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 31Hethuidigegemaalisgebouwdinde eerste helft van de jaren `70 enin 1975 in gebruik genomen. Hetgemaal telt vier maalgangen, elkmet een pomp (fig. 1) en de totalecapaciteit is ongeveer 160 m3/s.Destijds werd het gemaal ge-bouwdomdatnatuurlijkafvloeienvia de spuisluis vooral bij wester-stormenveelneerslag,onvoldoen-de soelaas bood om natte voetente voorkomen en de scheepvaartin het Noordzeekanaal mogelijkte houden. De spuisluis, die reedsin 1945 in gebruik was genomen,heeft zeven grote spuikokers meteen totale capaciteit van 500 m3/s.Omdat de kans op extreme neer-slag toeneemt en natuurlijk lozenvia spuien, onder meer door deverwachtezeespiegelrijzing,min-der vaak mogelijk wordt, is beslo-ten tot uitbreiding van het ge-maal. Uit onderzoek werd duide-lijk dat de capaciteit van het ge-maal moest worden vergroot tot260 m3/s. Daarom wordt het ge-maal thans uitgebreid met tweepompen (fig. 2).C o n t r a c t v o r mRijkswaterstaat heeft in de voor-bereidingsfaseonderzochtopwel-ke manieren de gewenste capaci-teitsvergroting van het gemaal terealiseren was. Al snel is beslotenhetgemaaluittebreidenmettweemaalgangen met dezelfde afme-tingen als de bestaande. Bij debouw van het huidige gemaal wasalrekeninggehoudenmeteenmo-gelijke uitbreiding. Indertijd uit-gevoerd onderzoek had aange-toond dat een grotere capaciteitvan de pompen (tot maximaal 50m3/s) toelaatbaar is binnen de-zelfde vormgeving van de pomp-kanalen. Een haalbaarheidsstu-die, uitgevoerd door twee pomp-leveranciersinopdrachtvanRijks-waterstaat, bevestigde dit. Verderbleek dat een hogere opvoer-hoogte mogelijk was. Met dit alsuitgangspunt heeft de Bouw-dienst het programma van eisenopgesteld.Het project is op de markt ge-bracht als `Design & Built'-con-tract. Reden hiervoor was dat opdeze manier de doorlooptijd konworden verkort. Immers, wan-neer het ontwerp van de pomp,de afsluitmiddelen en het bedie-nings- en besturingssysteem nogbezig was, kon al worden begon-Uitbreiding gemaal IJmuidenSpuien als het kan,pompen als het moetir. M.T.J.Verbeek, Bouwdienst Rijkswaterstaatir. R.H.J.Bleiji, VBK-Van LaereIn IJmuiden ligt naast de schutsluizen een groot spui- en maalcomplex.Gemaal en spuisluis spelen een hoofdrol in de waterhuishouding van westelijkNederland. Het overtollige water uit een gebied van circa 2300 km2komtdirect in het Noordzeekanaal terecht. Daarnaast komt er ook nog indirectwater bij uit omliggende gebieden, waardoor het totale afwateringsgebiedcirca 4000 km2groot is. Dit gebied loopt grofweg van de Veluwe tot de kusten van de Rijn tot Enkhuizen. Al het overtollige water uit dit gebied moet viahet spui- en maalcomplex naar de Noordzee worden afgevoerd; per jaar gaathet om ongeveer 3 miljard kubieke meter waarvan 2/3gespuid en 1/3verpomptwordt.zeezijdeH.W.L.W. ?0.75stroomgeleideruitstroomzijdeterugslagkleppen+0.85N.A.P.?9.00bodembescherming+8.00+6.00+9.10+1.50?0,73?8.204.50-10.00-7.40elektroruimte+1.75persschuiven+16.50+11.70+9.00+1.50+18.20+15.20referentielijn = voorkant muur spuisluisA5 rijweg overbrugging+5.06 +5.80+2.10 +1.30+0,70rail t.b.v. krooshekreinigerkanaalzijde+1.50K.P. ?0.40stroomgeleiderinstroomzijde?9.00droogzetvoorzieningkrooshekinstroomconstructie?8.20bodembeschermingscheidingsmuurpompruimte40 m3. pomp?4.50?10.00as pomp?6.48?1.40?2.35?8.00omvormruimteuitstroomconstructie2 | Artist impressionuitgebreide gemaal1 | Langsdoorsnede gemaaluitbreidingnen met de uitvoering van detijdelijke wegverbinding en debouwkuip.Na voorselectie bleven zeven aan-nemerscombinaties over die eenaanbieding hebben gedaan. Bij deaanbiedingenwerdinformatiege-vraagd over hoe de aannemers hetwerk wilden uitvoeren. Hiertoediende een aantal `plannen vanaanpak' te worden ingediend.Voor de gunning zijn de volgendecriteria meegenomen:? aanneemsom;? aanbieding tien jaar onder-houdscontract;? energieverbruik pompen;? hergebruik materialen.Na beoordeling van de aanbiedin-gen volgens een tevoren vastge-stelde (en in het bestek vermelde)methode op bovenstaande crite-ria, werd het werk in mei 2001gegund aan de combinatie VBK-Van Laere.O v e r z i c h t w e r k z a a m h e d e nHet betonwerk wordt uitgevoerdin een bouwkuip die in de dijknaast het bestaande gemaal isgegraven (fig. 3). Nadat de dam-wand rond de bouwkuip was aan-gebracht, is de grond binnen debouwkuipafgegraventoteendiep-te van NAP ? 10,5 m. Deze afgra-ving heeft voor een deel `in dennatte' plaatsgehad, waarna trek-ankers zijn aangebracht en deonderwaterbetonvloer met eendikte van 1,2 m in ??n laag isgestort. Na het droogpompen vande bouwkuip kon met het civielebetonwerk voor het gemaal wor-den begonnen.Het gemaal heeft drie functies:ten eerste uiteraard water ver-pompen, ten tweede deel uitma-ken van de hoogwaterkering enten derde fungeert het gemaaltevens als wegverbinding. Dezefuncties moeten tijdens de reali-satie van de uitbreiding gehand-haafd blijven. De bouwkuip hin-dertdetoestroomvoorhetgemaalniet. Om de hoogwaterkerendefunctietijdensdebouwtekunnenverzekeren, is een damwandcon-structie tot een hoogte van NAP +8 m buiten de kuip aangebracht.Deze damwand is met trekankersverbonden met de bouwkuip.Daarmee zorgt deze constructievoor een tijdelijke hoogwaterke-ring van de vereiste hoogte ensterkte.Omdat de verkeersweg langs hetgemaal precies door de bouwkuiploopt en daardoor moest wordenverwijderd, is een tijdelijke bruggebouwd.U i t v o e r i n g b e t o n w e r ka l g e m e e nIn het gemaal IJmuiden is onge-veer 11 000 m3beton verwerkt(foto 4). Het bestek stelde tweeeisen aan het beton: minimaledruksterkteovereenkomstigsterk-teklasse B 35 en milieuklasse 5a.Met de door de aannemer recentverworven kennis bij de bouw vanhet Naviduct in Enkhuizen, is insamenwerking met de betoncen-trale een standaardmengsel be-paald. Aangezien de constructieop staal gefundeerd is en bestandmoet zijn tegen zeer hoge hori-zontale krachten ten gevolge vanextreme hoogwaterstanden (hetgemaal is immers onderdeel vanC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2003 732kanaalzijdezeezijdebovenaanzicht bouwkuipbouwkraantijdelijke betonwand tot 8000+als hoogwaterkering6.000+hoogwaterkering bk. +5.7008.00+5.000+stempelraamop0.800-3 | Bovenaanzicht bouwkuip4 | Overzicht bouwkuipvanaf instroomzijdefoto: Klaas LaanC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2003 7 33de primaire waterkering), is hetgemaal ontworpen als een zwaregewichtsconstructie. Dit betekentdat de wanden en vloeren van hetgemaal veel grotere afmetingenhebben dan gangbare construc-ties. De vloer is maximaal 2,5 mhoog en de dikte van de wandenlooptoptotbijna4m.Geziendezeafmetingen is een derde voor-waarde belangrijk geweest voorde keuze van het mengsel: hetbeheersen van de vrijkomendehydratatiewarmte. Gekozen is deminimale hoeveelheid cementtoetepassendiedenormtoestaat,namelijk 280 kg/m3.Daarnaast viel de keuze op eensysteemkist, aangezien het ge-bouw, afgezien van de maalgan-gen, uit hoge en rechte wandenbestaat. Voor elk groot stort wordteen stortplanning gemaakt, waar-bij rekening wordt gehouden methet `vers' houden van het stort-front.Het gemaal is gelegen op het slui-zencomplex, dat niet of nauwe-lijks wordt bewoond. De rijroutevandebetoncentralenaarhetslui-zencomplex voert niet doorbewoonde gebieden. Daarom washet mogelijk een ongestoordeaanvoerterealiserenvoordegrotestorten (> 1000 m3). Met de cen-trale werd overeengekomen dezeleveringen op vrijdagavond na deavondspits te laten beginnen. Hetgrote aantal mixervrachten (ca.200) veroorzaakte of ondervonddan geen hinder van het verkeer.Een bijkomend voordeel is dat decentrale haar volledige capaciteitkon benutten voor zo'n continustort.U i t v o e r i n g m a a l g a n g e nDe complexe vormgeving van demaalgangen heeft grote invloedop prestaties en energieverbruikvan de pompen en moet zeernauwkeurig worden gemaakt. Ditheeftertoegeleiddatopeenaantalaspecten van het standaardprocesisafgeweken.Optweeervanwordtnader ingegaan: betonsamenstel-ling en bekisting.De betonsamenstelling van hetbasismengsel (B 35, milieuklasse5aenconsistentiegebied2)isvoorsommige storten iets aangepast.Op plaatsen waar de trilnaaldenmoeilijk bij konden, is de consis-tentie verhoogd naar consisten-tiegebied 3.De systeembekisting, die tot hetstandaardproces wordt gerekend,kon vanwege de vorm van demaalgang niet worden toegepast.Het fabriceren van de mallen isdoor de complexe vorm een ar-beidsintensief en nauwkeurigwerk. Een dergelijke bekisting inhet werk maken zou een dusda-nig lange tijdsduur vergen datdeze mogelijkheid al snel werdverlaten.Om zo weinig mogelijk arbeid(het risico van menselijk falenbeperken) in de mallen te steken,ging de voorkeur uit naar eenstalen bekisting (foto 5). Staal kanimmers gemakkelijk (digitaal)machinaal worden gevormd. Na-deel van het walsen van staal is datdit slechts in ??n richting kangebeuren. Voor de uitstroomzijdevoldeed deze methode echter. Deprijsvorming van het compleetaanleveren van de stalen bekis-ting heeft ertoe geleid dat voorge-vormdecomponenteninhetwerkzijn samengesteld.Voordeinstroomzijde,dieintweerichtingen van een rechthoekigenaar een ronde doorsnede ver-loopt, is uiteindelijk beslotendeze in hout te laten maken bijeen gespecialiseerd timmerbe-drijf (foto 6).5 | Stalen bekisting voor demaalgang6 | Bekisting instroom-opening7 | Betonwerk maalgang(rechts is de mal gelost);zichtbaar zijn de openin-gen voor de persschuivenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2003 734De betonstorten van de maalgan-gen zijn intussen zonder veel pro-blemen uitgevoerd (foto 7 en 8),de vloer op het niveau NAP + 1,5m is ook al gestort. Dit najaarwordt het gebouw met de techni-sche ruimten gestort, de kraan-baan verlengd en de wegverbin-ding gemaakt.P o m p e nDe twee nieuwe pompen zijnonder water aangebrachte, hori-zontaal opgestelde bulbpompen,elkmeteenmassavan120ton.Depompen staan in een betonnenmaalgang met aan de voorzijdehetinstroomgedeelteenachterdepomp het uitstroomgedeelte. Depompen verplaatsen het water alseen scheepsschroef door dezemaalgang heen.Elke pomp bestaat uit een water-dicht cilindrisch pomphuis metdaarindeelektromotordievoordeaandrijving zorgt. De elektrorotoris direct op de pompas gemon-teerd; deze as steekt via eenwaterdichte as-afdichting uit hetpomphuis en draagt daar depompwaaier. Al zijn de pompengrotendeels gelijkvormig aan debestaande, er is een aantal ver-schillen.Omdegroterege?isteca-paciteit te kunnen halen, draaiende pompen iets sneller, namelijk78 omw/min in plaats van 64omw/min. Opvallend is dat denieuwe pomp een waaier met vijfschoepen heeft, terwijl de huidigepomp vier schoepen telt. Verderis de pomp voorzien van eenmodernere elektromotor en zijnerverschillendeminderinhetoogspringende wijzigingen.Het pomphuis (foto 9) wordt mo-menteel gebouwd in Nederlanden gaat, inclusief de pompas, la-gers en as-afdichtingen, op trans-port naar Helsinki. Daar wordende delen van de elektromotor,namelijk de elektrorotor en deelektrostator gemaakt en zal depomp worden geassembleerd.De elektrostator wordt door een`krimpverbinding' in het pomp-huisgeplaatst.Hiervoorwordthetpomphuis verwarmd tot 120oCwaardoor het iets uitzet. Danwordt de stator voorzichtig inge-bracht en laat men het pomphuislangzaam afkoelen zodat het weerkrimpt en de stator vast komt tezitten. De elektrorotor wordt opdezelfde manier op de pompasbevestigd.Hiernawordtdepomp-as, met lagers en afdichtingen, inhet pomphuis gemonteerd.De pompen worden in Nederlandafgebouwd en in februari 2004naar de bouwplaats gebracht omtewordengemonteerd.Omstreeksdie tijd is ook de civiele construc-tie gereed, de wegverbinding her-steld, de tijdelijke wegverbindingverwijderd en het toevoer- en af-voerkanaal verbreed. Tot slot wor-den de energievoorziening en hetbedienings- en besturingssysteemaangepast. In mei 2004 kan wor-den begonnen met het beproevenvan de pompen om klaar te zijnvoor de oplevering eind juni 2004.Projectgegevensopdrachtgever:Rijkswaterstaat directie Noord-Hollanddirectievoering:Bouwdienst Rijkswaterstaathoofdaannemer:VBK-Van Laereciviel ontwerp:Grontmijciviele constructie:VBK Hoornlevering betonspecie:Korrelbetonfabrikant pompen:Nijhuis pompen9 | Constructie pomphuis8 | E?n zijde van demaalgang