2011

Historische kennis vereist voor vernieuwing stuw Sambeek

Succesvolle make-over van 80 jaar oude stuw

 

De aanpassing van stuw Sambeek en de daarmee gepaard gaande innovatie betreft een beproefd concept uit het verleden en dat vraagt dus om respect en kennis van het verleden. Van de uit 1929 daterende stuw is de gehele Poireestuw, inclusief de bedienende kraan, aangepast en vernieuwd. Ter plaatse van het Stoneygedeelte is een drempelconstructie aangebracht. Ook is de bodembescherming in de rivier aangepast aan het nieuwe stuwregime.

Walter Deelen, directeur van Mourik Limburg BV vertelt dat toen de medewerkers van zijn bedrijf in 2007 de stuw in Sambeek gingen opnemen om een beeld te krijgen van de omvang van de werkzaamheden, zij werden aangesproken door een medewerker van Rijkswaterstaat: sluismeester Jos Simissen. Nadat hij vernam dat de heren van de aannemer voornemens waren om op 'de aanpassing van stuw Sambeek' in te schrijven, kwam er een waslijst met zaken aangaande de stuw. Vandaag de dag zouden we dit gebruikerswensen noemen, destijds waren het goedbedoelde opmerkingen over zaken zoals de sluismeester ze in de toekomstige situatie wel of niet hoopte te krijgen. Enkele van zijn opmerkingen hebben inderdaad richting gegeven aan de uiteindelijke oplossing van bijvoorbeeld de nieuwe stuwkraan. 

 

Het werk

Door de aanpassing van de stuw in Sambeek moest het complex geschikt worden voor een peilverhoging in de Maas. Daarnaast was het doel een flinke levensduurverlenging te bewerkstelligen. Het project kende een breed scala aan disciplines en deelgebieden, die onderling raakvlakken hadden en waarbij in eerste instantie een prioriteitenafweging moest plaatsvinden in tijd en realisatiemogelijkheden. Het belangrijkste knelpunt in het project was dat de benodigde ontwerp- en engineeringinspanning per onderdeel en discipline niet parallel liep met de opvolgende realisatietermijn. Er moest dus een optimum worden gezocht in fasering van de werkzaamheden.

De eerste fase betrof de designreview. De stuw moest als geheel worden beoordeeld op de gewenste peilverhoging. In verband met de verhoogde stuwbelasting maakte Ingenieursbureau Boorsma, de door Mourik Limburg was ingeschakeld als adviseur/constructeur, de conditie en restcapaciteit van de rivierbodem, de stuwfundatie en de achter- en onderloopsheid inzichtelijk.

 

Designreview

Op basis van dit onderzoek kon definitief worden bepaald of de oorspronkelijke oplossingsrichting - het aanpassen van de stuw - mogelijk was in plaats van een volledig nieuwe stuw te bouwen. Omdat oude tekeningen en gegevens onvoldoende zekerheid boden, zijn onderzoeken gedaan naar aanwezigheid en staat van kwelschermen en bodemopbouw. Uit de designreview kwam naar voren dat de fundatie van de stuw voldoende restcapaciteit had, mits de ingestorte draaipunten van de jukken wel versterkt zouden worden. De jukken van het Poireegedeelte voldeden echter niet aan de verhoogde belasting. Met het uitgangspunt van nieuwe jukken ontstond de mogelijkheid om naar het werkingsprincipe van het strijken te kijken.

In de oorspronkelijke situatie werden bij het strijken van de stuw eerst de schuiven getrokken. Vervolgens werd per opening een brugdeel verwijderd en liet men het juk zakken. Zo werd opening voor opening afgebroken en werkte de kraan zich achteruit naar de wal.

 

Nieuwe situatie

In de nieuwe situatie worden, na het verwijderen van de schuiven, alle brugdelen verwijderd. Vervolgens zakken de jukken, die onderling met kabels zijn verbonden, tegelijkertijd naar de rivierbodem. De hiervoor benodigde trekkracht wordt geleverd door een hydraulische lier, die in de schuivenloods is opgesteld. Het aangrijppunt van de kabels aan de jukken is zo gekozen dat de jukken asymmetrisch zakken. Hierbij is de optredende lierkracht circa 20 ton.

Hiernaast is het proces van strijken stapsgewijs weergegeven; deze wijze van strijken is uniek. Naast het gegeven dat met minder personen de stuw gestreken kan worden, is hiermee ook bereikt dat zoals in de oorspronkelijke situatie geen menselijk handelen liggend op en onder de stuwbrug meer hoeft plaats te vinden. Een enorme verbetering op het gebied van de Arbo-veiligheid. Het aanpikken van de Poireeschuiven is namelijk gemechaniseerd door middel van een twistlock-systeem en kan vanuit de cabine van de kraan worden bediend.

 

De kraan

Met de opmerkingen van Jos Simissen nog in het achterhoofd, is een variantenstudie voor de nieuwe kraan gestart. Volledig automatiseren is vanwege de oude constructie en optredende toleranties nauwelijks mogelijk. De beschikbaarheidseisen en een afweging van kosten en baten leverde een verdere invulling van het kraanconcept op. Om de kraan gebruiksvriendelijk en betrouwbaar te maken, is gekozen voor enkele lineaire bewegingen. Daarnaast is, in samenspraak met de gebruiker, veel aandacht besteed aan de positie van de bediener. Naast een rondom uitstekend gezichtsveld speelden hierbij zaken als instructiemogelijkheid en functionele eenvoud en bepalende rol.

De lorry die de schuiven en brugdelen van de stuw naar de loods brengt, is uitgevoerd met een automatische besturing. De lorry kan vanuit zowel de kraan als de schuivenloods worden bestuurd, waardoor de gehele stuwmanipulatie met twee personen kan plaatsvinden.

 

De realisatie

Voor de realisatiefase ontstond de afweging van werkvolgorde. De kraan zou een aanzienlijke ontwerpinspanning vergen. De jukken waren eenvoudiger qua ontwerp, maar vergden een langdurige uitvoeringsperiode. Ieder juk moest droog worden gezet door een jukkenkuip. Per juk diende het draaipunt te worden versterkt en moesten betonreparaties worden uitgevoerd. Enkel al het plaatsen en droogpompen van de kuip van alle 12 jukken met benodigde pomptijd, zorgde voor een uitvoeringstijd die kritisch binnen de laatwaterperiode paste.

Door aanpassingen aan de droogzetkuip en een strakke planning, konden de werkzaamheden binnen het beschikbare half jaar worden uitgevoerd. Diezelfde periode is benut voor het ontwerpproces van de kraan. Zo kon in het tweede jaar, bij aanvang van de nieuwe laagwaterperiode, direct worden gestart met de ombouw van de kraan.

 

Beschikbaarheid

Een belangrijk punt in de gehele uitvoering was de beschikbaarheid van de stuw. Gedurende de ombouw moesten stuwmanipulaties mogelijk blijven en bij een dreigende hoogwatergolf moest het materiaal uit het stromingsgebied worden gehaald. In verband met de toekomstige peilverhoging was het vereist dat stuwbrug, en hiermee ook het kraanspoor op het land, hoger zouden komen te liggen. Deze hoogte kon vanwege de vereiste beschikbaarheid nog niet in de nieuwe jukken worden verwerkt. Dan zou namelijk een situatie ontstaan met twee verschillende niveaus waardoor het functioneren van de stuw niet mogelijk zou zijn. Om die reden zijn de nieuwe jukken zodanig ontworpen dat zowel de oorspronkelijke, als de nieuwe schuiven hierop zouden passen. De vereiste brugverhoging is in de nieuwe stuwbrugdelen verwerkt, waardoor in één wisseling de nieuwe hoogte werd bereikt.

In december 2010 naderde de complete ombouw zijn voltooiing. Gedurende het project was al enige malen de vraag gerezen hoe de totale Site Acceptance Test (SAT) zou moeten plaatsvinden. Een stuw strijken bij geringe waterafvoer is uiteraard onmogelijk en zou de scheepvaart ernstig in de problemen brengen. Met uitzondering van het onafhankelijke testen van systeemonderdelen was een gehele integratietest enkel mogelijk bij hoog water. Gelukkig bleek dat de weergoden zich in het opleveringsdossier hadden verdiept en kwam de waarschuwing voor een hoogwatergolf.

 

Meteen goed

Voor alle partijen ontstond een spannend moment: de stuw moest als eerste proef direct echt functioneren. Met een afvoer van ca. 1.200 m3/s werd op zaterdag 8 januari 2011 om 12:00 uur gestart met het trekken van de benedenschuiven en het verwijderen van de brugdelen. Voor de bediening leverde dit direct een uniek beeld op. Ruim 80 jaar na de oorspronkelijke ingebruikname, staken na het verwijderen van de brugdelen alle 12 jukken nog boven het wateroppervlak uit. In plaats van juk voor juk zakten nu alle 12 jukken 'dakpansgewijs' langzaam onder de waterlijn naar de bodem. Het slagen van de proef werd definitief bevestigd bij het opbouwen van de stuw op woensdag 19 januari 2011 vanaf 23:00 uur. De lier en het bewegingsmechanisme van de jukken functioneerden naar verwachting en de stuw kon probleemloos worden opgebouwd.

De Maas kent met stuw Sambeek een 80 jaar oud stuwcomplex dat volledig is aangepast aan de eisen op het gebied van arbeidsomstandigheden voor de 21e eeuw en waarvan de levensduur een opwaardering heeft gekregen van enkele tientallen jaren.

 

bronvermelding: Otar nummer 3, 2011

 

Stuw Sambeek

Stuw Sambeek ligt in de Maas ter hoogte van Sambeek in de gemeente Boxmeer. De stuw dient de waterpeilregulering en het waterpeil wordt, afhankelijk van het afvoerdebiet, binnen een bepaalde marge zo constant mogelijk gehouden. De waterpeilbeheersing is enerzijds nodig om verlaging van het grondwaterpeil en de daarmee gepaarde bodemverdroging te voorkomen, anderzijds zal voor de scheepvaart een bepaalde diepgang van de vaarweg worden gegarandeerd. Bij een hoog aanvoerdebiet wordt de stuw 'gestreken', zodat er hydraulisch geen belemmering is voor de afvoer van het Maaswater.

De stuw bestaat uit twee delen, namelijk het Poireegedeelte (grofregulering) en het Stoneygedeelte (fijnregulering). Het Poireegedeelte bestaat uit 13 openingen die door 12 stuwjukken en twee walaansluitingen gevormd worden. De stuwjukken zijn op de bodemfundatie scharnierbaar bevestigd met als doel bij het strijken van de stuw geheel op de bodem te worden neergeklapt. Elke opening bestaat uit een onder-, midden- en bovenschuif. De schuiven kunnen met een kraanwagen worden verwijderd, zodat bij een variërend afvoerdebiet het peil gehandhaafd kan blijven. Bij een hoog debiet zullen uiteindelijk alle schuiven zijn verwijderd. Bij het verwijderen van de onderste schuiven wordt de stuw geheel gestreken. De bodem voor en achter het Poireegedeelte is beschermd tegen stabiliteitsverlies, zoals onder andere uitspoeling, erosie, onder- en achterloopsheid.

Bij het Stoneygedeelte kan het afvoerdebiet worden geregeld, doordat mechanisch aangedreven schuiven via de bedieningspost kunnen worden versteld. Het Stoneygedeelte bestaat uit twee openingen tussen drie pijlers. Tussen de pijlers zitten elk een boven- en een onderschuif die separaat van elkaar in hoogte versteld kunnen worden. De pijlers staan op het grondlichaam van het Stoneygedeelte. Onderdeel van dit grondlichaam is de betonnen woelkom die zich aan de benedenstroomse zijde van het Stoneygedeelte bevindt. De woelkom heeft een energie afbrekende functie.