Leren van het verleden maakt renovatieopgave natte kunstwerken beter planbaar

Sluizen, stuwen, gemalen en stormvloedkeringen zijn cruciale assets waarvoor beheerders zoals Rijkswaterstaat en de waterschappen verantwoordelijk zijn. Veel van deze natte kunstwerken in de waterinfrastructuur bereiken in de komende decennia het einde van hun technische of functionele levensduur.

Renger van de Kamp, Senior Adviseur Waterkeringen bij Rijkswaterstaat: “Een groot deel van de natte infrastructuur in Nederland is aangelegd in de jaren 30 en net na de Tweede Wereldoorlog, toen de scheepvaart zich verder ontwikkelde. De meeste objecten gaan ongeveer een eeuw mee, waardoor ons land te maken krijgt met een grootschalige renovatie- en vervangingsopgave. Daarnaast worden sluizen, damwanden en keringen nu zwaarder belast door grotere en talrijkere binnenvaartschepen. Denk aan boegschroeven die de corrosiehuid van het staal van de sluizen beschadigen waardoor het staal veel sneller corrodeert.”

Betrouwbaarheid in gevaar

Binnen afzienbare tijd zullen veel natte kunstwerken hun functies niet meer adequaat kunnen vervullen, wat de betrouwbaarheid van onze waterinfrastructuur in gevaar brengt. Om deze grote renovatie- en vervangingsopgave efficiënt, kosteneffectief en toekomstbestendig aan te pakken, hebben Deltares, MARIN, Rijkswaterstaat en TNO hun kennis gebundeld in het KpNK. Het Kennisprogramma richt zich op drie kernvragen: Hoe lang gaat een kunstwerk nog mee, zowel technisch als functioneel? Welke alternatieven zijn er naast een-op-een vervanging? En hoe vergelijk ik deze alternatieven? Ad van ’t Zelfde, Senior Projectmanager bij TNO, legt uit: “Deze kunstwerken raken aan meerdere disciplines. De samenwerking met Deltares, MARIN en TNO is daarom zeer waardevol, omdat ieder zijn eigen specialistische kennis inbrengt. TNO heeft veel ervaring met het beoordelen van betrouwbaarheidsrisico’s van constructies, zoals bij bruggen en keringen. KpNK, dat al acht jaar loopt, blijft relevant, aangezien Rijkswaterstaat binnenkort meerdere sluizen wil aanpakken.”

Just in time

Het bepalen van het optimale vervangingsmoment is de kernvraag binnen het kennisprogramma. Renger van de Kamp: “Economisch gezien wil je ‘just in time’ vervangen. Niet te vroeg, want dan gooi je waarde weg. En niet te laat, anders krijg je te maken met ongeplande niet-beschikbaarheid en onveilige situaties. In Nederland zijn we sterk afhankelijk van onze waterwegen. Wat je niet wilt is dat er zoveel ingrepen tegelijkertijd plaatsvinden dat hele delen van onze infrastructuur niet bruikbaar zijn. Betrouwbaarheid van het netwerk is van groot belang. Daarnaast heb je ook met marktwerking te maken en capaciteitsplanning in een krappe arbeidsmarkt. Je wilt niet dat er in vijf jaar tijd twintig sluizen moeten worden vervangen. Dat juiste moment van vervanging vinden is dus een enorme zoektocht. Daarvoor gebruiken we modellen, die zo realistisch mogelijk zijn.”

Leren van sloopsluizen

Om te bepalen hoe realistisch, bieden resultaten uit het verleden uitkomst. Ad van ’t Zelfde. “We komen nu in een fase dat de eerste sluizen worden gesloopt voor vervanging. Dat geeft ons de mogelijkheid om terug te kijken in de tijd naar een constructie die soms 70 of 80 jaar oud is. Dat levert informatie op over de conditie van de materialen, waarmee we onze huidige modellen kunnen valideren. Zo heb je bij sluizen te maken met stromingscondities. Hoe verhoudt de werkelijke slijtage zich tot onze aannames en modellen? Een sluis die wordt droog gezet biedt unieke mogelijkheden om te inspecteren en monsters te nemen die we in het lab kunnen onderzoeken. Met al die resultaten bouwen we aan een database met kennis over alle natte kunstwerken in Nederland. Die vormt de basis voor een betrouwbare restlevensduurvoorspelling.”

Damwanden in Roggebotsluis

Acht jaar geleden is begonnen met de database door een eerste inspectie van damwanden die vrijkwamen uit de voorhaven van Sluis Eefde. Sindsdien zijn veel meer kunstwerken onderzocht. Ad van ‘t Zelfde: “De eerste vraag die we stellen is: wat kunnen we van elk object leren? Deze natte kunstwerken zijn op verschillende manieren gebouwd, met beton, hout, metselwerk of staal.”

Naast de technische kant van het onderzoek is er ook een procesmatige kant. In de contracten met sloopaannemers wordt vastgelegd dat materialen veiliggesteld worden voor onderzoek. Van ‘t Zelfde: “Bij de Roggebotsluis hebben we de constructie visueel geïnspecteerd en een bewegingswerk veiliggesteld voor verder onderzoek. Ook zijn de damwanden en de ankers interessant, omdat die corroderen. We willen weten hoe dit materiaal zich na 70 jaar in het water heeft gehouden.”

Preciezer en veiliger inspecteren

Deze onderzoeken worden gebruikt om bestaande inspectietechnieken te valideren. Renger van de Kamp: “We gebruiken bijvoorbeeld ultrasone meettechnieken om staaldiktes van damwanden te meten, en deze konden we nu nauwkeurig vergelijken met lasermetingen in het lab van TNO. Dit draagt bij aan protocollen die voorschrijven hoeveel metingen je moet doen voor een betrouwbare uitspraak over de constructie.”

Naast huidige technieken worden er ook nieuwe geïntroduceerd, zoals de Pulsed Eddy Current Testing(PECT), een elektromagnetische techniek die al een tijd in de offshore-industrie wordt gebruikt. Met een gepulseerde wervelstroom kan de dikte van staal dwars door niet-geleidende lagen worden gemeten.

Van de Kamp: “Met deze nieuwe meettechniek is het niet meer nodig om met een duiker eerst de damwanden schoon te maken. Hoe minder duikwerk, hoe veiliger. Bij de Roggebot hadden we een unieke kans om niet alleen traditionele metingen te valideren met de lasermetingen, maar ook om met drie bedrijven de PECT-metingen te testen en te valideren.”

Kennis delen

De kennis die binnen het KpNK wordt gedeeld, wordt uiteindelijk verwerkt in normen en aanbevelingen. Van ’t Zelfde: “Doordat we onze inspectiemethodes voor damwanden konden verifiëren met lasermetingen, konden we de veiligheidsprotocollen aanpassen, wat bijdraagt aan een langere levensduur. Dit is niet alleen kostenefficiënt, maar ook duurzaam.”

In de afgelopen acht jaar is veel bereikt binnen het Kennisprogramma Natte Kunstwerken. “De database vult zich gestaag”, constateert Ad van ’t Zelfde. “We verzamelen steeds meer gegevens over corrosie bij damwanden en ankers, en onze modellen worden herijkt. Elke keer dat een kunstwerk wordt gesloopt, biedt dat kansen om de database uit te breiden met nieuwe objecten, slijtagepatronen en kennis. Daarom roepen we sloopaannemers op om mee te werken door materialen veilig te stellen voor onderzoek.

Uiteindelijk vormen al deze inspecties een uitgebreide database met kennis over verschillende kunstwerken, materialen en hun herkomst, waarmee we betrouwbare levensduurinschattingen kunnen doen.”