Betrouwbaarheid en capaciteit gewaarborgd

Keersluis Heumen

 

In 2011 wordt een nieuwe keersluis bij Heumen in de Maas gerealiseerd. Naar verwachting is deze in 2013 gereed. Het project is een gunning van Rijkswaterstaat op basis van een Design & Construct contract. Besix is de aannemer waarbij Lievense tekende voor het ontwerp. Voor dit project hebben wij succesvol met verschillende partners samengewerkt.

Essentieel voor de gunning was het kunnen aantonen van een hoge eis van betrouwbaarheid. Deze is vastgesteld op een faalkans van 10-4/vraag. Dat betekent dat eens in de 10.000 keer de keersluis door een bepaalde oorzaak weigert te sluiten terwijl dit door de komst van hoog water wel wordt gewenst. Dit is bijzonder strenge eis in Nederland. Ter vergelijking: de faalkans van de stormvloedkering in de Nieuwe Waterweg bedroeg een paar jaar geleden nog eens in de 200 keer. Inmiddels is deze betrouwbaarheid wel aangepast.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aanzicht toekomstige keersluis (Copyright Quist Wintermans Architecten BV)

 

Het project

Aan de zuidzijde van het Maas-Waalkanaal en ten noordoosten van Heumen ligt de bestaande sluis. De sluis vormt de verbinding tussen de Maas en het Maas-Waalkanaal. Meestal staat de sluis open voor de scheepvaart. De sluis is slechts voor één vaartuig tegelijk toegankelijk. Het éénrichtingsverkeer dat hierdoor ontstaat, leidt vaak tot oponthoud. Naast de huidige sluis (aan de oostzijde) wordt een nieuwe keersluis aangelegd om tweerichtingsverkeer voor scheepsklasse CEMT Vb mogelijk te maken. Daarmee wordt de capaciteit voor het scheepvaartverkeer groter en neemt de veiligheid toe. Bij hoge waterafvoer op de Maas worden de sluisdeuren gesloten en fungeert het complex als schutsluis. Als het water nog verder stijgt dan fungeert de sluis als hoogwaterkering (bij waterstanden tot +12.15 m NAP) voor het Maas-Waalkanaal en het achterland. Bij een dergelijke waterstand is geen scheepvaart meer mogelijk.

 

Keersluis Heumen omvat het verbreden van de voorhaven aan de zuidzijde. De nieuwe voorhaven sluit aan op de bestaande primaire waterkering van de Maas. In deze huidige primaire waterkering wordt de keersluis geplaatst. Vervolgens wordt evenwijdig aan de huidige schutsluis de sluiskolk gegraven die overgaat in de noordelijke voorhaven (zie illustratie: overzicht onderdelen).

 

Samenwerking

Bij de keersluis zijn veel partijen betrokken. Het is een multi-disciplinair project dat veel verschillende deskundigheid vergt. Voor de vormgeving is een architect (QWA) aangetrokken, voor de specialisatie in faalkansen en risico’s een adviesbureau (∆π), een deskundige op het gebied van Werktuigbouw, Elektra & Installaties (Egemin) en een partij gespecialiseerd in staalbouw (Boorsma). Samen met Lievense hebben deze partijen in teamverband met de aannemer gewerkt aan een kansrijke inschrijving. De gunning is verleend op basis van Economisch Meest Voordelige Inschrijving waarbij de ‘bonus’ maximaal 20 miljoen Euro bedroeg die te behalen viel op aspecten als vergunningen, vormgeving, techniek, faalkansanalyse, risicobeheersing en planning.

 

Ontwerpproces

Voor het ontwerp is gewerkt volgens system engineering. Hierdoor is het ontwerp proces zeer structureel verlopen, met name in het beheren en aantonen van de verschillende eisen. Systeemdenken volgens Systems Engineering biedt een structuur waarbinnen we een project navolgbaar en aantoonbaar kunnen ontwikkelen, realiseren en beheren. Ontwerpkeuzes leiden telkens weer tot een nadere analyse van het probleem en een detailuitwerking van de oplossing. Dit iteratieve proces leidt tot steeds gedetailleerdere specificaties van het systeem. Bij het ontwerpproces in teamverband voor de keersluis heeft deze methodiek zeer goed gewerkt.

 

Betrouwbaar

Er is veel aandacht besteed aan het aantonen van de betrouwbaarheid en beschikbaarheid. Dit is een mooie uitdaging. De keersluis dient als kering voor hoog water uiterst betrouwbaar te zijn en tevens tijdens normaal gebruik zo min mogelijk hinder te geven voor scheepvaart als gevolg van onderhoud of reparaties. Dit is eigenlijk een controverse. Om aan de strenge eis van de betrouwbaarheid te voldoen is uitvoerig onderzoek gedaan en zijn verschillende vergelijkingen gemaakt. Diverse typen keermiddelen zijn onderzocht op een groot scala van criteria. De hefdeur bleek het meest betrouwbaar. Dit komt door een aantal aspecten: Dit type keermiddel heeft een bewezen principe van openen en sluiten en het grote voordeel is dat de zwaartekracht kan helpen om de deur in alle gevallen te sluiten, zelfs zonder aandrijving. Groot voordeel van de hefdeur is ook dat er zich geen bewegende delen onder water bevinden waardoor de kans op falen wordt beperkt. Reparaties en onderhoud zijn eenvoudig uit te voeren. Het feit dat er circa 20 uur verschil zit tussen het moment dat de deur gevraagd wordt te sluiten tot de daadwerkelijke komst van hoog water speelt hierbij ook een belangrijke rol. Er is voldoende tijd om een reparatie uit te voeren als blijkt dat de deur om een bepaalde reden niet sluit. Dit draagt in belangrijke mate bij aan het voldoen aan de betrouwbaarheidseis. Door ook het aantal componenten (kabels, keerschuiven, cilinders) zo klein mogelijk te houden en door energievoorziening, aandrijving en besturing redundant (dubbel of soms zelfs driedubbel) uit te voeren is het mogelijk om aan de eis van een faalkans van minder dan 10-4 te voldoen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Overzicht onderdelen (Bron: Vraagspecificatie Ministerie van Verkeer en Waterstaat)

 

Maaswerken

Keersluis Heumen is onderdeel van de Maaswerken van Rijkswaterstaat om de Maas veiliger, beter bevaarbaar en natuurlijker te maken. Een omvangrijk traject dat maar liefst uit 52 deelprojecten beslaat. In dit kader worden momenteel drie sluizen aangepast in Heel, Born en Maasbracht. Deze dragen bij aan de verbetering van de capaciteit voor het scheepvaartverkeer op de Maas en op het Julianakanaal. Lievense is ook daar verantwoordelijk voor het ontwerp in opdracht van aannemingscombinatie Besix en Mourik.

 

Scheepsklasse CEMT Vb

Lengte 172-185

Breedte 11,4

Diepgang 2,5-4,5

Hoogte 9,1

Laadvermogen 3200

(duwkonvooi

1x 2 bakken

in de lengte)