Ontwerp en uitvoering stuw te braddock

Abstract

Het United States Army Corps of Engineers (USACE) heeft in 1998 een openbare aanbesteding gehouden voor de sloop van de huidige en de bouw van de nieuwe stuw 2 in de Monongahela River (Pennsylvania, Verenigde Staten) op basis van een door henzelf vervaardigd ontwerp. De nieuwe stuw 2 bestaat in het ontwerp van het USACE uit een vaste drempel aan de rechteroever, drempels in het middengedeelte en een nooddrempel aan de Iinkeroever (zie Figuur 1). Het middengedeelte bestaat uit een hoge drempel en drie lage drempels. Vier segmentschuiven tussen vijf pijlers vormen de bovenbouw van de drempels in het middengedeelte. De nieuwe stuw 2 wordt in twee constructie-elementen geprefabriceerd in een bouwdok te Leetsdale, getransporteerd over de Ohio en Monongahela River en op de projectlocatie afgezonken. Het eerste constructie-element bestaat uit de vaste drempel, de hoge drempel en een lage drempel. Het tweede constructie-element bestaat uit de overige twee lage drempels. De joint venture bestaande uit Misener, Lane en Interbeton heeft een aanbieding gedaan op de openbare aanbesteding. Delta Marine Consultants bv. (DMC) hebben namens de joint venture het ontwerp van het USACE kritisch bekeken om de aanbieding te doen. De voornaamste punten van kritiek betroffen het constructief ontwerp, het afbouwen aan een steiger en het afzinken op een paalfundering van de twee constructie elementen. In de uitvoeringsplanning van de joint venture wordt het eerste constructie-element in april 2000 en het tweede constructie-element in mei 2001 afgezonken. Het project zou 1 oktober 2002 aan de klant overgeleverd worden. Door het constructief systeem en de uitvoeringsmethode binnen de randvoorwaarden aan te passen wordt in dit afstudeerrapport getracht de door DMC gesignaleerde problemen op te lossen en de totale bouwtijd te verkorten. De randvoorwaarden voor dit afstudeerproject worden gevormd door het ruimtelijk functioneel ontwerp, de hydraulische vormgeving en het stuwprogramma van het USAGE. De basisgedachte van prefabricage van het USAGE wordt aangehouden. Gezien de problematiek rond de paalfundering in het ontwerp van het USAGE wordt er gestreefd naar een fundering op staal. Dit systeem voldoet, na enige constructieve aanpassingen, gevuld met ballastbeton ruim aan alle grenstoestanden voor een fundering op staal. Scheefstand door ongelijke zettingen kan worden opgevangen door de U-vormen, zodat het functioneren van de segmentschuiven mogelijk blijft. De U-vormen worden afgezonken op grindribben. De grindribben fungeren als fundering en in de uitvoeringsfasen als bodembescherming. Door de grindribben wordt voldoende oppervlakte verkregen om het gewicht over te brengen naar de rivierbodem zonder dat de spanningen in de U-vormen en de ondergrond te hoog worden. Een 100% aansluiting tussen het funderingsvlak van de U-vormen en de grindribben wordt gerealiseerd door de holle kamers tussen de grindribben te vullen met mortel. Piping wordt voorkomen door een damwand bovenstrooms tot in de (ondoorlatende) siltsteenlaag en een korte damwand benedenstrooms. Tussen twee U-vormen worden aan de boven- en benedenstroomse zijde damwanden in sponningen geplaatst. De ruimte tussen de damwanden wordt volgegrout.