C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2003 7 35De Zuid-Willemsvaart heeft voordeberoepsvaarthoofdzakelijkeenfunctie voor het bestemmings-verkeer. Doorgaand scheepvaart-verkeerverkiestdeMaasalstrans-portroute. In de zomermaandenwordt het kanaal ook gebruiktdoor de recreatievaart, als alterna-tief voor de Maas en als route naarBelgi?. De sluizen in de Zuid-Wil-lemsvaart zijn gebouwd tussen1822 en 1826 en zijn genummerdvanaf 's-Hertogenbosch. Naast desluizen bevinden zich spuimid-delen, die zorgdragen voor dewaterregulering op het kanaal.De oorspronkelijke constructievan de sluizen bestond uit eengemetseld boven- en beneden-hoofd met een doorvaartbreedtevan circa 7 m, voorzien van hou-ten puntdeuren en kolkwandenvan rijspakwerk. De constructievan de kolkwanden is verschil-lende keren gewijzigd. Als laatsteaanpassing zijn deze van demeeste sluizen tussen 1926 en1933 vervangen door een stalendamwand met verankering. Hier-bij is de schutkolk verbreed totcirca 20 m, waardoor drie maat-gevende schepen naast elkaarkunnen worden geschut (foto 1).In de jaren tachtig van de vorigeeeuw werd vastgesteld dat desterkte van de kolkwanden nietmeer voldeed en zijn de stalendamwandprofielen boven de kolk-bodem versterkt door stalen T-profielen, voorzien van strippen,in de damwandkassen te lassen.De hoofden van de sluizen zijn inde loop der jaren verschillendekeren gerenoveerd, waarbij eendeel van het metselwerk is ver-vangen door gewapend beton.Door oorlogshandelingen in 1944ontstond schade aan drie van devijf hier besproken sluizen, ge-nummerd 6, 10 en 12. Reparatieheeft zeer kort na de oorlogplaatsgehad. De wijze waarop isnergensvastgelegd,zodatnietpre-cies bekend is hoe de constructieer onder de grond uitziet. De tweeandere sluizen, genummerd 4 en5, zijn in de oorlog niet of slechtslicht beschadigd.C o n s t r u c t i e v a n d e s l u i z e nDefunderingvandesluishoofdenis voor alle sluizen gelijk en stamtnog uit de aanlegperiode (fig. 2).De hoofden zijn elk afzonderlijkgefundeerd op dennenhouten pa-len, 200 onder het bovenhoofd en220 onder het benedenhoofd.Over deze palen zijn dennen-houten kespen aangebracht enloodrecht hierop kloosterhouten.Hiertussen is een dennenhoutenvloer met een dikte van 100 mmgelegd, waarop de metselwerk-wanden zijn gefundeerd.Oorspronkelijk waren op de den-nenhouten vloer de eikenhoutenzwalpen, een eikenhouten slag-balkenhetpuntstukaangebracht.De ruimte tussen de zwalpenwas dichtgemetseld, waarna eeneikenhouten vloer met dikte 50mm was aangebracht. In 1929Sleutelen aan antieke sluizen in de Zuid-WillemsvaartBeperkte renovatie verlengtlevensduurTh.W.J. Berends en ir. J. Zuurveld, Bouwdienst Rijkswaterstaat, afdelingConstructieve WaterbouwIn de Zuid-Willemsvaart tussen Nederweert en 's-Hertogenbosch wordt ditjaar gesleuteld aan vijf antieke sluizen die zich in slechte staat bevinden. Doormogelijke toekomstige ontwikkelingen, inpassing van nieuwbouw in plannenvan andere overheden en het ontbreken van voldoende financi?le middelen,was het niet mogelijk deze sluizen op korte termijn te vernieuwen. Met be-perkte noodmaatregelen worden geconstateerde risico's voor gebruikers enpersoneel tot een minimum teruggebracht.1 | Sluis 12, kolk geschiktvoor drie maatgevendeschepenfoto: Meetkundige DienstRijkswaterstaatC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2003 736zijndehoutenvloerenendepunt-stukken gedeeltelijk vervangendoor gewapend beton.Het constructief systeem van desluishoofden berust op de vol-gende aspecten:? horizontaal evenwicht gewichts-muurIn horizontale richting lood-recht op het kanaal wordt hetkrachtenevenwicht gereali-seerd door de stempelfunctievan de vloer en de wrijvingtussen de houten vloerdelenen het metselwerk van dewanden.? verticaal evenwichtOm opdrijven tegen te gaan, isde vloer oorspronkelijk ver-zwaard met metselwerk. Demetselwerkwanden dragen afop de houten paalfundering.? kantelstabiliteitDe metselwerkwanden dienenin elke richting op zichzelf vol-doende stabiliteit tegen kante-len te hebben.De wanden van de hoofden heb-ben een naar beneden verlopendedikte. Achter de deuraanslagen iseen contrefort opgenomen voorhet overbrengen van de spat-kracht uit de deuren.Onder elk sluishoofd zijn driebeukenhoutenonder-/achterloops-heidsschermen aangebracht meteen lengte van circa 3 m en eendikte van 0,10 m.H u i d i g e s t a a t v a nd e s l u i z e nIn de afgelopen decennia zijn ver-scheidene inspecties uitgevoerdnaar de staat van onderhoud vanalle sluizen in de Zuid-Willems-vaart. In 1997 is sluis 2 gesloopt.Uitonderzoekopmonstersvandehouten funderingspalen en vande onder-/achterloopsheidsscher-men bleek dat deze waren aange-tast door schimmels en bacteri?n.Ook de laatste jaren zijn diverseinspectiesuitgevoerdnaardestaatvan onderhoud van de sluizen,waaruit bleek dat de conditie nogverder achteruit was gegaan.M a a t r e g e l e nIn de loop van de jaren zijn erdiverse plannen geweest om debetreffende sluizen te renoverenof te vernieuwen. De oorspronke-lijke gedachte om te renoverenbleek voor de sluizen 11 en 13 nietmeer verantwoord. Noodgedwon-gen is gekozen deze te vernieu-wen. De meest aantrekkelijkevariant, waarbij de stremming be-perktbleef,wasdenieuwesluizenom de bestaande heen te bouwen.Deopdrachtgever,deDienstkringWaterwegen Noord-Brabant koosbegin 1999 voor deze variant engaf de Bouwdienst Rijkswater-staat opdracht hiertoe. De nieuwesluizen zijn medio augustus 2003in gebruik genomen.Voor de sluizen 4, 5 en 6 zijn demogelijkheden van renovatie be-keken om de levensduur te ver-lengen. Vanwege het ontbrekenvanfinanci?lemiddelenenomdatin de toekomst sluizen klasse IVgewenst zijn, is de renovatie nietuitgevoerd.Naast de slechte staat waarin desluizenzichbevinden,gevendezeook aanleiding tot zorg over deveiligheid van gebruikers en per-soneel. Aan de hand van eenfaalkansanalyse zijn in 2002 deveiligheidsrisico's die met het ge-bruik van de sluizen samenhan-gen, systematisch weergegeven.Mogelijke (dodelijke) slachtofferszijn in deze analyse als onge-wenste gebeurtenis beschouwd(topgebeurtenis). Overige topge-beurtenissen, met name het bui-ten gebruik raken van de sluizen,zijn in deze analyse niet be-schouwd. De basisgebeurtenis-sen bestaan hoofdzakelijk uit hetconstructief bezwijken van com-ponenten. Voor enkele bezwijk-mechanismen waren voldoendegegevens aanwezig om een bere-kening van de kans op bezwijkente maken. Het betrof de mecha-nismen `kantelen sluishoofd', `af-schuiven sluishoofd' en `bezwij-ken houten paalfundering ondersluishoofd'. Deze mechanismenwerden tevens als de belangrijk-ste gezien.Voor de mechanismen `kantelensluishoofd' en `afschuiven sluis-hoofd' werd de kans van optredenvoldoende klein geacht. Voor hetmechanisme `bezwijken houtenpaalfundering onder sluishoofd'was de kans van optreden zeerrealistisch, omdat door de groteafname van de diameter van depaalkoppen (tot 50 ? 70% van deoorspronkelijke waarde!) veeldraagkracht verloren was gegaan.Daarnaast is vastgesteld dat erslachtoffers zouden kunnen val-len door verzakkingen langs dekolken en de sluishoofden.De opdrachtgever besloot eind2002 enkele van de in de faal-kansanalyse genoemde beheers-maatregelentenuitvoertebrengen.1100 1100 5 x 1450 = 7250 1100 1100dennenhouten slijkhoutendennenhouten vloer, dik 10 cm.25 x 30 cm.eikenhoutenkloosterhouten 20 x 30 cm.700055002 | Dwarsdoorsnede overoorspronkelijk (bene-den)hoofdC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2003 7 37Dit hield in dat om het plotselingwegzakken van bestrating te voor-komen, deze op het sluisterreinmoest worden verwijderd en ver-vangen door een grindafdekking.Een tweede belangrijke actie washet verankeren van de sluishoofd-wanden om plotseling bezwijkente voorkomen. Door het wegval-len van de houten paalfunderingkan de sluishoofdwand vooroverkomen. De ankers zullen belettendat deze beweging te ver doorgaatendatdewanddaardoorbezwijkt.De slechte conditie van de sluizenwerd nog eens bevestigd toen be-gin 2003 een diep ontgrondings-gat zichtbaar werd achter hetbenedenhoofd van sluis 4. In hetonder-/achterloopsheidsschermaan de kolkzijde werd door eenduiker een gat ontdekt en werd terplaatse een laagje zand aangetrof-fen. Dit bevestigde dat de scher-men niet meer voldeden. Om her-haling te voorkomen is voor desluizen 4, 5 en 6 een granulairefilterconstructieontworpen.Dezeconstructie is waterdoorlatend enzanddicht, waardoor de drukkenonder de sluishoofden onveran-derd blijven. Het granulair mate-riaal vervangen door bijvoorbeeldonderwaterbeton (zand en water-dicht) leidt tot hogere resulteren-de (neerwaartse) drukken, waar-door de fundering zwaarder opdruk wordt belast en de kans opbezwijken toeneemt.F i l t e r c o n s t r u c t i eVoor het filter werd op circa 2 mvoor de sluishoofden, in de sluis-kolk, een damwand geheid diedoor een stalen spieplaat zand-dicht werd aangesloten op debestaande kolkwanden. De ruim-te tussen het sluishoofd en dedamwand werd uitgegraven totminimaal 1,25 m onder het drem-pelniveau. Hierna werd een laaggrind 3/12 mm aangebracht totaan de bovenzijde van het onder-/achterloopsheidscherm. Hieropwerd een circa 150 mm dikke laaggrind 30/60 mm aangebracht.Om het wegspoelen van het grinddoor scheepsschroeven te voorko-men, is het geheel afgedekt metbreuksteen 10/60 kg (fig. 3).Om uitspoeling van zand naar hetbenedenpandtevoorkomenishetfilter tevens over een afstand vancirca 10 m in de benedenvoorha-ven aangebracht.Door een goede samenwerkingtussen opdrachtgever, aannemeren de Bouwdienst Rijkswaterstaatkon het kanaalvak elf dagen nastremmingweerwordengeopend.Enkele weken na het aanbrengenvan de filters in sluizen 4, 5 en 6zijn verzakkingen opgetreden bijsluizen 10 en 12.Met het bestek dat in 2003 is aan-besteed, worden bij sluizen 10 en12 de filterconstructies aange-bracht (gelijk aan die bij sluizen4, 5 en 6) en bij alle vijf sluizen desluishoofdwanden verankerd ende bestratingen verwijderd envervangen door grind. Met dezenoodmaatregelen wordt verwachtdesluizennogcircatienjaarveiligte kunnen blijven gebruiken.Naast deze maatregelen wordensluizen 4, 5 en 6 geschikt gemaaktom in de nabije toekomst op af-stand te kunnen worden bediend.Hiertoe worden in de dag van elkesluiskolk vijf buispalen aange-bracht met twee afloopvoorzie-ningen.V e r a n k e r i n g s l u i s h o o f d e nOmdat direct naast de sluizen despuimiddelen liggen, alsmedeeen provinciale weg, is het nietmogelijk substanti?le ontgravin-gen uit te voeren voor een veran-keringssysteem met een anker-wand. Ook is het niet mogelijk desluishoofden te ontlasten doorachter de hoofden lichtere mate-rialen aan te brengen. Daarom isgekozen voor een verankeringmetgroutankers(fig.4),waarvoorper wand vijf gaten ? 150 mmdoor het metselwerk worden ge-boord.ca.60015050050ca 2000damwand lg ca. 7,50 mgrind matig/fijn 3/12 mmherstellen bestortinggrind door duiker onderkesp aanbrengenontgraven tot ca. 1,30 monder drempelbreuksteen 10/60 kgb.k. vloer hoofdgrind 30/60 mmgroutankershelling 35groutankershelling 303 | Doorsnede filter-constructie4 | Sluishoofden versterktmet groutankersC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2003 738Berekend is dat de ankers op circa2,50 m onder het sluishoofdni-veau moeten aangrijpen, hetgeenbetekent dat in het bovenhoofdbuiten de deuren de gaten onderwater moeten worden geboord(foto 5). De overige gaten kunnenbij een lage kolkwaterstand bovenwater worden geboord. Om dekoppen van de groutankers te ver-zinken, worden gaten ? 500 mm,diep 500 mm geboord.Hierna worden de groutankersaangebracht (foto's 6 en 7). Integenstelling tot de gebruikelijketoepassing worden deze niet aan-gespannen. Dit zou een verticalekracht introduceren, waardoor dehouten palen nog meer zoudenworden belast. Het anker zal uit-sluitend gaan werken wanneereen deel van een sluishoofd be-zwijkt. Dan zal de sluis waar-schijnlijk niet meer functioneren,maar heeft het bezwijken geenslachtoffers ge?ist.Toegepast is het Jetmix-veranke-ringssysteem van Hakkers-Wer-kendam. Ankers met een trek-kracht van 40 tot 150 ton zijnopgebouwd uit staalsecties van3 m. De secties bestaan uit hollewarmgewalste naadloze buizen,waarover (over de gehele lengte)schroefdraad is gerold (koudevervorming). Het voordeel hier-van is dat het basismateriaal doorde koude vervorming wordt ver-stevigd. Een bijkomend voordeelisdatdoordegeribbeldestructuureen betere aanhechting met hetgroutlichaam ontstaat.De koppeling van de secties be-staat uit een stalen bus, waarineen hogedrukafdichting is ge-plaatst die een werkdruk kan op-nemen van maximaal 400 bar.Afhankelijk van de grondslag kanhet systeem werken op een drukvari?rend van 0 tot 400 bar.Afhankelijk van de grondsoortkan met dit systeem geboordworden met verschillende (injec-tie)boorkoppen (foto 8). Er kanmet een relatief kleine boorkopeen grote groutpropdiameter wor-den gerealiseerd. De boorkop, inde punt voorzien van drie gaten,wordt in de grond gedraaid, waar-bij tegelijkertijd onder hoge drukwater wordt ingespoten.Doordetoepassingvaneenkleineboorkop kan de diameter van deboorkern in de bestaande sluis-muren beperkt blijven. L i t e r a t u u r1. Renovatie middendeel Zuid-Willemsvaart sluizen 4, 5, 6,10 t.m. 13. Haalbaarheids-nota Bouwdienst RWS, mei1997.2. Herstelonderzoek sluis 4t.m. 6 Zuid-Willemsvaart.Variantennota BouwdienstRWS, december 2001.3. Faalkansanalyse sluis 4 t.m. 6Zuid-Willemsvaart. RapportBouwdienst RWS, november2002.5 | Boren ankergaten onderwater8 | Jetmix-ankers van aannemingsmaatschappij Hakkers-WerkendamProjectgegevensOpdrachtgever:Dienstkring Waterwegen Noord-BrabantOntwerp:Bouwdienst RijkswaterstaatAannemer:Hakkers Werkendam bv6-7 | Aanbrengen ankers