Innovatieve ecologische verbinding Doorlaatmiddel Vismigratierivier combineert vismigratie, waterkering, verkeersinfrastructuur en publieke beleving 1 Doorlaatmiddel met links de hoofdpassage en rechts de Vertical Slot Passage (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels) 1 38? CEMENT 7 2024 De Afsluitdijk beschermt ons land tegen het water, maar met de aanleg in 1932 gingen er ook eco- logische verbindingen verloren. Zo vormt de dijk een hindernis voor veel soorten vissen. Om de migratie van vissen tussen de Waddenzee (zout water) en het IJsselmeer (zoet water) mogelijk te maken is de Vismigratierivier ontworpen (foto 2). Functies Onderdeel van de Vismigratierivier is het zogenoemde 'Doorlaatmiddel Vismigratie- rivier', de coupure in de Afsluitdijk (de door- braak van de dijk), met als werktitel D-VMR. Het doorlaatmiddel heeft verschillende functies. Vismigratie? De primaire functie is het faci - literen van de migratie van vissen. Door een geleidelijke overgang van zout naar zoet wa - ter te creëren, kunnen vissen zoals zalm en paling vrij migreren tussen hun leefgebie- den. Een belangrijke voorwaarde voor een succesvolle trek is dat vissen tijdens hun tocht geleidelijk kunnen wennen aan de overgang van zout naar zoet. Aan weerszij- den van de doorgang in de Afsluitdijk liggen daarom zones (estuariën), waarbij zout en zoet water langzaam samenkomen. De vorm en lengte van deze zones zijn zo berekend dat er geen zout water het IJsselmeer bereikt. Dit is een belangrijke voorwaarde in verband met agrarische functies en drinkwater. Primaire waterkering? Het doorlaatmiddel heeft ook een waterkerende functie. Deze is, net als de rest van de Afsluitdijk, cruciaal voor de bescherming van het achterliggende land tegen overstromingen en stormvloe- den. Het doorlaatmiddel moet bestand zijn tegen de grootste stormen van de komende 100 jaar, in combinatie met zeespiegelstij- ging. Voor deze functie zijn in het doorlaat- middel kerende schuiven opgenomen. Ook het onverhoopt falen van een van die schui - ven mag niet tot een risico voor waterveilig - heid leiden. Dit betekent dat de constructie ook voorbereid is op het optreden van zeer grote stromingen. Dit vraagt speciale aan - dacht voor de bodembescherming voor en achter het Doorlaatmiddel (zie ook artikel 'Bodembescherming met colloïdaal beton' elders in dit nummer). Infrastructuur? Het doorlaatmiddel maakt ook deel uit van de infrastructuur van de A7. De A7 loopt van Zaandam tot de Duitse PROJECTGEGEVENS project Afsluitdijk, Doorlaatmiddel Vismigratierivier (D-VMR) opdrachtgever Provincie Fryslân en Rijkswaterstaat samenwerkende partijen Waddenvereniging, It Fryske Gea, Sportvisserij Nederland, Coalitie Blauwe Hart Natuurlijk en NetVISwerk13 architect Bruno Doedens opdrachtnemer Levvel, bestaande uit BAM, Van Oord, Rebel en Invesis ontwerp en productie schuiven Takke Breukelen B.V. Met de Vismigratierivier in de Afsluitdijk wordt de trek van vissen tussen de Waddenzee en het IJsselmeer hersteld. Het is een baanbrekende ontwikkeling in de waterbouwkunde, die twee schijnbaar tegenstrijdige functies vervult: naast het doorlaten van vissen, ook het keren van water. Het project verenigt ecologie, waterbeheer, infrastructuur en publieke ruimte in één uniek ontwerp. CEMENT 7 2024 ?39 grens in Groningen en vormt een belangrij- ke schakel tussen Amsterdam en Noord- Nederland. Het bouwwerk kruist de A7 en zorgt ervoor dat de ecologische en de infra - structurele functies op een harmonieuze manier worden geïntegreerd. Landmark? Het project heeft niet alleen een functionele rol in het bevorderen van vismi - gratie en het keren van water, maar het dient ook als een belangrijk publiek en landschap- pelijk herkenningspunt. Het bouwwerk trekt de aandacht van zowel lokale bewoners als (internationale) toeristen en fungeert als een symbool van innovatieve waterbeheer- praktijken en ecologische duurzaamheid. Waterkeren versus vismigratie Het doorlaatmiddel moet dus twee schijn - baar tegenstrijdige functies vervullen: het doorlaten van vissen (vismigratie) en het keren van water (primaire waterkering). Het is een voorbeeld van hoe infrastructuur en ecologie hand in hand kunnen gaan. Passages? Het bouwwerk bevat drie passages: de hoofdpassage, de zogenoemde 'Vertical Slot Passage' en de bezoekerspassage (fig. 3). In de hoofddoorlaat zijn voor de vismigratie drie regelwerkschuiven geïnstalleerd, in het zogenoemde schuivenhuis. Deze schuiven worden aangestuurd door de provincie en zijn specifiek ontworpen om de migratie van vissen te reguleren. De drie schuiven van verschillende breedtes kunnen zo worden ingesteld dat het juiste debiet op het juiste moment kan worden verkregen. Bij het ont- werp van de schuiven moest rekening wor- den gehouden met alle mogelijke combina - ties van verval en golfdrukken die op zouden kunnen treden tijdens de levensduur van het kunstwerk. Het gaat hierbij om verval en golfdrukken in twee richtingen. Waar de hoofdpassage geschikt is voor grotere vissen, is de Vertical Slot Passage (foto 1) ontworpen voor kleinere vissoorten. Deze passage bestaat uit een reeks verticale panelen die het water vertragen, waardoor rustplaatsen ontstaat. Vissen maken gebruik van de lagere stroomsnelheden om hun energie te sparen. Deze passage blijft in principe altijd open, tenzij de hoogwaterke- rende schuiven gesloten zijn (zie hierna). Naast deze twee vispassages is er een derde passage: de bezoekerspassage. Deze geeft bezoekers de mogelijkheid om de 2 Vismigratierivier in aanbouw (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Topview) IR. CHRISTIAAN BIJL Ontwerpmanager Levvel / BAM Infraconsult ARNO INSING Hoofduitvoerder Levvel / BAM Infra auteurs 2 40? CEMENT 7 2024 Installaties bewegingswerkVerkeersdekken A7 Bezoekerspassage Fietspad Afsluitdijk en uitkijkpunt Sponningen voor droogzetschotten Moot 2 Moot 3 Moot 4 Moot 1 Hoogwaterkering- schuiven Regelwerk- schuiven HoofdpassageVoetgangersbrug Vertical Slot Passage migratie van vissen van dichtbij mee te ma - ken. Ze vormt daarnaast de verbinding tus - sen het schuivenhuis en de IJsselmeerzijde van het doorlaatmiddel en loopt onder de A7 door. Waterkering? Tegelijkertijd is er de primaire waterkering, die het land beschermt tegen overstromingen. Hiervoor zijn twee schui - ven geïnstalleerd die dienen als hoogwater- kering (fig. 3), een in de hoofddoorlaat en een in de Vertical Slot Passage. Deze schui - ven worden beheerd door Rijkswaterstaat en kunnen worden gesloten om het water tegen te houden, waardoor het achterliggen - de land wordt beschermd tegen hoogwater en stormvloeden. Constructie Het doorlaatmiddel is een op staal gefun - deerde betonconstructie. Hij is gebouwd in een bouwkuip met permanente damwan - den. Het verticaal evenwicht in de bouwfase werd verzorgd door spanningsbemaling in combinatie met afsluitende leemlagen in de ondergrond. De onderwaterbetonvloer deed alleen dienst als stempel in de bouwfase en heeft dus geen functie als fundering. Op de 0,8 m dikke onderwaterbetonvloer is een 1,5 m dikke constructievloer gestort, waarop de bovenbouw is gefundeerd. Deze construc- tievloer zorgt voor de waterdichte bodemaf - sluiting, wanneer het doorlaatmiddel in de toekomst moet worden drooggezet voor onderhoud. In figuur 4 is een typische doorsnede van het doorlaatmiddel gegeven ter plaatse van moot 1 (zoals aangegeven in fig. 3). In deze doorsnede is te zien hoe de betoncon - structie is opgebouwd binnen de bouwkuip met tijdelijke gordingen en stempeling. Het doorlaatmiddel heeft een totale lengte van ongeveer 120 m (fig. 5). De hoofd - doorlaat is 9 m breed en de Vertical Slot Passage is 3 m breed. De typische vloerdikte is ongeveer 1,5 m en de wanden variëren tussen de 1,2 en 1,5 m dikte. Om te grote temperatuurontwikkeling en daarmee het risico op scheurvorming te beperken, zijn alle buitenwanden gestort met koeling, doormiddel van koelleidingen. Het totale betonvolume bedraagt circa 8500 m³. 3 Doorsnede over de lengte van het doorlaatmiddel (links de Waddenzeezijde en rechts de IJsselmeerzijde) Een belangrijke voorwaarde voor een succesvolle trek is dat vissen tijdens hun tocht geleidelijk kunnen wennen aan de overgang van zout naar zoet water 3 CEMENT 7 2024 ?41 Moten? De constructie is opgebouwd uit vier onderling gedilateerde moten (aangegeven met rode cijfers in figuur 3, op de bodem van de doorlaat). Moten 1 en 4 zijn de start en eindmoten aan respectievelijk IJsselmeer- en Waddenzeezijde. Moot 2 draagt het ver- keersdek A7 en moot 3 het schuivenhuis (inclusief de installaties van het bewegings- werk) met daarop een fietspad en uitkijk - punt. Door de verschillen in geometrie en functie hebben alle vier de moten hun eigen kenmerken en verschillen ze onderling aan - zienlijk in krachtswerking. Fasering Het doorlaatmiddel is in twee delen ge- bouwd, zodat de A7 niet gestremd hoefde te worden (fig. 6). De Afsluitdijk is eerst ver- breed richting de Waddenzeezijde om de A7 te kunnen omleggen (bypass) en werkter- rein te creëren. Hiervoor is een tijdelijke hoogwaterkering gerealiseerd aan de noord - zijde van de VMR. Op die manier is de hoog - waterkerende lijn verschoven en kon er ontgraven worden in het oude profiel van de Afsluitdijk. Op deze locatie zijn ook de eerste Levvel-blocs van het project gelegd (zie ook artikel 'Een nieuwe jas voor de Afsluitdijk', elders in dit nummer). Hierna zijn eerst de zuidelijke moten 1 en 2 gebouwd, inclusief het nieuwe wegdek over de A7. Toen moot 2 en het wegdek gereed waren, kon de A7 wor- den teruggelegd naar zijn permanente posi - tie. Vervolgens kon worden gestart met de bouw van moot 3 (inclusief het schuiven - huis) en moot 4. Eind 2023 konden de water- kerende schuiven worden geplaatst, en was de constructie waterkerend. In 2024 kon de tijdelijk hoogwaterkering weer worden ver- wijderd en de hoogwaterkerende lijn worden teruggebracht naar zijn definitieve positie over het doorlaatmiddel. 4 5 De constructie is opgebouwd uit vier moten, met ieder zijn eigen kenmerken en krachtswerking 4 Typische doorsnede doorlaatmiddel 5 Doorsnede over de lengte van de doorlaatmiddel Hoofdpassage Bezoekerspassage Vertical Slot Passage 42? CEMENT 7 2024 2019 Verbreding Afsluitdijk 2021 A7 terug op moot 2, start bouw moten 3 en 4 2023 Afbouw en aansluiting van dijklichaam 2020 Bouw moot 1 en 2, A7 bypass 2022 Constructie werkzaamheden moten 3 en 4 2024 Aansluiting op dijklichaam gereed 6a 6c 6c 6b 6d 6d 6 Fasering bouw doorlaatmiddel (foto's: Rijkswaterstaat/Levvel/Topview) Nadere toelichting bijzondere onderdelen Het doorlaatmiddel kent een aantal bijzon - dere onderdelen. Deze worden hieronder nader toegelicht. Bodem? Aan de bodem van het doorlaat- middel zijn enkele speciale ecologische eisen gesteld. Op basis daarvan is de bodem zorg - vuldig ontworpen, in een nauwe samenwer- king tussen de opdrachtgever, ecoloog, water- bouwkundige specialisten en de uitvoerder. Op de bodem zijn stenen aangebracht. Deze stenen bieden schuilplaatsen en rust- plekken voor vissen die de doorlaat passe- ren (foto 7 en 8). Om te voorkomen dat de stenen verplaatsen of wegspoelen zijn ze in een laag beton geplaatst. In overleg met de ecoloog en de op- drachtgever is een proefopstelling gemaakt om de optimale plaatsing van de stenen en dikte van de laag beton te bepalen. Elke steen is bewust geplaatst. Hierbij is rekening gehouden met zowel de behoeften van de vissen, als de noodzaak om de stenen stevig in het beton te verankeren, zodat ze bij stro- ming op hun plek blijven. Daarnaast is er een looppad vrijgehouden voor toekomstige CEMENT 7 2024 ?43 inspecties van de doorlaat.Ook in de bodembescherming aan weerszijden van de Vismigratierivier, uitge- voerd in onderwater beton, is door duikers reliëf aangebracht ten behoeve van de vissen. Vormgeving en architectuur? Aan de vorm - geving van het doorlaatmiddel is zowel in ontwerp als in uitvoering veel aandacht be- steed. Alle stortnaden en centerpenposities zijn vooraf vastgelegd en uniform over het gehele kunstwerk toegepast. De wanden zijn van letters en cannelures voorzien. Van de cannelures en letters is een proefstort gemaakt, omdat een wand maar één keer kan worden gestort. De letters zijn vervaardigd met contramallen die met de hand in spiegelbeeld op de bekistingspane- len zijn geplaatst (foto 9). Ondanks de zorg - vuldige voorbereiding was het toch een op- luchting om te zien dat alle teksten goed tevoorschijn kwamen toen de bekisting werd verwijderd (foto 10). Vezelversterkte kunststof schuiven? De 6 m hoge hoogwaterkerings- en regelwerkschui - ven zijn vervaardigd uit vezelversterkt kunststof (VVK), een mix van kunststofhars en glasvezels. Dit materiaal, dat al veelvuldig wordt toegepast in andere industrieën, biedt als groot voordeel een lange levensduur. Het is onderhoudsvrij en gaat in principe levens- lang mee, waardoor toekomstig onderhoud Het doorlaat- middel is een op staal gefundeerde betonconstructie, gebouwd in een bouwkuip met spannings- bemaling en een onderwater- betonvloer 8 7 Bij het plaatsen van stenen op de bodem van het doorlaatmiddel is rekening gehouden met de behoeften van de vissen én de noodzaak om de stenen stevig in het beton te verankeren 8 In de bodem is een looppad vrijgehouden voor toekomstige inspecties van de doorlaat (foto's: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels) 7 44? CEMENT 7 2024 beperkt blijft. Het gebruik van dit materiaal in een primaire waterkering is echter nieuw. Het toepassen van het VVK vereiste uit- gebreide tests, proeven en inspecties. Er zijn vermoeiings- en bezwijktesten uitgevoerd bij de TU Delft en Universiteit van Osnabrück op alle kritische verbindingsdetails. In foto 11 is de testopstelling van één van de proefstuk - ken weergegeven. Na het inhangen van de twee waterkerende schuiven (foto 12), zijn de machines en besturingsonderdelen geïnstalleerd voor bediening op afstand. Alle onderdelen zijn samen getest om te verzekeren dat de schui - ven op het juiste moment openen en sluiten. De innovatieve constructie van de hoogwaterkerende schuiven is een primeur in Nederland. Het ontwerp en de productie waren uitdagend omdat de normering voor het gebruik van vezelversterkt kunststof voor deze toepassing minder ver ontwikkeld is dan voor beton en staal. Het ontwerp is dan ook in nauwe samenwerking met Rijks- waterstaat tot stand gekomen. De schuiven zijn ontworpen op basis van zelfsluitendheid. Dit houdt in dat de schui - ven op eigen gewicht moeten sluiten onder alle mogelijke omstandigheden. Om dit te garanderen, zijn de schuiven geballast. Daarnaast is de vorm van de schuiven zo gekozen dat ze zonder trillingen en op eigen gewicht kunnen zakken, wat zorgt voor een betrouwbare sluiting. De schuiven worden bewogen met behulp van kettingen en aangedreven door elektromotoren. Deze mechanische aandrij- ving zorgt voor een gecontroleerde en be- trouwbare beweging van de schuiven. Boven - dien heeft de keuze voor kettingen ervoor gezorgd dat de aandrijving van de schuiven 9 10 9 Contramallen voor teksten en cannelures (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels) 10 Beeld vanaf de bezoekerspassage (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels) CEMENT 7 2024 ?45 een relatief kleine installatiehoogte heeft, wat essentieel was voor de inpassing in het profiel van de Afsluitdijk. Er zijn uitgebreide analyses uitgevoerd om de stroomsnelheid en het verval te be- palen voor verschillende gebruikssituaties. Deze analyses zijn cruciaal om te begrijpen hoe de schuiven zich zullen gedragen onder diverse omstandigheden tijdens openen en sluiten. Voor de hoogwaterkerende schuiven moeten de condities die kunnen voorkomen tijdens het begin van een storm in acht wor- den genomen. Voor de regelwerkschuiven gaat het om de condities die kunnen optre- den tijdens het reguleren van de Vismigra - tierivier, waarbij in beide gevallen rekening wordt gehouden met eventuele herstelslui - tingen (sluitingen als het primaire automa - tisch sluitsysteem niet of te laat reageert). Dek A7 en voetgangersbrug? De dekken van de A7 fungeren als stempel voor moot 2 van het doorlaatmiddel en zijn monoliet verbon - den met de wanden. Dit ontwerp is cruciaal 11 Bezwijkproef van een kritische verbinding (foto: Levvel) 12 Inhijsen van de hoogwaterkerende schuif (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels) 11 12 46? CEMENT 7 2024 omdat de dekken bij extreme stormen kun- nen worden belast door golfdrukken aan de onderzijde, afkomstig van het IJsselmeer. In tegenstelling tot reguliere dekken, zijn deze specifiek ontworpen om zowel opwaartse als neerwaartse belastingen te weerstaan. Hetzelfde geldt voor de voetgangers - brug aan de zuidzijde van het doorlaatmiddel (foto 14). Deze brug kan door een volledige golf worden geraakt, maar dankzij het trans - parante karakter van de brug wordt de golf - belasting aanzienlijk gereduceerd. Hierdoor blijft de brug bestand tegen de impact van zowel opwaartse als neerwaartse krachten. Innovatie Het ontwerp en de uitvoering van het Door- laatmiddel Vismigratierivier werden geken - merkt door een samenspel van verschillende stakeholders, functionele eisen en technische disciplines. Door een nauwe samenwerking tussen de betrokken partijen hebben deze inspanningen geleid tot een integrale en innovatieve oplossing. Het project is voor- spoedig verlopen en er wordt met veel trots teruggekeken op het ontwerp en de uitvoe- ring van het werk. Het onderstreept de kracht van samenwerking en innovatie in de civiele techniek. 13 Hoogwaterkerende schuif vanuit de doorlaat (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels) 14 Voetgangersbrug schuif (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels) MEER LEZEN Meer over de Vismigratierivier is te lezen op de website van De Afsluitdijk: Vismigratierivier Innovatieve schuiven in de Vismigratierivier houden extreem hoogwater tegen 13 14 CEMENT 7 2024 ?47