In de Afsluitdijk bij Den Oever komen zowel nieuwe spuigroepen als nieuwe pompgroepen. Dat is nodig om in de komende decennia voldoende water uit het IJsselmeer te kunnen blijven afvoeren naar de Waddenzee. Het zijn indrukwekkende bouwwerken met een reeks aan specifieke eisen.
Spuien als het kan,
pompen als het moet
Nieuwe pomp- en spuigroepen in Afsluitdijk bij Den Oever
1 Spuimiddelen bij Den Oever in aanbouw (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Topview luchtfotografie)
1
24? CEMENT 7 2024
Het IJsselmeer wordt gevoed
door meerdere rivieren.
Om te voor-
komen dat het meer overstroomt, zijn bij
de bouw van de Afsluitdijk spuicomplexen
aangebracht: één bij Den Oever (drie spui -
groepen met ieder vijf spuikokers) en één
bij Kornwerderzand (twee spuigroepen met
ieder vijf spuikokers). Bij laagwater in de
Waddenzee worden de spuikokers opengezet,
waardoor op basis van natuurlijk verval het
waterpeil op het IJsselmeer wordt beheerst.
Deze bestaande spuicomplexen heb -
ben in de toekomst te weinig capaciteit. Dat
komt door de zeespiegelstijging, waardoor
het verval tussen het water in het IJsselmeer
en laag water op de Waddenzee kleiner
wordt en de spuivensters (periodes waarin
het water in het IJsselmeer hoger staat dan
in de Waddenzee) korter worden. Daarmee
neemt dus de totale capaciteit van de spui
-
complexen af. Daarnaast is de verwachting
dat in de toekomst de aanvoer van water uit
rivieren en kanalen toeneemt, waardoor er
meer water moet worden geloosd.
Het gebrek aan afvoercapaciteit wordt opge-
lost door bij Den Oever, op de eilanden tus-
sen de bestaande spuigroepen (spuigroep
1.1 ? 1.3, fig. 2) twee nieuwe spuigroepen te
bouwen (spuigroep 1.6 en 1.7), met elk vier
spuikokers. Bovendien worden aan beide
zijden van dit spuicomplex pompgroepen
gebouwd, met elk drie pompen. Deze pom -pen kunnen praktisch getij-onafhankelijk
extra water afvoeren (in tegenstelling tot het
spuien onder vrij verval). De gegarandeerde
capaciteit van de zes pompen bedraagt in
totaal 235 m³/sec. Daarmee wordt dit een
van de grootste gemalen van Europa. Om zo
energie-efficiënt mogelijk te werken, han -
teert Levvel het motto 'spuien als het kan,
pompen als het moet'.
Ontwerplevensduur
Het nieuwe spuicomplex is erop ontworpen
om naast het spuien ook te keren. Het
1/10.000 jaar optredend hoogwater vanuit de
Waddenzee moet worden gekeerd, conform
de hydraulische randvoorwaarden zoals
vastgesteld door Rijkswaterstaat. Ook het
IJsselmeerwater moet worden gekeerd met
dezelfde normfrequentie. De civiele betonconstructie van de
pomp- en spuigroepen heeft een kerende
hoogte van NAP +7,0 m. De 1/10.000 jaar
waterstand op de Waddenzee bedraagt NAP
+6,47 m in 2120 in het ongunstigste scenario
met betrekking tot zeespiegelstijging (+1,5 m).
Door Rijkswaterstaat is een ontwerplevens-
duur (in combinatie met een aantoonbare
onderhoudbaarheid) van 100 jaar geëist,
waarbij de hoogwaterveiligheid en het af -
voeren van water continu moeten zijn ge-
borgd, en het wegverkeer minimale hinder
mag ondervinden.
IR. PETER MEIJVIS
Integraal Ontwerpleider Levvel / BAM Infraconsult
ING. RUUD KEESOM
Integraal Ontwerpleider Levvel / BAM Infraconsult auteurs
In de Afsluitdijk bij Den Oever komen zowel nieuwe spuigroepen als nieuwe
pompgroepen. Dat is nodig om in de komende decennia voldoende water uit het
IJsselmeer te kunnen blijven afvoeren naar de Waddenzee. Het zijn indrukwekkende bouwwerken met een reeks aan specifieke eisen.
CEMENT 7 2024 ?25
Deze ontwerplevensduur wordt in de beton-
constructie onder meer verkregen door het
toepassen van een uitgekiend C30/37 beton-
mengsel in combinatie met een betondek -
king van 70 mm op de wapening. De levensduureisen hebben ook op
andere manieren invloed gehad op het ont-
werp, bijvoorbeeld door het toepassen van
extreem duurzame materialen op moeilijk
bereikbare plekken, duplex glijstrippen voor de schuifgeleidingen (foto 3), het toepassen
van een zeer robuust coating systeem in
combinatie met kathodische bescherming,
het zorgen voor bereikbaarheid/vervang -
baarheid van componenten (inclusief het
koker voor koker kunnen droogzetten van
de pomp- en spuigroepen), het voorzien van
permanente hijsvoorzieningen en het creë-
ren van geschikte kraanopstelplaatsen in de
permanente situatie.
2 Overzicht spuicomplex Den Oever
3 Montage duplex schuifgeleidingen
2
PROJECTGEGEVENS
project
Afsluitdijk,
Nieuwe spuimiddelen opdrachtgever Rijkswaterstaat
opdrachtnemer
Levvel, bestaande uit BAM, Van Oord, Rebel en Invesis
ontwerp en levering pompen
Flowserve
levering prefab pomphuizen Waco
mallen prefab pomphuis
Verhoeven
Timmerfabriek
3D-laserscannen Coenadie
3
26? CEMENT 7 2024
Pompgroepen
Onderdeel van de nieuwe spuicomplexen
zijn twee pompgroepen (foto 4). Deze be-
staan uit verschillende onderdelen (fig. 5).
Aan de kant van het IJsselmeer is een in -
stroomkanaal met een strekdam gebouwd
om te zorgen dat het water recht het gemaal
instroomt. Daar zit ook een enorm 'kroos-
hek' (foto 6) om te voorkomen dat er (grof )
vuil in de pompen komt, terwijl het wel vis-
sen doorlaat. Aan het eind van het instroom -
kanaal (NAP -15 m) wordt het water omhoog
gezogen met de verticale zogenoemde 'con -
crete volute' pompen (pomp in een betonnen
omhulling, fig. 7). Deze bijna 12 m hoge pom -
pen hangen boven een instroom/zuigkast, in
een betonnen pomphuis. Dit pomphuis be-
staat uit de zuigmond (suction bell), met
daarin een metalen pompwaaier, en het
slakkenhuis (volute) met de spiraal. Aan de
4 Bouw van een van de nieuwe pompgroepen (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Topview luchtfotografie)
De spuigroepen
spuien onder
vrij verval, de
pompen kunnen
getij-onafhanke-
lijk extra water
afvoeren bovenzijde van de pompen bevinden zich de
elektromotoren die boven het maaiveld uit-
steken in een glazen koepel. Het water stroomt via het pomphuis
het pompkanaal in (voor elke pomp een ka -
naal van 5,5 x 5,5 m² in doorsnede en met de
bodem op NAP -6 m) richting de Waddenzee.
De pompkanalen lopen onder de dijk door,
en dus ook onder de snelweg en het fietspad.
Aan de Waddenzeezijde bevindt zich, vóór
het uitstroomkanaal, een schuivenhuis. De
(dubbel uitgevoerde) pompschuiven daarin
dienen als (hoog)waterkering wanneer de
pompen zijn uitgeschakeld. Ter hoogte van
het schuivenhuis zijn zogenoemde 'terug -
slagkleppen' gemonteerd, die als functie
hebben om de pompen voldoende tegen -
druk te geven bij het opstarten, en om de
instroom van zout water richting het
4
CEMENT 7 2024 ?27
3x krooshek3x pompkanaalMotorsubframe
Fundatiering
Slakkenhuis (Volute)
Zuigmond ("Suction Bell")
3x krooshekreiniger
3x motor3x schuivenruimte3x terugslagklep
3x pompinstallaties
Pompgebouw Zuid
Pompgebouw Noord
5
7 6
5 Indeling pompgroepen?6 Krooshek (ca 16 x 16 m²) (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
7 Pomphuis met zuigmond (suction bell) en slakkenhuis (volute)
IJsselmeer tijdens het afschakelen van de
pompen en het sluiten van de pompschui -
ven tot een minimum te beperken.
Eisen en functies pompgroepen
De pompgroepen hebben als hoofdfuncties
het afvoeren van water en het keren van
(hoog)water (uiteraard ook tijdens de bouw -
fase). De eis dat er ook wegverkeer moet
kunnen passeren wordt geborgd door de civiele constructie met het daarop gelegen
weglichaam. Tevens moet het aanzien van
de pompgroepen recht doen aan het monu -
mentale karakter van de witte heftorens van
de bestaande spuigroepen. Deze laatste eis heeft veel invloed ge -
had op het ontwerp. Alle constructieonderde -
len, met uitzondering van de glazen koepels
met elektromotoren, moesten zich onder het
dijkniveau ter plaatse bevinden (NAP +7 m).
Elektromotor
VasthoudinrichtingKoppeling
BovenlagerLagerstoel
"Spiral"
Waaier
Anti-rotatieschot
Instroom/zuigkast
Slijtring Pompkanaal
28? CEMENT
7 2024
Hierdoor zijn diverse aanlegniveaus bepaald
en konden bijvoorbeeld geen opbouwen wor
-
den gebruikt om (waterdichte) toegangen te
creëren voor de gebouwen en (ondergrondse)
technische ruimten. De in het zicht komende
delen, zoals de glazen koepels, de gevels (aan
IJsselmeerzijde) en de prefab betonnen
schorten, die de afwerking van de damwan
-
den van in- en uitstroom van het gemaal vor -
men, zijn gebonden aan hoge esthetische ei -
sen (zoals al te zien is op basis van de huidige
stand (oktober 2024) van zaken van de koe
-
pels (foto 8)). Er geldt: 'Lely's Erfgoed Veilig
gesteld' (waarop de naam van de bouwcom
-
binatie Levvel is gebaseerd).
Integratie ontwerp en uitvoering
pompgroepen
Zaken die de pompgroepen uniek en complex
maken en die het ontwerp en de bouwfase-
ring sterk hebben bepaald:
Er wordt gebouwd in een primaire water-
kering: spuien en (hoog-)water keren moeten
altijd doorgang vinden.
Het werken in/aan de dijk is gedurende
alle jaren tijdens de bouw gebonden aan het
stormseizoen; van 1 oktober t/m 1 april moet
de dijk inclusief tijdelijke voorzieningen
stormveilig zijn. Dat betekent dat de plan -
ning zo is ingedeeld dat werkzaamheden die
de waterveiligheid negatief kunnen beïn -vloeden steeds voor 1 oktober zijn afgerond.
Back-up scenario's zoals het gecontroleerd
inunderen van een bouwkuip bij voorspelde
extreme waterstanden, waren steeds achter
de hand.
De Afsluitdijk met de daarop gelegen
Rijksweg A7 betreft een relatief smal lijn -
vormig object, aan weerszijden begrenst
door water, met diverse dicht op elkaar ge-
legen deelprojecten (zie ook het deel over de
fasering, verderop in het deel over de spui -
groepen).
Het betreft een langlopend project (8 jaar)
met vele faseringen (meer dan 30), onder-
linge en externe afhankelijkheden, ruimte-
lijke beperkingen, veel hulpwerk, inclusief
20 m diepe bouwkuipen, en grote beton-
volumes.
Er is bovendien rekening gehouden met
enkele bijzondere belastingen:
kraanbelastingen voor het inhijsen van
pompen (100 ton/stuk), zowel tijdens de
bouw als toekomstig onderhoud;
droogzetten voor onderhoud van pomp-
kokers (het geheel van de diepe instroom/
zuigkast, het pomphuis en het pompkanaal,
inclusief pompschuiven), waardoor ook de
(deels vrij uitkragende) wanden tussen de
verschillende pompkokers op grote
waterdrukken worden belast;
Het nieuwe
spuicomplex is
erop ontworpen
om naast het
spuien ook te
keren
8 Plaatsen glazen koepels pompgebouw (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
8
CEMENT 7 2024 ?29
ijsbelasting;
extreme conditie met overslaande golfbe-
lasting vanuit de Waddenzee op de glazen
koepels;
voorkomen van golfbelasting (uit het IJssel -
meer) op de gevels van de pompgebouwen.
Door een sterk geïntegreerde opzet van alle
ontwerpdisciplines met het werkvoorberei -
dings-, uitvoerings- en onderhoudsteam,
alsmede een nauwe samenwerking met het
technische team van Rijkswaterstaat, is
Levvel in staat geweest een bouwbaar, be-
trouwbaar en onderhoudbaar ontwerp te
maken voor dit complexe project.
Pomphuis
Vanaf de bodem van de diepe bouwput is
het opgaande betonwerk van het pomphuis
in vele fasen opgebouwd. Het meeste is in
het werk gestort. Alleen de zes pomphuizen
waarin de pompen draaien, komen uit de
prefab-betonfabriek. Precisie was hierbij
van groot belang. Ze zijn op de millimeter
nauwkeurig geproduceerd om te zorgen
voor de benodigde levensduur en optimaal
functionerende pompen, met nauwe tole
-
ranties en glad beton. Dat laatste moest
voorkomen dat er storende luchtbellen of
onnodige turbulenties in de waterstroom
ontstaan. Het pomphuis oogt heel anders
dan het typische civieltechnische beton
-
werk van de rest van het aanstroomkanaal
(foto 9).
Eisen betonconstructie? Voor de betoncon -
structie van het pomphuis gelden enkele
specifieke en ontwerpbepalende eisen:
Groot/zwaar
Elk van de zes pompen weegt circa 90 ton,
de waaier heeft een diameter van ruim 4,5 m
en verpompt 40 ton water per seconde.
Strenge stijfheids- en vervormingseisen
Uit het beheersen van het dynamisch ge-
drag alsmede het op lange termijn kunnen
beheersen van de positie van de pompen
binnen de geplande nastelmogelijkheden
komen strenge stijfheids- en vervormings-
eisen voort.
Geometrie
De vorm van het pomphuis is afgestemd op
een optimale aanstroming naar de zuig -
mond en pompwaaier, voor het voorkomen
van ongewenste wervelingen en het beheer-
sen van het cavitatierisico (het imploderen
van met de stroming meegevoerde damp-
bellen). Deze vormgeving is door Levvel ont-
worpen in nauwe samenwerking met de
pompleverancier. Door de leverancier is het
ontwerp verder gefinetuned op basis van
modeltesten (foto 10 en 11).
Strakke toleranties
Voor de passing van de pompwaaier in het
beton golden strenge tolerantie-eisen. Voor
Alle mallen en de
geproduceerde
betonelementen
voor het pomp-
huis zijn inge-
meten met een
3D-scantechniek
9
9 Suction bell en pompwaaier (ca 4.5 m diameter) (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels) 30? CEMENT 7 2024
de pompwaaier nominaal 8 mm vrijloop
en voor de vlakheid van het prefab beton
+/- 2 mm. Deze tolerantie en vlakheidseisen
zijn van belang in verband met een optimale
performance van de pompen. Dit was een
belangrijke reden om te kiezen voor een
prefab uitvoering van het pomphuis.
Scannen
De suction bells (fig. 12) zijn elk opgedeeld in
vier gelijke (gewapend betonnen) elementen
(ca. 27 ton/st), de volutes (fig. 13) zijn opge-
deeld in acht delen (tot ruim 40 ton/st). Om
de toleranties van het beton van het pomp-
huis waar te kunnen maken, zijn speciale
mallen ontwikkeld aan de hand van de
3D-modellen. Tijdens voorbereiding en pro-
ductie zijn alle mallen én de geproduceerde
betonelementen nauwkeurig ingemeten met
behulp van een 3D-scantechniek. Tevens is
elke mal tussentijds (na productie van enke-
le elementen per mal) met scannen nog -
maals gecontroleerd. Op die manier is elke
vervorming of beschadiging van de mal snel
opgemerkt en verholpen. Elke puntenwolk, die uit de scans
volgt, is met hoge precisie in elkaar gezet en
vervolgens gecontroleerd door middel van
doorsneden over de X-, Y- en Z-as. Het resul -
taat is een perfecte, betrouwbare punten -
wolk die de basis vormt voor het maken van
een 3D-mesh. Deze 3D-mesh is vervolgens in
detail vergeleken met het basismodel. Deze
gegevens zijn verwerkt tot een visuele afwij-
kingsrapportage (fig. 14), waarbij in één
12
10
13
11
10 Modeltest zuigkast van een van de twee pompen
11 Werkelijke zuigkast (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
12 Suction bell (4 delen)?13 Volute (8+1 delen) CEMENT 7 2024 ?31
oogopslag de geleverde kwaliteit van het
eindproduct kan worden beoordeeld en waar
nodig bijgewerkt, en waarbij aantoonbaar is
gemaakt dat alles conform specificatie is
geproduceerd. Met behulp van een gedegen survey-aanpak,
de nodige hulpconstructies en vakmanschap
is een en ander in fasen op site keurig binnen
toleranties samengesteld en ingestort in de
omringende betonconstructie (foto 15).
14 3D-scan rapportage prefab element
15 Plaatsen van de prefab suctionbell (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
15
14
32? CEMENT 7 2024
Spuigroepen
Naast de nieuwe pompgroepen worden er
ook twee nieuwe spuigroepen gebouwd
(foto 16). Deze twee identieke spuigroepen
zijn gesitueerd op de twee eilanden tussen
de drie bestaande spuigroepen (fig. 2). Ze
bestaan uit in het werk gestorte, gewapende,
monoliete betonconstructies, die worden
gebouwd in bouwkuipen op een onderwater-
betonvloer, verankerd met Gewi-palen (fig. 17).
Iedere spuigroep beslaat een oppervlak van
55 m breedte bij 84 m lengte. De betonconstructie vormt de behui -
zing voor een dubbele rij stalen keerschuiven
(spuischuiven). De hoofdfuncties van de nieu -
we spuigroepen zijn het afvoeren van water,
het keren van hoogwater en het faciliteren
van de vismigratie. Het moest bovendien
mogelijk zijn wegverkeer te laten passeren. Onderdelen van de nieuwe spuig -
roepen met een levensduur korter dan
100 jaar zijn vervangbaar, zonder dat sloop
16 Nieuwe spuigroep 1.7 Den Oever met zuidelijk deel nog in aanbouw in oktober 2024
(foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Topview luchtfotografie)
16
van andere constructiedelen nodig is. Zo
zijn de aandrijving en de keermiddelen uit
de spuigroepen te hijsen via sparingen in
het dak.
Fasering spuigroepen
Er is voor gekozen de spuigroepen gefaseerd
te bouwen. Eerst het noordelijk deel in de
noordelijke bouwkuipen en daarna het res-
terende deel in de zuidelijke bouwkuipen.
De reden hiervoor is het mogelijk maken
van een zogenoemd '2-0 verkeerssysteem'.
Bij dit systeem wordt de hoofdrijbaan van
de Rijksweg A7 in één rijrichting afgesloten
en wordt het wegverkeer tijdelijk over één
rijstrook van de andere rijbaan geleid. Zo
blijft tijdens de bouwfase altijd één hoofdrij-
baan beschikbaar voor verkeer. Om in de
bouwfase een sluitende hoogwaterkering te
hebben, zijn de bouwkuipen ontworpen als
tijdelijke (hoog)waterkering.
CEMENT 7 2024 ?33
ontluchtingsschachtvleugelwand met
prefab betonschorten
vleugelwand met
prefab betonschorten spuischuif
technische ruimte
schuivengebouw
De betonconstructie is ontworpen als een
monoliete constructie in de eindtoestand.
Aan problemen met betrekking tot vervor-
ming (krimp, kruip en temperatuur) is tege-
moet gekomen door tussen de beide spui -
groepdelen noord en zuid krimpstroken aan
te brengen. Deze worden pas in een laat
stadium van de bouw aan elkaar gestort.
Spuikokers
Iedere nieuwe spuigroep bevat vier spuiko -
kers die de verbinding vormen tussen het IJs -
selmeer en de Waddenzee (fig. 18). De spuiko -
kers hebben een hoogte van 7 m en een
breedte van 12,6 m. Ten behoeve van beheer
en onderhoud bestaat de mogelijkheid om
een willekeurige spuikoker droog te zetten.
De in- en uitstroomzijden van de spuigroe-
pen zijn voorzien van bodembescherming
om erosie van de bodem als gevolg van
spuien te voorkomen en het risico op onder-
mijning van de spuigroepen te elimineren
(zie ook het artikel 'Bodembescherming met
colloïdaal beton', elders in dit nummer).
18
17
17 3D-overzicht civiele constructie nieuwe spuigroep 1.6
18 3D-overzicht civiele constructie nieuwe spuigroep 1.6 met
in inzet, rood omcirkeld, de aangepaste betonvorm voor golfklappen 34? CEMENT 7 2024
liercassette met
twee lieren
spuikokerwand
lierdraden spuischuif
20
Schuivengebouw
Aan de Waddenzeezijde bevindt zich het be-
tonnen schuivengebouw (fig. 18). Dit betreft
de ruimte waarin de stalen keerschuiven in
geheven toestand zijn gepositioneerd. Het
gaat om twee identieke stalen keerschuiven
per spuikoker. De noordelijke en zuidelijke
schuiven worden afwisselend gebruikt om
aangroei op de schuiven zoveel mogelijk te
beperken. Het schuivengebouw speelt, in
combinatie met de spuischuiven, een pro-
minente rol bij de functie keren hoogwater. De schuiven worden gesteund door
schuifgeleidingen lopend van onderkant
spuikoker tot boven het dak. Onderdeel van
het schuivengebouw zijn tevens de techni -
sche ruimten, waarin de technische installa -
ties voor de bediening en besturing van de
aandrijving staan opgesteld. De nieuwe spuigroepen mochten con -
form het esthetisch programma van eisen
geen concurrent vormen voor het bestaande
monument van de Stevinsluizen. Dat bete-
kende dat alle installaties uit het zicht, dus
onderdeks in de spuigroep moesten worden
ingepast. Dit had grote invloed op het ont-
werp. Door het ruimtegebrek leidde deze eis
tot een complex spanningsveld ten aanzien
van het voldoen aan de machinerichtlijn.
Spuischuiven en aandrijving
Als gevolg van gewijzigde hydraulische rand -
voorwaarden, zijn beide spuigroepen na gunning verbreed met 1,4 m om meer plaats
te bieden aan de aandrijving van de spui-
schuiven. Dit zodanig dat de aandrijving niet
in het zicht hoeft te komen bovenop de dijk
en in het schuivenhuis kan worden onder-
gebracht. Als gevolg van de toegenomen
golfbelasting uit het IJsselmeer conform
dezelfde wijziging, is het hefconcept met
drukcilinders onder water gewijzigd in een
hefconcept met draden en lieren. Om te
voorkomen dat de golfklappen op de spui -
schuiven van de golven uit het IJsselmeer
die de kokers binnenlopen te groot zouden
worden, is de betonvorm op de positie vóór
de schuiven zo aangepast dat golven niet
worden opgesloten in de spuikokers en via
ontluchtingsopeningen kunnen ontsnappen
(fig. 18). Daartoe is onder de hoofdrijbaan
een grote ontluchtingsschacht ontworpen
die uitkomt in de middenberm van de A7.
Aandrijving? Iedere schuif wordt hangend
aan acht (2x vier) staaldraden door twee
lieren (in een liercassette) omhooggetrokken
of neergelaten in de spuikoker (fig. 20 en
foto 21). Op iedere liertrommel zijn vier dra -
den bevestigd, die zijn vastgemaakt aan een
evenaar aan de onderkant van de schuif. De
lieren staan aan weerszijden van de schuif
opgesteld in een betonsponning op de spui -
kokerwanden. Door de draden op de lieren
te wikkelen, beweegt de schuif zich omhoog
naar geopende toestand.
20 Overzicht van een spuischuif van de nieuwe spuigroepen met lieraandrijving CEMENT 7 2024 ?35
Om ruimte te besparen is de motor van de
lier in de liertrommel geïntegreerd. Een ge-
lijkloopregeling zorgt ervoor dat de beide
lieren de schuif rechtstandig omhoog of
omlaag bewegen. Geleidingen bestaan uit
duplex roestvaststalen strippen met daarop
glijlagers die zijn gemonteerd op de spui -
schuiven. De ontwerplevensduur voor de mecha -
nische uitrusting bedraagt 50 jaar.
Schuiven? De schuiven worden uitgevoerd in
staalkwaliteit S355. Materialisatie in beton,
vezelversterkte kunststof of hout zouden
vanwege de gewenste zelfsluitendheid van
de schuiven (onder eigen gewicht) en de ver-
eiste sterkte een niet-economisch ontwerp
opleveren. Aangezien vermoeiing door gol -
ven maatgevend is, loont het niet om de
schuiven in een staalkwaliteit hoger dan
S355 uit te voeren. De schuiven krijgen een onderhouds-
stand op twee in de spuigroep geïntegreerde
uitklapbare bokken.
Vleugelwanden spuigroepen
De in- en uitstroomconstructie van de spui -
groepen worden gevormd door damwanden
(net als bij de pompgroepen). In de bouw-
fase fungeren deze als bouwkuipwanden.
De functie van de vleugelwanden is een ge-
stroomlijnde water aan- en afvoer te garan -
deren. De damwanden zijn boven de laag-
waterlijn voorzien van prefab betonnen
schorten (fig. 18). Deze schorten dienen als
conservering voor de stalen damwand. On -
der de waterlijn is de corrosiebescherming
gerealiseerd met kathodische bescherming.
Aan de IJsselmeerzijde (zoet-brak) met op-
gedrukte stroom, aan de Waddenzeezijde
(zout) met opofferingsanoden. De vleugelwanden bevatten aanmeer-
voorzieningen, zodat onderhoudsvaartuigen
kunnen aanmeren. Tevens zijn achter- en
onderloopsheidsschermen voorzien, ter
voorkoming van kwel langs en onder de
betonconstructies.
21
21 Liercassette in de werkplaats (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
22 Sponningen voor spuischuiven in spuikoker met duplex RVS schuifgeleidingen
(foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
22
36? CEMENT 7 2024
23 Nieuwe spui- en pompgroepen in de Afsluitdijk bij Den Oever (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Topview luchtfotografie)
Integrale aanpak
De nieuwe spuimiddelen zijn een zeer uniek
en uitdagend project. Een integrale aanpak
met de vele ontwerpdisciplines, de nauwe
samenwerking met werkvoorbereiding en
uitvoering (incl. ontwerpende partners en
leveranciers) en alle eisen en raakvlakken
was cruciaal om tot een bouwbaar en be-
trouwbaar ontwerp te komen. Op het mo-
ment van schrijven van dit artikel is het
betonwerk van de pompgroepen gereed en
zijn de pompen, schuiven en de technische
installaties grotendeels geïnstalleerd. In de
komende tijd zullen de verdere afbouw en
testen gaan plaatsvinden. Ook het noordelijk
deel van de spuigroepen is gereed. Momen -
teel wordt gewerkt aan de ontgraving van de
zuidelijke bouwkuipen, waarin daarna het
resterende betonwerk kan worden gereali -
seerd.
23
CEMENT 7 2024 ?37
In het kort
- De spuigroepen spuien onder vrij verval, de pompen kunnen getij-onafhankelijk extra water afvoeren
- Het nieuwe spuicomplex is erop ontworpen om naast het spuien ook te keren
- De levensduureisen hadden op verschillende manieren invloed op het ontwerp
- Het aanzien van de pomp- en spuigroepen moest recht doen aan het monumentale karakter van de heftorens van de bestaande spuigroepen.
- De pompgroepen bestaan uit een instroomkanaal, een instroom/zuigkast, een pomphuis met pomp, een pompkanaal en een uitstroomkanaal
- Er moest rekening worden gehouden met een aantal bijzondere belastingen
- Alle mallen en de geproduceerde betonelementen voor het pomphuis zijn ingemeten met een 3D-scantechniek
- De twee nieuwe spuigroepen bevatten elk vier spuikokers die de verbinding vormen tussen het IJsselmeer en de Waddenzee
- Aan de Waddenzeezijde bevindt zich het betonnen schuivengebouw, met twee keerschuiven per spuikoker
- Vleugelwanden zorgen voor een gestroomlijnde water aan- en afvoer.
Projectgegevens
Project: Afsluitdijk, Nieuwe spuimiddelen
Opdrachtgever: Rijkswaterstaat
Opdrachtnemer: Levvel, bestaande uit BAM, Van Oord, Rebel en Invesis
Ontwerp en levering pompen: Flowserve
Levering prefab pomphuizen: Waco
Mallen prefab pomphuis: Verhoeven Timmerfabriek
3D-laserscannen: Coenadie
Ontwerp en levering lieren: Siebenhaar Antriebstechnik GmbH
Foto 1. Spuimiddelen bij Den Oever in aanbouw (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Topview Luchtfotografie)
Het IJsselmeer wordt gevoed door meerdere rivieren. Om te voorkomen dat het meer overstroomt, zijn bij de bouw van de Afsluitdijk spuicomplexen aangebracht: één bij Den Oever (drie spuigroepen met ieder vijf spuikokers) en één bij Kornwerderzand (twee spuigroepen met ieder vijf spuikokers). Bij laagwater in de Waddenzee worden de spuikokers opengezet, waardoor op basis van natuurlijk verval het waterpeil op het IJsselmeer wordt beheerst.
Deze bestaande spuicomplexen hebben in de toekomst te weinig capaciteit. Dat komt door de zeespiegelstijging, waardoor het verval tussen het water in het IJsselmeer en laag water op de Waddenzee kleiner wordt en de spuivensters (periodes waarin het water in het IJsselmeer hoger staat dan in de Waddenzee) korter worden. Daarmee neemt dus de totale capaciteit van de spuicomplexen af. Daarnaast is de verwachting dat in de toekomst de aanvoer van water uit rivieren en kanalen toeneemt, waardoor er meer water moet worden geloosd.
Het gebrek aan afvoercapaciteit wordt opgelost door bij Den Oever, op de eilanden tussen de bestaande spuigroepen (spuigroep 1.1 – 1.3, fig. 2) twee nieuwe spuigroepen te bouwen (spuigroep 1.6 en 1.7), met elk vier spuikokers. Bovendien worden aan beide zijden van dit spuicomplex pompgroepen gebouwd, met elk drie pompen. Deze pompen kunnen praktisch getij-onafhankelijk extra water afvoeren (in tegenstelling tot het spuien onder vrij verval). De gegarandeerde capaciteit van de zes pompen bedraagt in totaal 235 m3/sec. Daarmee wordt dit een van de grootste gemalen van Europa. Om zo energie-efficiënt mogelijk te werken, hanteert Levvel het motto ‘spuien als het kan, pompen als het moet’.
Figuur 2. Overzicht spuicomplex Den Oever
Ontwerplevensduur
Het nieuwe spuicomplex is erop ontworpen om naast het spuien ook te keren. Het 1/10.000 jaar optredend hoogwater vanuit de Waddenzee moet worden gekeerd, conform de hydraulische randvoorwaarden zoals vastgesteld door Rijkswaterstaat. Ook het IJsselmeerwater moet worden gekeerd met dezelfde normfrequentie.
De civiele betonconstructie van de pomp- en spuigroepen heeft een kerende hoogte van NAP +7,0 m. De 1/10.000 jaar waterstand op de Waddenzee bedraagt NAP +6,47 m in 2120 in het ongunstigste scenario met betrekking tot zeespiegelstijging (+1,5 m).
Door Rijkswaterstaat is een ontwerplevensduur (in combinatie met een aantoonbare onderhoudbaarheid) van 100 jaar geëist, waarbij de hoogwaterveiligheid en het afvoeren van water continu moeten zijn geborgd, en het wegverkeer minimale hinder mag ondervinden.
Deze ontwerplevensduur wordt in de betonconstructie onder meer verkregen door het toepassen van een uitgekiend C30/37 betonmengsel in combinatie met een betondekking van 70 mm op de wapening.
De levensduureisen hebben ook op andere manieren invloed gehad op het ontwerp, bijvoorbeeld door het toepassen van extreem duurzame materialen op moeilijk bereikbare plekken, duplex glijstrippen voor de schuifgeleidingen (foto 3), het toepassen van een zeer robuust coating systeem in combinatie met kathodische bescherming, het zorgen voor bereikbaarheid/vervangbaarheid van componenten (inclusief het koker voor koker kunnen droogzetten van de pomp- en spuigroepen), het voorzien van permanente hijsvoorzieningen en het creëren van geschikte kraanopstelplaatsen in de permanente situatie.
Foto 3. Montage duplex schuifgeleidingen
Pompgroepen
Onderdeel van de nieuwe spuicomplexen zijn twee pompgroepen (foto 4). Deze bestaan uit verschillende onderdelen (fig. 5). Aan de kant van het IJsselmeer is een instroomkanaal met een strekdam gebouwd om te zorgen dat het water recht het gemaal instroomt. Daar zit ook een enorm ‘krooshek’ (foto 6) om te voorkomen dat er (grof) vuil in de pompen komt, terwijl het wel vissen doorlaat. Aan het eind van het instroomkanaal (NAP -15 m) wordt het water omhoog gezogen met de verticale zogenoemde ‘concrete volute’ pompen (pomp in een betonnen omhulling, fig. 7). Deze bijna 12 m hoge pompen hangen boven een instroom/zuigkast, in een betonnen pomphuis. Dit pomphuis bestaat uit de zuigmond (suction bell), met daarin een metalen pompwaaier, en het slakkenhuis (volute) met de spiraal. Aan de bovenzijde van de pompen bevinden zich de elektromotoren die boven het maaiveld uitsteken in een glazen koepel.
Het water stroomt via het pomphuis het pompkanaal in (voor elke pomp een kanaal van 5,5 x 5,5 m2 in doorsnede en met de bodem op NAP -6 m) richting de Waddenzee. De pompkanalen lopen onder de dijk door, en dus ook onder de snelweg en het fietspad. Aan de Waddenzeezijde bevindt zich, vóór het uitstroomkanaal, een schuivenhuis. De (dubbel uitgevoerde) pompschuiven daarin dienen als (hoog)waterkering wanneer de pompen zijn uitgeschakeld. Ter hoogte van het schuivenhuis zijn zogenoemde ‘terugslagkleppen’ gemonteerd, die als functie hebben om de pompen voldoende tegendruk te geven bij het opstarten, en om de instroom van zout water richting het IJsselmeer tijdens het afschakelen van de pompen en het sluiten van de pompschuiven tot een minimum te beperken.
Foto 4. Bouw van een van de nieuwe pompgroepen (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Topview Luchtfotografie)
Figuur 5. Indeling pompgroepen
Foto 6. Krooshek (ca 16 x 16 m2) (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
Figuur 7. Pomphuis met zuigmond (suction bell) en slakkenhuis (volute)
Eisen en functies pompgroepen
De pompgroepen hebben als hoofdfuncties het afvoeren van water en het keren van (hoog)water (uiteraard ook tijdens de bouwfase). De eis dat er ook wegverkeer moet kunnen passeren wordt geborgd door de civiele constructie met het daarop gelegen weglichaam. Tevens moet het aanzien van de pompgroepen recht doen aan het monumentale karakter van de witte heftorens van de bestaande spuigroepen.
Deze laatste eis heeft veel invloed gehad op het ontwerp. Alle constructieonderdelen, met uitzondering van de glazen koepels met elektromotoren, moesten zich onder het dijkniveau ter plaatse bevinden (NAP +7 m). Hierdoor zijn diverse aanlegniveaus bepaald en konden bijvoorbeeld geen opbouwen worden gebruikt om (waterdichte) toegangen te creëren voor de gebouwen en (ondergrondse) technische ruimten. De in het zicht komende delen, zoals de glazen koepels, de gevels (aan IJsselmeerzijde) en de prefab betonnen schorten, die de afwerking van de damwanden van in- en uitstroom van het gemaal vormen, zijn gebonden aan hoge esthetische eisen (zoals al te zien is op basis van de huidige stand (oktober 2024) van zaken van de koepels (foto 8)). Er geldt: ‘Lely’s Erfgoed Veilig gesteld’ (waarop de naam van de bouwcombinatie Levvel is gebaseerd).
Foto 8. Plaatsen glazen koepels pompgebouw (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
Integratie ontwerp en uitvoering pompgroepen
Zaken die de pompgroepen uniek en complex maken en die het ontwerp en de bouwfasering sterk hebben bepaald:
- Er wordt gebouwd in een primaire waterkering: spuien en (hoog-)water keren moeten altijd doorgang vinden.
- Het werken in/aan de dijk is gedurende alle jaren tijdens de bouw gebonden aan het stormseizoen; van 1 oktober t/m 1 april moet de dijk inclusief tijdelijke voorzieningen stormveilig zijn. Dat betekent dat de planning zo is ingedeeld dat werkzaamheden die de waterveiligheid negatief kunnen beïnvloeden steeds voor 1 oktober zijn afgerond. Back-up scenario’s zoals het gecontroleerd inunderen van een bouwkuip bij voorspelde extreme waterstanden, waren steeds achter de hand.
- De Afsluitdijk met de daarop gelegen Rijksweg A7 betreft een relatief smal lijnvormig object, aan weerszijden begrenst door water, met diverse dicht op elkaar gelegen deelprojecten (zie ook het deel over de fasering, verderop in het deel over de spuigroepen).
- Het betreft een langlopend project (8 jaar) met vele faseringen (meer dan 30), onderlinge en externe afhankelijkheden, ruimtelijke beperkingen, veel hulpwerk, inclusief 20 m diepe bouwkuipen, en grote betonvolumes.
Er is bovendien rekening gehouden met enkele bijzondere belastingen:
- kraanbelastingen voor het inhijsen van pompen (100 ton/stuk), zowel tijdens de bouw als toekomstig onderhoud;
- droogzetten voor onderhoud van pompkokers (het geheel van de diepe instroom/zuigkast, het pomphuis en het pompkanaal, inclusief pompschuiven), waardoor ook de (deels vrij uitkragende) wanden tussen de verschillende pompkokers op grote waterdrukken worden belast;
- ijsbelasting;
- extreme conditie met overslaande golfbelasting vanuit de Waddenzee op de glazen koepels;
- voorkomen van golfbelasting (uit het IJsselmeer) op de gevels van de pompgebouwen.
Door een sterk geïntegreerde opzet van alle ontwerpdisciplines met het werkvoorbereidings-, uitvoerings- en onderhoudsteam, alsmede een nauwe samenwerking met het technische team van Rijkswaterstaat, is Levvel in staat geweest een bouwbaar, betrouwbaar en onderhoudbaar ontwerp te maken voor dit complexe project.
Pomphuis
Vanaf de bodem van de diepe bouwput is het opgaande betonwerk van het pomphuis in vele fasen opgebouwd. Het meeste is in het werk gestort. Alleen de zes pomphuizen waarin de pompen draaien, komen uit de prefab-betonfabriek. Precisie was hierbij van groot belang. Ze zijn op de millimeter nauwkeurig geproduceerd om te zorgen voor de benodigde levensduur en optimaal functionerende pompen, met nauwe toleranties en glad beton. Dat laatste moest voorkomen dat er storende luchtbellen of onnodige turbulenties in de waterstroom ontstaan. Het pomphuis oogt heel anders dan het typische civieltechnische betonwerk van de rest van het aanstroomkanaal (foto 9).
Foto 9. Integratie ontwerpuitvoering in de praktijk (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
Eisen betonconstructie
Voor de betonconstructie van het pomphuis gelden enkele specifieke en ontwerpbepalende eisen:
- Groot/zwaar
Elk van de zes pompen weegt circa 90 ton, de waaier heeft een diameter van ruim 4,5 m en verpompt 40 ton water per seconde.
- Strenge stijfheids- en vervormingseisen
Uit het beheersen van het dynamisch gedrag alsmede het op lange termijn kunnen beheersen van de positie van de pompen binnen de geplande nastelmogelijkheden komen strenge stijfheids- en vervormingseisen voort.
- Geometrie
De vorm van het pomphuis is afgestemd op een optimale aanstroming naar de zuigmond en pompwaaier, voor het voorkomen van ongewenste wervelingen en het beheersen van het cavitatierisico (het imploderen van met de stroming meegevoerde dampbellen). Deze vormgeving is door Levvel ontworpen in nauwe samenwerking met de pompleverancier. Door de leverancier is het ontwerp verder gefinetuned op basis van modeltesten (foto 10 en 11).
- Strakke toleranties
Voor de passing van de pompwaaier in het beton golden strenge tolerantie-eisen. Voor de pompwaaier nominaal 8 mm vrijloop en voor de vlakheid van het prefab beton +/- 2 mm. Deze tolerantie en vlakheidseisen zijn van belang in verband met een optimale performance van de pompen. Dit was een belangrijke reden om te kiezen voor een prefab uitvoering van het pomphuis.
Foto 10. Modeltest zuigkast van een van de twee pompen
Foto 11. Werkelijke zuigkast (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
Scannen
De suction bells (fig. 12) zijn elk opgedeeld in vier gelijke (gewapend betonnen) elementen (ca. 27 ton/st), de volutes (fig. 13) zijn opgedeeld in acht delen (tot ruim 40 ton/st). Om de toleranties van het beton van het pomphuis waar te kunnen maken, zijn speciale mallen ontwikkeld aan de hand van de 3D-modellen. Tijdens voorbereiding en productie zijn alle mallen én de geproduceerde betonelementen nauwkeurig ingemeten met behulp van een 3D-scantechniek. Tevens is elke mal tussentijds (na productie van enkele elementen per mal) met scannen nogmaals gecontroleerd. Op die manier is elke vervorming of beschadiging van de mal snel opgemerkt en verholpen.
Elke puntenwolk, die uit de scans volgt, is met hoge precisie in elkaar gezet en vervolgens gecontroleerd door middel van doorsneden over de X-, Y- en Z-as. Het resultaat is een perfecte, betrouwbare puntenwolk die de basis vormt voor het maken van een 3D-mesh. Deze 3D-mesh is vervolgens in detail vergeleken met het basismodel. Deze gegevens zijn verwerkt tot een visuele afwijkingsrapportage (fig. 14), waarbij in één oogopslag de geleverde kwaliteit van het eindproduct kan worden beoordeeld en waar nodig bijgewerkt, en waarbij aantoonbaar is gemaakt dat alles conform specificatie is geproduceerd.
Met behulp van een gedegen survey-aanpak, de nodige hulpconstructies en vakmanschap is een en ander in fasen op site keurig binnen toleranties samengesteld en ingestort in de omringende betonconstructie (foto 15).
Figuur 12. Suction bell (4 delen)
Figuur 13. Volute (8+1 delen)
Figuur 14. 3D-scan rapportage prefab element
Foto 15. Plaatsen van de prefab suctionbell (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
Spuigroepen
Naast de nieuwe pompgroepen worden er ook twee nieuwe spuigroepen gebouwd (foto 16). Deze twee identieke spuigroepen zijn gesitueerd op de twee eilanden tussen de drie bestaande spuigroepen (fig. 2). Ze bestaan uit in het werk gestorte, gewapende, monoliete betonconstructies, die worden gebouwd in bouwkuipen op een onderwaterbetonvloer, verankerd met Gewi-palen (fig. 17). Iedere spuigroep beslaat een oppervlak van 55 m breedte bij 84 m lengte.
De betonconstructie vormt de behuizing voor een dubbele rij stalen keerschuiven (spuischuiven). De hoofdfuncties van de nieuwe spuigroepen zijn het afvoeren van water, het keren van hoogwater en het faciliteren van de vismigratie. Het moest bovendien mogelijk zijn wegverkeer te laten passeren.
Onderdelen van de nieuwe spuigroepen met een levensduur korter dan 100 jaar zijn vervangbaar, zonder dat sloop van andere constructiedelen nodig is. Zo zijn de aandrijving en de keermiddelen uit de spuigroepen te hijsen via sparingen in het dak.
Foto 16. Nieuwe spuigroep 1.7 Den Oever met zuidelijk deel nog in aanbouw in oktober 2024 (Rijkswaterstaat/Levvel/Topview luchtfotografie)
Figuur 17. 3D-overzicht civiele constructie nieuwe spuigroep 1.6
Fasering spuigroepen
Er is voor gekozen de spuigroepen gefaseerd te bouwen. Eerst het noordelijk deel in de noordelijke bouwkuipen en daarna het resterende deel in de zuidelijke bouwkuipen. De reden hiervoor is het mogelijk maken van een zogenoemd ‘2-0 verkeerssysteem’. Bij dit systeem wordt de hoofdrijbaan van de Rijksweg A7 in één rijrichting afgesloten en wordt het wegverkeer tijdelijk over één rijstrook van de andere rijbaan geleid. Zo blijft tijdens de bouwfase altijd één hoofdrijbaan beschikbaar voor verkeer. Om in de bouwfase een sluitende hoogwaterkering te hebben, zijn de bouwkuipen ontworpen als tijdelijke (hoog)waterkering.
De betonconstructie is ontworpen als een monoliete constructie in de eindtoestand. Aan problemen met betrekking tot vervorming (krimp, kruip en temperatuur) is tegemoet gekomen door tussen de beide spuigroepdelen noord en zuid krimpstroken aan te brengen. Deze worden pas in een laat stadium van de bouw aan elkaar gestort.
Spuikokers
Iedere nieuwe spuigroep bevat vier spuikokers die de verbinding vormen tussen het IJsselmeer en de Waddenzee (fig. 18). De spuikokers hebben een hoogte van 7 m en een breedte van 12,6 m. Ten behoeve van beheer en onderhoud bestaat de mogelijkheid om een willekeurige spuikoker droog te zetten.
De in- en uitstroomzijden van de spuigroepen zijn voorzien van bodembescherming om erosie van de bodem als gevolg van spuien te voorkomen en het risico op ondermijning van de spuigroepen te elimineren (zie ook het artikel ‘Bodembescherming met colloïdaal beton’, in het themanummer Afsluitdijk).
Figuur 18.3D-overzicht civiele constructie nieuwe spuigroep 1.6 met in inzet, rood omcirkeld, de aangepaste betonvorm voor golfklappen
Schuivengebouw
Aan de Waddenzeezijde bevindt zich het betonnen schuivengebouw (fig. 19) Dit betreft de ruimte waarin de stalen keerschuiven in geheven toestand zijn gepositioneerd. Het gaat om twee identieke stalen keerschuiven per spuikoker. De noordelijke en zuidelijke schuiven worden afwisselend gebruikt om aangroei op de schuiven zoveel mogelijk te beperken. Het schuivengebouw speelt, in combinatie met de spuischuiven, een prominente rol bij de functie keren hoogwater.
De schuiven worden gesteund door schuifgeleidingen lopend van onderkant spuikoker tot boven het dak. Onderdeel van het schuivengebouw zijn tevens de technische ruimten, waarin de technische installaties voor de bediening en besturing van de aandrijving staan opgesteld.
De nieuwe spuigroepen mochten conform het esthetisch programma van eisen geen concurrent vormen voor het bestaande monument van de Stevinsluizen. Dat betekende dat alle installaties uit het zicht, dus onderdeks in de spuigroep moesten worden ingepast. Dit had grote invloed op het ontwerp. Door het ruimtegebrek leidde deze eis tot een complex spanningsveld ten aanzien van het voldoen aan de machinerichtlijn.
Figuur 19. Overzicht van een spuischuif van de nieuwe spuigroepen met lieraandrijving
Spuischuiven en aandrijving
Als gevolg van gewijzigde hydraulische randvoorwaarden, zijn beide spuigroepen na gunning verbreed met 1,4 m om meer plaats te bieden aan de aandrijving van de spuischuiven. Dit zodanig dat de aandrijving niet in het zicht hoeft te komen bovenop de dijk en in het schuivenhuis kan worden ondergebracht. Als gevolg van de toegenomen golfbelasting uit het IJsselmeer conform dezelfde wijziging, is het hefconcept met drukcilinders onder water gewijzigd in een hefconcept met draden en lieren. Om te voorkomen dat de golfklappen op de spuischuiven van de golven uit het IJsselmeer die de kokers binnenlopen te groot zouden worden, is de betonvorm op de positie vóór de schuiven zo aangepast dat golven niet worden opgesloten in de spuikokers en via ontluchtingsopeningen kunnen ontsnappen (fig. 18). Daartoe is onder de hoofdrijbaan een grote ontluchtingsschacht ontworpen die uitkomt in de middenberm van de A7.
Aandrijving
Iedere schuif wordt hangend aan 8 (2x vier) staaldraden door twee lieren (in een liercassette) omhooggetrokken of neergelaten in de spuikoker (fig. 19 en foto 20). Op iedere liertrommel zijn vier draden bevestigd, die zijn vastgemaakt aan een evenaar aan de onderkant van de schuif. De lieren staan aan weerszijden van de schuif opgesteld in een betonsponning op de spuikokerwanden. Door de draden op de lieren te wikkelen, beweegt de schuif zich omhoog naar geopende toestand.
Om ruimte te besparen is de motor van de lier in de liertrommel geïntegreerd. Een gelijkloopregeling zorgt ervoor dat de beide lieren de schuif rechtstandig omhoog of omlaag bewegen. Geleidingen bestaan uit duplex roestvaststalen strippen met daarop glijlagers die zijn gemonteerd op de spuischuiven.
De ontwerplevensduur voor de mechanische uitrusting bedraagt 50 jaar.
Foto 20. Liercassette in de werkplaats (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Jan Wessels)
Schuiven
De schuiven worden uitgevoerd in staalkwaliteit S355. Materialisatie in beton, vezelversterkte kunststof of hout zouden vanwege de gewenste zelfsluitendheid van de schuiven (onder eigen gewicht) en de vereiste sterkte een niet-economisch ontwerp opleveren. Aangezien vermoeiing door golven maatgevend is, loont het niet om de schuiven in een staalkwaliteit hoger dan S355 uit te voeren.
De schuiven krijgen een onderhoudsstand op twee in de spuigroep geïntegreerde uitklapbare bokken.
Foto 21. Sponningen voor spuischuiven in spuikoker met duplex RVS schuifgeleidingen
Vleugelwanden spuigroepen
De in- en uitstroomconstructie van de spuigroepen worden gevormd door damwanden (net als bij de pompgroepen). In de bouwfase fungeren deze als bouwkuipwanden. De functie van de vleugelwanden is een gestroomlijnde water aan- en afvoer te garanderen. De damwanden zijn boven de laagwaterlijn voorzien van prefab betonnen schorten (fig. 18). Deze schorten dienen als conservering voor de stalen damwand. Onder de waterlijn is de corrosiebescherming gerealiseerd met kathodische bescherming. Aan de IJsselmeerzijde (zoet-brak) met opgedrukte stroom, aan de Waddenzeezijde (zout) met opofferingsanoden.
De vleugelwanden bevatten aanmeervoorzieningen, zodat onderhoudsvaartuigen kunnen aanmeren. Tevens zijn achter- en onderloopsheidsschermen voorzien, ter voorkoming van kwel langs en onder de betonconstructies.
Integrale aanpak
De nieuwe spuimiddelen zijn een zeer uniek en uitdagend project. Een integrale aanpak met de vele ontwerpdisciplines, de nauwe samenwerking met werkvoorbereiding en uitvoering (incl. ontwerpende partners en leveranciers) en alle eisen en raakvlakken was cruciaal om tot een bouwbaar en betrouwbaar ontwerp te komen. Op het moment van schrijven van dit artikel is het betonwerk van de pompgroepen gereed en zijn de pompen, schuiven en de technische installaties grotendeels geïnstalleerd. In de komende tijd zullen de verdere afbouw en testen gaan plaatsvinden. Ook het noordelijk deel van de spuigroepen is gereed. Momenteel wordt gewerkt aan de ontgraving van de zuidelijke bouwkuipen, waarin daarna het resterende betonwerk kan worden gerealiseerd.
Foto 23. Nieuwe spui- en pompgroepen in de Afsluitdijk bij Den Oever (foto: Rijkswaterstaat/Levvel/Topview luchtfotografie)
Reacties