hier-voor genoemde technieken en is in staat omhet meeste systeemonderhoud zelf te doen.Een survey-project zoals de Ostrea heeft insamenwerking met dat van de Macoma eensurvey-team van 35 man, werkend in 3 ploe-gen.Personeel voor dergelijke projecten moetde volgende bekwaamheden bezitten:? electronic! - interfacing, trouble shoot-ing, reparatie en marktkennis;? automatiseringsdeskundigen - systeem-ontwikkeling - ontwerp en overzicht;? surveyors - contacten met gebruikers enbouwers, formules, statistiek-metingen encalibraties.Omtrent planningaspecten is gebleken dater tijd nodig is voor voorbereiding, beschrij-ving, besluitvorming, marktonderzoek, spe-cificatie, bouw, testen en installatie.Bijzonder onterecht en vaak ergerlijk is degedachte dat voor metingen geen voorbe-reiding, installatie en testtijd nodig is. Plan-ningen leren ons dat de in de Oosterscheldetoegepaste survey-projecten soms een tota-le bouwtijd kennen van 21/ jaar.Portunus op tegelmat (boven water)foto: Wolterbeek, MiddelburgCement XXXIV (1982) nr. 11 797