4 VAKBLAD I 1 2014auteur ing. Jorik Freeke Msc Van Hattum en Blankevoort bv, WillemsUnie v.o.f.Uitgekiende uitvoering sluishoofd en kolk bij Sluiscomplex Empelin Zuid-WillemsvaartSluis met 2 mmSluis met 2 mmSluis met 2 mmtolerantietolerantietolerantieBij 's-Hertogenbosch wordt hard gewerkt aan de omlegging van de Zuid-Willemsvaart.Het project omvat onder meer het Sluiscomplex Empel dat recent is afgrond. Het uit-voeringsteam stond voor enkele interessante uitdagingen. Zo moest, ondanks de enormeafmetingen, worden gewerkt met een nauwkeurigheid tot 2 mm.1Installatie sluisdeurenfoto: Bart Verhoeven5VAKBLAD I 1 2014Met een 9 kilometer lang stuknieuw kanaal wordt aan de oost-kant van de stad een nieuwe verbin-ding gemaakt tussen de bestaandeZuid-Willemsvaart bij Den Dungen aande zuidzijde en de Maas aan de noord-zijde. Doel van deze omlegging is eenbetere bereikbaarheid van Brabant overwater. Door de aanleg van het kanaalkunnen grotere schepen (CEMT klasseIV) Veghel bereiken. Hierdoor wordthet lokale wegennet ontlast en wordter ge?nvesteerd in een duurzame ma-nier van vervoer. Doordat de schepenover het nieuwe kanaal niet meer door's-Hertogenbosch varen, ondervindende auto's in de stad bovendien minderhinder van openstaande bruggen.De scope van het project omvat tweesluizen, acht bruggen, vier sifons, zesgemalen en diverse wegen en ecologi-sche aanpassingen.Sluiscomplex EmpelVoor het nieuwe kanaal worden tweesluizen gebouwd, te weten Sluiscom-plex Empel en Sluiscomplex Hintham.Sluiscomplex Empel ligt aan de noord-zijde van de Zuid-Willemvaart enscheidt het kanaal van de Maas. SluisHintham ligt meer richting het zuiden.Sluiscomplex Hintham is ontworpenmet traditionele enkele puntdeuren inelk sluishoofd. Bij Sluiscomplex Empel isgekozen voor een innovatiever ont-werp. De beide sluishoofden zijn ont-worpen met een enkele draaideur(13,5 ? 13,0 m2 / circa 100 ton)voorzien van een grendelconstructie(fig. 2). Hierdoor kan het sluishoofd eendubbelkerende functie vervullen: waterkan vanaf twee richtingen worden ge-keerd, zowel hoogwater vanaf het ka-naal als hoogwater vanaf de Maas. Bijeen puntdeur zoals in SluiscomplexHintham is dit niet mogelijk. In het na-volgende wordt de uitvoeringstechniekvan de twee sluishoofden en de kolkvan Sluis Empel nader beschreven.SluishoofdenDe sluishoofden, de betonnen construc-ties waarin de draaideuren zijn opge-hangen, vormen een belangrijk onder-projectgegevensproject Omlegging Zuid-Willemsvaart,onderdeel Sluis Empelopdrachtgever Rijkswaterstaatopdrachtgever Rijkswaterstaatopdrachtgeveropdrachtnemer WillemsUnie, bestaande uit Vanopdrachtnemer WillemsUnie, bestaande uit VanopdrachtnemerHattum en Blankevoort, KWSinfra, GMB Civiel, Van den Herikvormgeving Zwarts & Jansma Architects2OverzichtSluiscomplex Empel6 VAKBLAD I 1 2014deel van het sluiscomplex. Voor debouw van deze sluishoofden is eenbouwkuip gerealiseerd met damwandenen een onderwaterbetonvloer van circa2 m dik. Dit was noodzakelijk in verbandmet het opbarsten van de bouwkuipbo-dem door de heersende grondwater-stand. De onderwaterbetonvloer isvoorzien van zes ontlastbuizen waar-door de waterdruk onder de vloer konworden beheerst. Als de waterdrukonder de vloer toenam, kon deze weg-vloeien via de ontlastbuizen die warenaangebracht tot NAP +1,65 m. Tegenhet opdrijven van deze vloer zijn verti-cale Gewi-ankers opgenomen. Ten be-hoeve van de horizontale stabiliteit werdde bouwkuip voorzien van een stalenstempelraam. Het stempelraam is uitge-voerd met een dubbele gordingcon-structie en acht (schoor)stempels. Ditstempelraam is een stuk boven de eerstestortnaad geplaatst (fig. 3).Op het onderwaterbeton is een 2 mdikke constructieve betonvloer gestort.In deze vloer is een ruimte voor de taats-kom (het onderste draaipunt) van desluisdeur gespaard, met een traditionelebekisting. Vervolgens zijn de sluishoofd-wanden in drie verschillende lagen ge-stort. De belangrijkste reden de wandenin meerdere lagen te storten, is vanwegehet stempelraam. De keuze om detweede en de derde stortlaag te knip-pen, is gemaakt omdat in de derde stort-laag een grote sparing was opgenomenvoor het bewegingswerk. Bovendienhad het toegepaste bekistingssysteemeen beperking in de hoogte. De onder-ste laag is gestort met een paneelkist(PERI Trio) van circa 7 m hoog. De bekis-ting aan de binnenzijde (doorvaartzijde)van het sluishoofd is de stelkist waaraanalle in te storten voorzieningen werdenbevestigd. Dit zijn onder meer de?-rondprofielen (ter bescherming vanPrimaire waterkeringSluiscomplex Empel ligt in de primaire waterkering van deMaas en moet daarom zijn voorzien van een dubbele onaf-hankelijke waterkering: een eerste primaire en een tweedeprimaire waterkering. Deze kering moest ook tijdens de uit-voering op elk moment zijn gewaarborgd, waardoor de fase-ring van het project van groot belang was. Dit was een vande aspecten die het project zo bijzonder maakte. Op dezefasering wordt in dit artikel verder niet ingegaan.Fasering sluishoofdenDe bouwkuip is gebouwd in de volgende fasering:? Aanbrengen damwanden, inclusief de damwanden van devoorhaven en delen van de kolk.? Ontgraven in de bouwkuip tot onderkant gordingen vanhet stempelraam.? Aanbrengen gordingen (dubbele HE800M) en stempels(?609 ? 13,7).? Deels droog en nat ontgraven tot onderkant grindbedmet het stempelraam onder water.? Aanbrengen Gewi-ankers.? Schoonmaken bouwkuipbodem en damwand.? Aanbrengen ontlastbuizen in grindkoffer.? Aanbrengen grindbed.? Storten onderwaterbeton op grindbed.? Uitharden onderwaterbeton.? Droogpompen en schoonmaken bouwkuip.? Uitvoeren betonwerk sluishoofd.12 844+8,180+6,000+3,0002x HE800MS235UNP 240LG. 1620UNP 240LG. 16202x HE800MS2350,000+2,300 eerstestortnaad?609x13,74In te storten onderdelen van de sluishoofden zijn bevestigdaan de stelkist3Doorsnede bouwkuipsluishoofdende hoeken) en de haalkommen (eenvoorziening waaraan een schip kan wor-den vastgemaakt) (foto 4). Hierna is dewapening van het voornet aangebrachtwaarna de koeling (zie verderop) en hetachternet zijn aangebracht. Afsluitendzijn de sluitkist en de centerpennen aan-gebracht. Na het storten, verharden enontkisten van de wand is de ruimte tus-7VAKBLAD I 1 2014klemkop 25Bouwmethode sluishoofd, na de eerstestort is het stempelraam verwijderd6Noordelijk sluishoofdderde stort van dewandensen de gestorte wand en de damwandopgevuld met zand en is op het zandeen betonnen stempelvloer gestort.Deze stempelvloer en eerste stortlaagvan de wand namen de functie van hetstempelraam over. Het stempelraam isverwijderd voordat met de tweede enderde stort van de wand werd begon-nen. Deze beide stortlagen zijn circa3 m hoog en zijn met een klimkist uitge-voerd (fig. 5 en foto 6). De in te stortenonderdelen voor de bevestiging vande deur zoals aanslag en halsbeugel (bo-venste draaipunt van de deur) moestentot op een paar mm nauwkeurig wordeningestort (fig. 7). Dat terwijl de bouwto-lerantie van beton traditioneel 20 mmbedraagt. De halsbeugel is aangebrachtin de derde stort. Deze is binnen 2 tot3 mm tolerantie gesteld met behulpvan een in de tweede stort opgenomenhulpconstructie. Deze hulpconstructiebestond uit vier verticaal ingestorteHEA160-profielen. De halsbeugel is opde hulpconstructie geplaatst tijdens hetvlechten van de derde stortlaag. Hier-voor is op twee HEA160-profielen eenUNP-profiel gelast, waarop een staal-plaat met draadeinden is geplaatst. Dehalsbeugel is op de draadeinden binneneen tolerantie van 2 mm gesteld. In hetontwerp van de wapening is de positievan de hulpconstructie rondom de hals-beugel meegenomen (fig. 8). De hals-beugel bepaalde tijdens de verdere af-bouw van het sluishoofd de uiteindelijkepositie van de taatskom, die zoals ge-zegd in de constructievloer is gespaard.Nadat alle wanden van het sluishoofdgereed waren, is de taatskom binnen2 mm tolerantie geplaatst en aangego-ten met beton. Vervolgens is de spon-ning (aanslag) van de deur geplaatst(fig. 7). Deze aanslag is gerelateerd aanzowel de positie van de halsbeugel als depositie van de taatskom. Hij is gemon-teerd aan een in de verschillende delenvan de wand ingestorte hulpconstructie,binnen de gestelde tolerantie van 2 mm.7Positie halsbeugel,taatskom en aanslagvan de sluisdeur8 VAKBLAD I 1 2014Meer over koelen van betonMeer achtergrondinformatie over het koelen van beton-constructies staat in Betoniek Standaard 15/21 ? Temperaturenen Betoniek Standaard 15/17 ? Meten is hot. Beide zijn teraadplegen op www.betoniek.nl.700 700954286646760400287800300 205 90015454402x4 hrsp 252x3 hrsp 256 bgls 20?1006 bgls 20?1006004006004009Koelingsconfiguratieper stort10Temperatuurontwikkeling (links) en spanning in het beton tijdensde drie storts (rechts)8Doorsnede ter plaatsevan de halsbeugelKoelingOm scheurvorming te voorkomen, zijnalle sluishoofdwanden met koeling uit-gevoerd. Hiertoe zijn tyleenleidingen in-gestort, ruim 5 km leiding per sluis-hoofd, waardoor koud water stroomde.Om de hoeveelheid benodigde koelingte bepalen, is een rapportage opgesteld.Hiervoor zijn de betonmengseleigen-schappen (C28/35), stortlagen en plan-ning als input meegegeven. Maatge-vend was de benodigde initi?le sterkteTijdens de uitvoering is minder gekoelddan in de rapportage was berekend. Deberekende temperatuurtoename vanhet beton lag hoger dan de gemetenwaarden tijdens het uitharden van hetbeton. Hierdoor was de temperatuurvan het koelwater ook lager dan wasberekend.KolkBehalve de sluishoofden vormden ookde kolkwanden interessante onderdelenin de uitvoering. Deze kolkwanden zijn6,90 m hoog en circa 0,50 m dik. Zezijn opgebouwd uit achttien moten vancirca 15 m lengte. Voor de bouw is netals bij de sluishoofden een bouwkuipgerealiseerd met damwanden en eensteenbestorting met collo?daal beton.Voor het uitvoeren van de kolkwand isde kolk ontgraven tot onderkant beton-werk, waardoor er vanaf het zand konworden gewerkt. Hiertoe is een bema-ling aangebracht. Gelijkmatig over delengte zijn aan beide zijden in totaalacht verticale bemalingsbuizen aan-gebracht. De damwanden van de kolreiken tot in een waterafsluitende klei-van de eerste stortlaag in verband methet verwijderen van het stempelraam ende tijdsduur tussen de verschillendestortlagen in de wanden. De leidingenzijn in de supportrekken van de wape-ning in een grid van 500 mm aange-bracht (fig. 9). Tijdens het koelen vanhet beton is de temperatuur van hetkoelwater gemonitord waarop hetdebiet in de koelleiding is beheerst(fig. 10). Er is uitgegaan van een con-stante inlaattemperatuur van 10 ?C.9VAKBLAD I 1 2014worden gegenereerd via de haalkom-men naar de verankerde damwand wor-den overgebracht. Vervolgens zijn zestigaanlasmoeren op de damwand gelastten behoeve van de centerpennen vande bekisting. Nadien is het achternet ge-vlochten, waarna de paneelbekistingmet de daarop voorgemonteerde haal-kommen is geplaatst (foto 12). Er is voorgekozen de bekisting als hulpconstructiete gebruiken om de haalkommen op dejuiste positie in te storten in plaats vanhet toepassen van een hulpconstructieop de damwand. Afweging hierbij wasde snelheid van plaatsen/stellen van dehaalkom en de kwaliteit van het beton-oppervlak ten opzichte van de voorkanthaalkom. Hierop is de wapening aange-past om dit mogelijk te maken. De be-kisting bestond uit een paneelbekisting(PERI GT 24) van circa 7 m hoogte. Nahet plaatsen van de bekisting inclusiefde haalkommen is het voornet gevloch-ten. Afsluitend zijn de kopkisten en deresterende delen van de paneelkistentussen de panelen geplaatst waaraan dehaalkommen waren bevestigd. De wa-pening van de betonnen dekzerk (balkaan bovenzijde betonen kolkwand) isprefab aangeleverd en over de wandwa-pening geplaatst. Als laatste zijn de bol-ders in de wapening van de dekzerk ge-plaatst. Hiervoor is vooraf eenhulpconstructie op de damwand gelastdie exact op hoogte was gesteld. Door-dat zowel de haalkommen en de hulp-constructie voor de bolders vooraf zijnaangebracht en gesteld, zijn veel tijdro-vende werkzaamheden uit het kritiekepad van de werkzaamheden gehaald.Nadat het betonwerk van de kolk ge-reed was, is hij vol met water gezet. Alstijdelijke waterkering tussen de beidesluishoofden en de kolk zijn droogzet-schotten ingezet. De kolk is verder natontgraven tot onderkant steenbestor-ting. De steenbestorting is gefixeerdmet collo?daal beton met een openstructuur, waardoor er geen hydrostati-sche druk onder de kolkbodem kanontstaan. Het mag duidelijk zijn datdoor deze ontwerpkeuze de kolk in degebruiksfase nooit kan worden droog-gezet (de sluishoofden wel).Tot slotDe deuren van de sluis zijn in augustusen oktober van 2013 gemonteerd,waarna de installaties zijn aangebrachten getest. Sluiscomplex Empel is beginfebruari 2014 in gebruik genomenvoor werkverkeer (werkschepen).Hierdoor kan een belangrijk project-doel worden verwezenlijkt: het doorde sluis aanvoeren van de steenbestor-ting voor de kanaalbodem. OmdatSluiscomplex Hintham dan nog nietoperationeel is, wordt het kanaalpeilmet de spuileiding beheerst. In dedefinitieve fase pompt de spuileidingalleen water van het kanaal naar deMaas of de naastgelegen polder. Eind2014 zal het nieuwe kanaal in gebruikworden genomen.Fasering kolkIn de bouwfasering van de kolk zijn de volgende stappendoorlopen:? Aanbrengen damwanden van NAP +4,00 m tot NAP -14,0 m.? Ontgraven tot onderkant groutankerkopniveau en aan-brengen ontlastsleuf.? Aanbrengen schroefgroutankers.? Ontgraven tot onderkant kolkwand tot NAP -1,00 m.? Uitvoeren betonwerk kolk.? Nat ontgraven tot onderkant steenbestorting tot NAP -4,60 m.? Aanbrengen steenbestorting en collo?daal beton.laag (NAP -14 m), waardoor het bema-lingsdebiet zeer klein was. De damwan-den zijn met schroefgroutankersvastgezet ten behoeve van de horizon-tale stabiliteit. Op het zandbed zijn be-tonplaten geplaatst. Op het gedeeltetussen deze platen en de damwand iseen werkvloer gestort. De betonnenwanden zijn tegen de damwanden aan-gestort. Per moot zijn met een `pistool'(smeltlas) circa 750 stiftdeuvels op dedamwand geschoten (foto 11). Dezestiftdeuvels brengen een verbinding tus-sen de damwand en het betonwerk totstand. Hierdoor kunnen onder anderede troskrachten die door de schepenSamenwerkenIn het gehele project Zuid-Willemvaartmaakte de werkvoorbereiding vanaf hetvoorlopig ontwerp tot en met het defi-nitief ontwerp deel uit van het ontwerp-team. Daardoor kon al vanaf het beginvan de ontwerpfase worden nagedachtover de fasering en de bouwmethoden.In het geval van de sluis is de werkvoor-bereiding ook onderdeel geworden vanhet uitvoeringsteam. Hierdoor ontstondook bij het uitvoeringsteam draagvlakvoor de in het ontwerp ge?ntegreerdefasering (posities stortnaden e.d.). Dezesamenwerking tussen ontwerp en uit-voering was een belangrijke succesfac-tor voor de realisatie van het sluiscom-plex. Hierdoor liep de uitvoering soepelen werden de toleranties gehaald. Van-wege het belang van de waterkering isook intensief samengewerkt met hetWaterschap Aa en Maas (WSAM).12Bekisting met haalkommenfoto: Marc Venrooij11Bekisting kolkwandenMeer over Sluis EmpelOver de constructie van Sluis Empel is een artikel verschenenin Cement. Het artikel `Sluis met enkele draaideuren' isbeschikbaar op www.cementonline.nl