Rozenburgse Sluis
Patrick Suykens & Maarten Batenburg
De Rozenburgse Sluis
Voorwoord
Dit verslag is geschreven in opdracht van het vak Opdrachten Civiele Techniek 3 (OCV3) dat gedoceerd wordt aan de Haagse hogeschool door de heer J. A. Romijn. Het doel van de opdracht was het geheel zelfstandig uitwerken van een waterbouwkundige opdracht binnen een gestelde termijn. Deze waterbouwkundige opdracht is in ons geval de Rozenburgsesluis.
Wij zijn niet al te diep op de achterliggende theorie ingegaan, omdat dit reeds behandeld is in eerder gemaakte verslagen van Algemene Waterbouwkunde 2. Deze verslagen zijn wel gebruikt als naslagwerk. Wij willen met name de volgende personen bedanken voor hun medewerking aan deze opdracht: dhr. J. A. Romijn (docent Civiele techniek aan de HHS), dhr. Spiljard (hoofd onderhoudszaken aan de Rozenburgsesluis), dhr. Wout (sluiswachter) en dhr. Faasse (onderhoudsmedewerker)
Wij wensen u veel leesplezier,
Maarten Batenburg (Mail)
Patrick Suykens
Inhoudsopgave:
- H1 Historie
- H2 Technische specificaties
- H2 Technische specificaties
- H2.1 Deuren
- H2.2 Schuiven
- H2.3 De kolk
- H2.2 Schuiven
- H3 Sluishoofden
- H3.1 Bovenhoofd
- H3.2 Benedenhoofd
- H3.3 Bellenscherm
- H3.2 Benedenhoofd
- H4 Dilatatievoegen
- H5 Scheepvaart
- H5 Scheepvaart
- H5.1 Remmingswerken
- H5.2 De remstoel
- H5.3 De bolders
- H5.2 De remstoel
- H6 De Basculebrug
- H6.1 Technische specificaties
- H6.2 De kelder
- H6.2 De kelder
- Conclusie
- Literatuurlijst
- Bijlage I: Situering Rozenburgsesluis
- Bijlage II: Afmetingen Rozenburgsesluis
- Bijlage III: Luchtschermprincipe
- Literatuurlijst
H1 Historie
De Rozeburgsesluis is op 19 april 1971 door de toenmalige koningin Juliana door middel van een druk op de knop geopend. De sluis is genoemd naar de plaats Rozenburg.
De Rozenburgsesluis ligt tussen het Calandkanaal en het Hartelkanaal. Binnenschepen die bij bedrijven aan de langs het Calandkanaal gelegen havens moesten zijn, konden daar allen komen na een tocht via het Breeddiep. Vooral bij slecht weer was dat een gevaarlijke vaarroute. De schepen die aan het Hartelkanaal gelegen bedrijven als bestemming hadden, moesten omvaren via de Oude Maas en de Hartelsluizen. De Rozenburgsesluis verkortte niet allen de vaarweg voor deze schepen maar ook voor diegene die Duitsland als bestemming hadden werd de route minder lang.
Het aantal schuttingen dat was teruggelopen na de openstelling van het breeddiep in 1979 voor de binnenvaart, steeg weer toen er een open Hartelverbinding tot stand was gekomen en de Hartelsluizen daarmee zijn verdwenen. De Rozenburgsesluis is een complex van een schutsluis met twaalf puntdeuren, per deur elk voorzien van drie schuiven en twee basculebruggen. In 1982 werd begonnen aan de revisie van de twaalf sluisdeuren. De laatste waren klaar in 1985. Doordat er twee bruggen op het complex aanwezig zijn kan het wegverkeer een continue doorgang vinden. Om het zoetwater zoveel mogelijk van het zoutwater te scheidden is er bij de bouw van de Rozenburgsesluis een bellenscherm aangebracht. Dit is een pijp, voorzien van gaten die over de breedte van de sluis ligt. Deze pijp is aangesloten op een compressor. Wanneer de schepen de sluis in of uitvaren bestaat er de mogelijkheid dat het zoute water zich zou kunnen vermengen met het zoete water, dit wordt door het bellenscherm voorkomen.
Een aantal jaren geleden is echter de Beerdam doorgebroken. Deze dam lag op de Maasvlakte tussen de zoute Beerkanaal en de Mississippihaven enerzijds, en het Hartelkanaal anderzijds. Hier werd het mogelijk direct over te slaan uit de zeevaart in de binnenvaart. Gevolg van de doorbreking is dat zout zeewater de binnenwateren instroomt. De scheidende functie van de Rozenburgsesluis verviel nu het water aan beide zijden van de sluis brak werd, en was het niet meer nodig om gebruik te maken van het bellenscherm.
Bijzonder aan de bouw van de sluis en de nabije Calandbrug is dat beide gebouwd zijn in een tijd dat het Hartel- en het Calandkanaal nog niet gegraven waren. De constructies stonden dus enige tijd midden in de polder.
H2 Technische specificaties
De Rozenburgsesluis is een schutsluis. Het begrip schutten kan als volgt worden verklaard: "Een
schip door een sluis naar een kanaalpand met een hoger of lager waterpeil brengen".
Men kent twee soorten schutsluizen: Enkelkerende of gewone schutsluizen, en dubbelkerende of
keerschutsluizen. De Rozenburgsesluis is een keerschutsluis.
| Deuren | |
| Aantal: | 12 |
| Type: | Puntdeuren |
| Gewicht: | 120 ton |
| Hoogte: | 12,5 meter |
| Lengte: | 12,3 meter |
| Aandrijving: | Hydraulisch |
| Schuiven | |
| Aantal: | 3 per deur |
| Schutten vindt plaats door: | Trekken van schuiven |
| Aandrijving: | Electro- Hydraulisch |
| Kolk | |
| Doorvaartdiepte: | 6,50 – NAP |
| Kolklengte: | 305 meter |
| 329 meter bij geopende brug buitenhoofd | |
| Grote kolk: | 200 meter |
| 224 meter buitenhoofd meegerekend | |
| Kleine kolk: | 90 meter |
| Kolkbreedte: | 24 meter |
| Verval | Normaal variabel tussen 0,30+ en 0,30- |
| Bijzondere gevallen tussen 1,50- en 1,50+ | |
| Materialen | |
| Fundering: | Beton palen |
| Deuren: | Staal |
| Kolk en Sluishoofden: | Beton |
| Schuiven: | Staal |
| Diversen | |
| Bouwjaar: | 1971 |
| Bezetting (bediening): | Continu bezet |
| Telefoon: | 01819 – 14115 |
| VHF kanaal: | VHF 22 |
* Open alle foto's
figuur 1: Binnenkerende puntdeuren
figuur 2: Cilinder met zuigstang
figuur 3: puntdeuren van het middenhoofd
Er zijn drie maal twee paar deuren in de sluis. Aan de buitenzijde (zeezijde), in het midden, en aan de binnenzijde (landzijde) zijn zeekerende en binnenkerende puntdeuren. In totaal zijn er dus twaalf deuren (zie bijlage II). Elke deur is 12,5 meter hoog, waarbij ongeveer de helft onder water zit, en een helft boven water. Elke deur heeft drie spuischuiven, waarmee het niveau in de kolk kan worden bijgesteld. De aandrijving wordt centraal aangestuurd vanuit het sluiswachtersgebouw.
Er zijn geen reserve deuren aanwezig, maar als tijdelijke oplossing bij beschadiging aan het boven- of benedenhoofd worden de deuren van het middenhoofd overgezet en de beschadigde deuren gerepareerd.
Behalve schade door aanvaringen kan men ook denken aan aangroei van bijvoorbeeld mosselen zoals een aantal jaren geleden het geval was.
De aandrijving geschiedt hydraulisch. Elke set land- en zeekerende deuren heeft aan beide zijde van de kolk een aandrijfkelder. In totaal zijn er dus zes kelders. In een aandrijfkelder bevinden zich twee compressoren. Bij opening of sluiting van de deuren genereren deze een oliedruk van circa 30 bar. Door middel van afsluiters en kleppen wordt dit naar de deuren gebracht.
figuur 4: Compressoren
figuur 5: Scheiding hoofdcilinder en spuigaten
figuur 6: Hoofdcilinder en leidingen in keldergang
figuur 7: Zuigerstang in geleidebus
figuur 8: Bevestiging zuigerstang aan puntdeur
Er wordt onderscheid gemaakt tussen leidingen naar de hoofdcilinder voor het bewegen van de deur, en die naar de drie spuischuiven. Omdat die olie uiteraard retour naar de compressoren gaat, bevinden zich acht uitgaande leidingen in de kelder en de aangrenzende wandelgang.
De hoofdcilinder voor het openen en sluiten van de deur bevindt zich in uitsparing in de kolkwand. Het glimmende schuivende gedeelte van de cilinder is circa 25 cm in doorsnee. De cilinder is draaibaar aangebracht, met het draaipunt. Onder de cilinder bevindt zich een afvoergoot dat eventueel lekkende olie moet opvangen.
Een puntdeur heeft twee draaipunten: boven- en een onderdraaipunt. De hals is het bovendraaipunt en draait in een halsbeugel. Het onderdraaipunt van een puntdeur heet taatskom en draait om een taats, die deel uitmaakt van een schoen. Deze schoen is in de bodem van het sluishoofd gestort.
figuur 9: Het bovendraaipunt van de puntdeur
Op de taats van het onderdraaipunt komen grote krachten te staan, daarom is de taats zo stevig mogelijk in de bodem gevestigd. Dit heeft men gedaan door middel van het storten van beton. De taats bestaat uit een smeedstalen pen die in een gietstalen pot past. De pen van de taats loopt enigszins taps toe en de taatskop is van mangaanstalen kap voorzien om slijtage zoveel mogelijk tegen te gaan.
Elke deur bevat drie schuiven (zie bijlage II). Deze worden hydraulisch bediend.
De schuiven zijn van staal. Dit gaat langer mee dan een houten. De schuif moet voldoende stijf geconstrueerd zijn om trillingen en doorbuiging te voorkomen. Dit is bereikt door opgelaste stalen strippen. De zijkanten van de schuif zijn ‘zoekend’, waarmee vastlopen wordt voorkomen. Om turbulentie en daarmee wrijvingsverlies te voorkomen zijn de hoeken van de schuifopening afgerond.
De gekozen afmetingen van de schuiven zijn 1,66 meter breed 1 meter hoog.
Voor het schutten staat geen tijd vast omdat dit afhankelijk is van een aantal zaken zoals bijvoorbeeld eb en vloed. De schuttijd bedraagt volgens de sluiswachter tussen de 25 en 45 minuten.
figuur 10: Totale lengte van de kolk
De Rozenburgse sluis heeft een gladde kolk, zonder kamers of binnenfronten.
De kolk is in totaal 305 meter lang. De kleine kolk (binnenhoofd - middendeuren) is 90 meter,
de grote (buitenhoofd - middendeuren) is 200 meter.
De gemiddelde diepte is 6,50, maar is uiteraard afhankelijk van de waterstand. In principe
worden er maar schepen geschut tot 6 meter diepgang.
De breedte is 24 meter, maar alleen schepen tot 23,40 meter zijn toegestaan. Dit in verband met eventuele stootbanden die buiten boord hangen.
De kolk is opgebouwd uit 22 moten. De vloer is 1,375 meter dik. De wanden zijn 2,25 meter breed. Aan de bovenkant is een uitbouw bevestigd, dat dient als voetpad. Ook zijn hierin leidingen verwerkt, onder andere voor het luchtbellenscherm.
De kolk is onderheid met betonpalen.
H3 Sluishoofden
De sluishoofden van de Rozenburgsesluis zijn uitgevoerd in een bakprofiel van gewapend beton en ze zijn gefundeerd op palen. Het begin en het eind van een sluishoofd zijn voorzien van damwanden, die waterdicht aansluiten aan de onder- en zijkanten van het sluishoofd. Deze damwanden zijn noodzakelijk, omdat ze de weerstand vergroten tegen onder- en achterloopsheid. Onderloopsheid (kwel) is het grootste gevaar bij waterbouwkundige werken.
Het gevolg van kwel is dat er materiaalverplaatsing optreedt. Door damwanden te slaan ontstaan er lagere stroomwegen en wordt materiaalverplaatsing tot een minimum beperkt.
Bij een sluis ontstaat een verschil in hydrostatische druk (potentiaal verschil) door de verschillende waterstanden.
De bovenkant van buitenhoofd ligt gewoonlijk even hoog als de kruin van de aansluitende dijk, in ieder geval tenminste 1,00 meter boven de ter plaatse te verwachten hoogste waterstand. De dikte van de muren is 3,0 meter.
Het benedenhoofd kan gedeeltelijk worden opgetrokken tot 1,50 à 2,00 meter boven het lage kanaalpeil, maar bij de Rozenburgsesluis is gekozen om het gehele hoofd even hoog te maken als de schutkolkwanden. Hierdoor heeft de sluis over de volle lengte overal dezelfde hoogte verkregen. De dikte van de muren van het benedenhoofd zijn gelijk aan die van het midden- en bovenhoofd.
De Rozenburgsesluis is in het bezit van een luchtbellenscherm om te voorkomen dat zoet en zout water elkaar bij het openen van de deuren zouden treffen. Door het bewust doorbreken van de Beerdam is echter al het water brak geworden en verloor het bellenscherm zijn functie.
Het bellenscherm is zo dicht als mogelijk was aan de buiten zijde van de sluis bij de sluisdeuren geplaatst. Bij opening van de puntdeuren verdwijnt een gedeelte zoet water richting zeezijde en een gedeelte zout water naar de kanaalzijde. Dit geldt zowel voor het bellenscherm bij de deuren aan de kanaalzijde als aan de zeezijde. Het bellenscherm werd gevormd door in een geperforeerde slang een hoeveelheid lucht van ongeveer 2 m3/ m1/ min te laten. Dit scherm van luchtbellen dat daardoor ontstond droeg in hoge mate bij tot het beperken van de verzilting. Een schematisering van hoe het bellenscherm vroeger ongeveer gewerkt moet hebben is terug te vinden in bijlage III.
H4 Dilatatievoegen
figuur 11: Dilatatievoeg tussen de moten van de
sluiskolk
figuur 12: Dilatatievoeg in de kelder
Voor afdichtingen, geleidingen en bewegingswerken van sluisdeuren worden tegenwoordig kunststoffen toegepast. Het gebruik van kunststof leidt tot lage wrijvingscoëfficiënten, minder slijtage en lichtere bewegingswerken. Een andere reden voor het toepassen van kunststoffen is dat er geen corrosie optreedt.
Er wordt onderscheidt gemaakt in twee soorten voegen:
- De werkvoeg, waarbij de voegstrook uitsluitend een waterkerende functie heeft
- De bewegingsvoeg, waarbij de voegstrook behalve de waterdruk ook nog in staat moet zijn de bewegingen ten gevolge van kruip, krimp, temperatuursinvloeden en zetting tussen de beide te verbinden betonelementen (moten) op te nemen.
Een werkvoegstrook komt zelden voor bij de bouw van een sluis. Dit in tegenstelling tot bewegingsvoegbanden (figuren of voegstroken die ook terug te vinden zijn in de Rozenburgsesluis.
H5 Scheepvaart
De Rozenburgsesluis kan schepen schutten met een groter laadvermogen dan 5000 ton. Dit zijn alle klassen volgens de richtlijnen vaarwegen van de Commissie Vaarweg Beheerders. Opgemerkt dient wel te worden dat de zeevaartschepen in andere klassen vallen.
figuur 14: Remmingswerk
figuur 15: Remmingswerk (noordzijde)
Aan beide zijde van de sluis zijn remmingswerken. Deze zijn aan stuurboordzijde verwerkt in een zeer lange aanmeerconstructie. Schippers kunnen hier afmeren in afwachting op de schutting. Aan de noordzijde geldt een verbod om er voor langere tijd te overnachten. De haven biedt immers genoeg andere ligplaatsen op minder drukke plaatsen.
figuur 16: De remstoel bij de Rozenburgsesluis
De remmingswerken worden vooraf gegaan door een remstoel, een grote stalen buis, omkleed met hout.
figuur 17: Gietstalen haalkommen met een peilschaal
Beide muren van de sluis zijn voorzien van kleine bolders, zowel erop, als in de muur. De hoge zijn uiteraard voor grote (zee)schepen, de lagere voor kleinere vaart.
Uiteraard wordt het scheepvaart-verkeer naar en in de sluis geregeld met lichtseinen. Schepen dienen zich aan te meldden via de scheepsradio, kanaal VHF 22. De sluiswachter kan een goede indeling van schepen maken voor de kolk.
Schippers kunnen hun ‘huis’vuil aan wal dumpen in een speciale container. Ook is er de mogelijkheid tot inname van schoon drinkwater.
Alle voorzieningen ten spijt varen er regelmatig schepen tegen de deuren. Ook is er eens een zware houten balk van het remmingswerk van de Calandbrug op de drempel van de sluis beland. Een aantal jaren geleden is een schipper ‘stuiterend’ de sluis binnen gevaren; hij knalde afwisselend links en rechts tegen de wanden. De schade bleef beperkt.
De sluiswachter vertelde ons dat de maximale capaciteit van de sluis zelden meer bereikt wordt.
Dit is een direct gevolg van de aanleg van het Hartelkanaal. Onder de maximale capaciteit van
een schutsluis kan worden verstaan: "De maximale hoeveelheid verkeer, uitgestrekt in aantallen
schepen, tonnen laadvermogen of anderszins, die onder de voorkomende omstandigheden per
tijds-eenheid kan worden geschut als het sluisbedrijf continu vol belast word".
Per etmaal worden er tussen de 15 en 100 schepen geschut.
H6 De Basculebrug
De basculebruggen vormen een essentieel onderdeel van de Rozenburgse sluis. Dit is dan ook de reden dat we de aanwezige bruggen wat nader hebben bekeken.
Aan zowel de noord- als zuidzijde van de Rozenburgse sluis zijn basculebruggen voor het
wegverkeer. Beide bruggen liggen in de Neckarweg (zie bijlage I). Afhankelijk van welk paar
sluisdeuren en bijhorende brug openstaat, wordt het verkeer over de andere brug geleid. Het
verkeer wordt bij het aanrijden door middel van verkeerlichten geïnformeerd over de te berijden
brug.
De bruggen zijn twee identieke basculebruggen.
| Maten, gewichten, Indeling en classificaties | |
| Gewicht val: | 221 ton |
| Gewicht ballast: | 210 ton |
| Lengte val: | 24,9 meter |
| Breedte val: | 19,8 meter |
| Belastingsklasse: | 60 VOSB 1963 |
| Doorvaarten | |
| Aantal: | 1 |
| Hoofddoorvaartbreedte: | 24 meter |
| Doorvaarthoogte: | 3,60 + N.A.P. |
| Doorvaartdiepte: | 6,50 – N.A.P. |
| Materialen | |
| Fundering: | Betonpalen |
| Landhoofden: | Beton |
| Beweegbare brug: | Staal |
| Bovenbouw: | Staal |
| Slijtlaag: | Teerepoxy ingestrooid met Mandurax |
| Bewegingswerk | |
| Aandrijving&: | Electro – mechanisch |
| Bewegingsduur openen&: | 108 seconden |
| Bewegingsduur sluiten: | 108 seconden |
| Afsluiting van de rijweg: | Afsluitbomen |
| Aandrijving afsluiting: | Electro – mechanisch |
H6.2 De kelder
figuur 18: Contragewicht basculebrug
figuur 19: electromotoren met tandwiel
figuur 20: Heugelbaan
Het contragewicht bevindt zich in een kelder onder het wegdek; het verkeer rijdt dus niet over het contragewicht. Zo wordt voorkomen dat vuil en regen in de kelder terechtkomen. Nadeel is dat er een 24-meter diepe kelder aanwezig moet zijn.
De brug wordt aangedreven door twee electromotoren welke een tandwiel over een heugelbaan leiden. Het begin van de heugelbaan is een klapbare halve cirkel. Hierdoor wordt bij een constante draaisnelheid van het tandwiel de snelheid van het gewicht en dus de brug geleidelijk opgevoerd. Zo wordt een te hoge oplegsnelheid voorkomen.
Desondanks is de brug een jaar geleden met een te hoge snelheid dichtgeklapt. Hierdoor ontstonden twee scheuren in de ballastkist. Deze zijn inmiddels hersteld.
Conclusie
Wij vonden het vooral een leuke, leerzame opdracht. En we zijn blij dat we deze sluis als onderwerp gekozen hebben, omdat het een interessante sluis is en daar goed zijn ontvangen door de medewerkers. Meer kennis hebben we opgedaan van sluizen in het algemeen, maar met name over de Rozenburgsesluis.
Het ziet er overigens naar uit dat de Rozenburgsesluis in de toekomst minder druk zal zijn. Dit is een direct gevolg van de toenemende scheepsgrootte. Een heel negatief toekomstperspectief is dat de sluis door het kleine verval niet meer nodig zal zijn.
Literatuurlijst
- Zout– zoetscheiding bij schutsluizen, deel A, J. Kerstma, Waterloopkundig laboratorium (wl) Rijkswaterstaat, Delft, 1991
- Waterbouwkunde III, 7de herziende druk 2de oplage, M. B. N. Bolderman, Veen’s uitgeversmaatschappij N.V, Amsterdam, 1968
- Duikers en sluizen, 1ste druk, B. van Leusen, Stam Techniek, ISBN 90401 0752 1
- Richtlijnen vaarwegen, Commissie Vaarweg Beheerders
- Onderhoudsmappen, aanwezig bij contactpersoon Rozenburgsesluis (dhr. Spiljard)
- Informatiebrochures, Havenwerken Rotterdam
- Internet: www.portofrotterdam.com
- Beweegbare stalen bruggen, video
Tekst en foto's door Patrick Suykens & Maarten Batenburg april 2001 (tweede-jaars studenten Civiele Techniek).