Investigations on the sinking process of large pneumatic caissons

In order to keep the port of Amsterdam accessible for ocean-going ships, a new sea lock is under construction at the town of IJmuiden. The new sea lock will replace one of the nearly 100-year-old locks and will be the largest sea lock in the world upon completion. In order to prevent vibrations in the vicinity of the old locks and to prevent the need for deep building pits, the gate chambers are constructed as pneumatic caissons. Due to the open U-shape of the caissons for the gate chambers, they are particularly vulnerable to torsional deformations that can occur during the sinking process, as a result of differential settlements. This was the main reason the contractor OpenIJ (a joint venture of BAM and VolkerWessels) wanted to get a better insight into the behaviour of the soil during the sinking process in order to control the deformations of the caissons during sinking. Together with the Hamburg University of Technology (TUHH) advanced Finite Element calculations were performed using the Abaqus/Explicit model to get a better understanding of the behaviour of the soil under a caisson during failure of the supporting soil berms. With the results and the lessons learned from the Abaqus analyses, additional analyses were made with Plaxis 2D and the Brinch Hansen method in order to support the sinking process. During the sinking process a real-time monitoring system helped the operators to keep the deformations of the caissons within tolerances. The monitoring results showed that the soil behaved as predicted and both caissons were successfully sunk to their final position.

Untersuchung Absenkprozess pneumatischer Senkkasten
Um den Hafen von Amsterdam für große Seeschiffe zugänglich zu halten, wird in der Stadt IJmuiden eine neue Seeschleuse errichtet. Diese neue Seeschleuse wird eine der fast 100 Jahre alten Schleusen ersetzen und ist derzeit die größte Seeschleuse der Welt. Um Vibrationen in der Nähe der alten Schleusen und den Bau tiefer Baugruben zu vermeiden, werden die Torkammern als pneumatische Senkkästen ausgeführt. Aufgrund ihrer U-Form sind die Torkammern besonders anfällig für Torsionsverformungen, die während des Absenkvorgangs infolge ungleichmäßiger Setzungen auftreten können. Vor allem deshalb wollte der Auftragnehmer OpenIJ einen besseren Einblick in das Verhalten des Bodens während des Absenkvorgangs erhalten, um so die Verformungen der Senkkästen während des Absenkens kontrollieren zu können. Zusammen mit der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) wurden daher unter Verwendung eines Abaqus-/Explicit-Modells erweiterte Finite-Element-Berechnungen durchgeführt, um besser zu verstehen, wie sich der Boden unter einem Senkkasten beim Versagen der stützenden Bodenbermen verhält. Zur Unterstützung des Absenkprozesses wurden anhand der Ergebnisse und Erkenntnisse aus den Abaqus-Analysen zusätzliche Analysen mit Plaxis 2D und der Brinch-Hansen-Methode durchgeführt. Während des Absenkens half ein Echtzeitüberwachungssystem dabei, die Verformungen der Senkkästen innerhalb der Toleranzen zu halten. Die Überwachungsergebnisse zeigten, dass sich der Boden wie vorhergesagt verhielt, so dass beide Senkkästen erfolgreich auf ihre Endposition abgesenkt werden konnten.