Een brug om de files op de Antwerpse ring te verminderen en de havens beter te ontsluiten haalde het niet. En het alternatief, een afzinktunnel, paste niet binnen het budget. Een dikke laag Boomse Klei biedt de uitweg. Nu komt er een dubbeldekstunnel, gebouwd volgens de wanden-dakmethode, met diepwanden in de ondoorlatende kleilaag. Een oplossing die bijna een half miljard euro goedkoper is dan de afzinktunnel.

Antwerpen zucht al decennia onder een enorme verkeersdruk. Dagelijks passeren honderdduizenden auto’s de stad, waaronder een fors aantal vrachtwagens. Dat zorgt elke dag voor lange files, geluidsoverlast en luchtverontreiniging. Om deze problemen op te lossen, zoeken verkeerskundigen al heel lang naar opties om de ringweg – die tot nu toe geen ring is – te sluiten. Bij een gesloten ring kan het verkeer zich beter over het wegennet verdelen, wat leidt tot minder files. Verder zorgt het sluiten van de ring aan de westzijde van de stad voor een betere ontsluiting van de havens.

Geen Lange Wapper of afzinktunnel

Een paar jaar geleden leek de oplossing gevonden. Het plan was om een bijna twee kilometer lange dubbeldekstuibrug aan te leggen, de Lange Wapper genoemd, over het Albertkanaal en de aangrenzende havens (Straatsburgdok en Amerikadok), richting het nieuw te bouwen verkeersknooppunt Oosterweel. In een referendum stemden de Antwerpenaren echter tegen dit plan.

“Toen bleek dat de brug niet haalbaar was, is in 2010 als alternatief een ontwerp gemaakt voor een dubbele afzinktunnel met vier keer twee rijstroken die min of meer het tracé van de brug volgde”, vertelt Frank Kaalberg ontwerpmanager van studiebureau RoTS (Rechteroever TunnelSpecialisten), dat bestaat uit een combinatie van Grontmij en Witteveen+Bos. “Door de Beheersmaatschappij Antwerpen Mobiel werd ons in 2012 gevraagd dit ontwerp voor de Oosterweelverbinding kritisch te bekijken en te zoeken naar optimalisaties én een besparing van bijna een half miljard euro. Na een grondige review van het ontwerp concludeerden we dat het een goed plan was, maar inderdaad niet voldeed aan de economische eisen.”

Brainstormsessie

“Vervolgens hebben we een brainstormsessie gehouden om te zien op welke punten we het ontwerp en de bouwmethode konden optimaliseren en hoe we de bouwkosten konden reduceren. Ook hebben we gekeken hoe we de hinder voor de omgeving en de scheepvaart tijdens de bouw zouden kunnen beperken. Tijdens die sessie kregen we het idee om de twee tunnelelementen – met elk twee buizen – niet naast elkaar, maar op elkaar te plaatsen. Als afzinktunnel zou dat echter niet gaan. Toen beseften we dat de dikke laag Boomse Klei de mogelijkheid biedt om met diepwanden een dubbeldeks cut-and-covertunnel te maken zonder dat een kostbare onderwaterbetonvloer met trekankers nodig is. De klei die daar vanaf circa twintig tot dertig meter diepte in de ondergrond zit, is namelijk heel stevig en vrijwel waterondoorlatend.”

Aanpak

Kaalberg vervolgt: “Om zo’n tunnel onder de havens te kunnen bouwen, moet eerst een tijdelijke kistdam worden gemaakt. Daarvoor worden vanaf pontons damwanden tot een diepte van circa 25 tot 30 meter aangebracht, net in de Boomse Klei. Vervolgens wordt de ruimte tussen de damwanden opgevuld met zand. Daarna moet als het ware worden gespeeld met de grondwaterstand in de kistdam om de damwanden goed te ’trimmen’. Als dat is gebeurd, kunnen de diepwanden worden gemaakt. Ze worden 1,2 meter dik en komen tot een diepte van ongeveer 43 meter. Ze staan dus voor een groot deel in de Boomse Klei.”

“Na de buitenwanden worden de wanden van het middenkanaal van de tunnel gemaakt. Deze worden alternerend als diepwand uitgevoerd: dan weer wordt over een bepaalde lengte de linkerwand gemaakt, en dan weer alleen de rechter. Later worden de ontbrekende delen van de middenwanden met blokken gipsbeton gebouwd. Dat is niet alleen aanmerkelijk goedkoper, maar zorgt er ook voor dat de explosiebestendigheid van de tunnel toeneemt. Bij een eventuele explosie bezwijken de gipsbetonwanden vrij eenvoudig, wat zorgt voor een volumetoename en daarmee voor een explosiedrukvermindering.”

“Aangezien het tunneldak op een diepte van ongeveer acht meter onder de waterspiegel van het Albertkanaal komt, worden de diepwandsleuven niet helemaal tot bovenaan volgestort met beton. De bovenste acht meter, waar geen wapening zit, wordt gevuld met los materiaal dat later weer eenvoudig te verwijderen is. Als alle diepwanden gereed zijn, wordt een deel van het zand weggegraven, het grondwater weggepompt en worden tijdelijke stempels geplaatst. Vervolgens worden van boven naar beneden het dak en de vloeren gemaakt. Aantrekkelijk daarbij is dat het dak direct op het harde zand kan worden gestort.”

Kaalberg vervolgt: “Als het dak gereed is, wordt de grond eronder weggegraven, worden weer tijdelijke stempels geplaatst en de eerste vloer gemaakt. Voor de tweede vloer volgen deze stappen nog een keer. Zodra de hele tunnelconstructie klaar is, wordt een laag zand aangebracht op het tunneldak. Daarna worden de damwanden weggehaald en is de onder water liggende cut-and-covertunnel een feit. In grote lijnen gaan we voor het gehele tunneltracé uit van deze werkwijze, maar er zijn nog wel een paar locaties waar het iets gecompliceerder is. Een mooi voorbeeld is de plek waar de tunnel het voormalige Stadsdroogdok kruist.”

Oplossingen

“Ter hoogte van het voormalige Stadsdroogdok ligt op de bodem nog de zes meter dikke betonnen vloerplaat van het droogdok, vrijwel precies op de plek waar de tunnel moet komen. Die constructie moet worden verwijderd. Om dat te kunnen doen, hebben we een aanpak bedacht waarbij een bouwput wordt gemaakt en eerst alleen aan de buitenkant van het dok in een smalle kistdam een diepwand wordt aangebracht. In het huidige ontwerp wordt de andere kant van de bouwput ter plekke van het historische pomphuis met vriestechnieken afgesloten. Dat gebeurt om het gebouw te sparen en de overlast voor het restaurant in het pomphuis te minimaliseren. Als de bouwput dicht is en tijdelijke stempels geplaatst zijn, kan de dikke betonconstructie worden gesloopt. Vervolgens wordt de kuip weer gevuld met zand voor het aanbrengen van de andere diepwanden, waarna de tunnel volgens de ‘normale’ manier ‘onderdaks’ wordt afgebouwd.”

“Iets meer naar het oosten kruist de tunnel de Straatsburgbrug. Daar hebben we een oplossing moeten bedenken om een brugpijler tijdelijk te ondersteunen, zodat hij later op het tunneldak kan komen te staan, boven de middenwand. Voor de kruising met de Noorderlaanbrug – die nog iets oostelijker ligt – hebben we een vergelijkbaar probleem moeten oplossen. Iets voorbij deze brug kruist de tunnel het Albertkanaal waarna hij aansluit op het noordelijke deel van de ringweg. De kruising met het Albertkanaal wordt in twee stappen gebouwd, eerst de ene helft en dan de andere. Op die manier ondervindt de scheepvaart zo min mogelijk hinder.”

Design by testing

Aan het vernieuwende ontwerp van RoTS is veel denk- en rekenwerk voorafgegaan. Volgens Kaalberg was dat echter niet voldoende om tot een goed en uitvoerbaar ontwerp te komen: “Met vakmanschap, creativiteit en digitale rekentools kun je een heel eind komen, maar er zijn altijd onderdelen op het raakvlak van geotechniek en constructies die lastig zijn te kwantificeren. We weten bijvoorbeeld niet zeker hoe groot de invloed is van de zwel van de Boomse klei op constructies. Je kunt dan twee dingen doen: extra maatregelen treffen om de risico’s voldoende af te dekken of een proef doen om te zien hoe het in de praktijk uitvalt. Ik ben groot voorstander van de tweede optie, ook wel ‘design by testing’ genoemd. Door proeven te doen, weet je zeker of je aanpak straks werkt en voorkom je dat er onnodige kosten worden gemaakt. Aangezien er op grote delen van dit tunneltracé onzekerheden spelen, is besloten om hier, net als bij de Noord/Zuidlijn, van deze ontwerpfilosofie uit te gaan.”

“In een verloren hoekje naast de bestaande ringweg hebben we bijvoorbeeld getest of het lukt om damwanden aan te brengen tot een diepte van 27 meter. Op een groot deel van het tracé bestaat de ondergrond namelijk uit glauconiethoudend zand, en het is bekend dat dit zand soms tot problemen leidt tijdens het heien. Bij de proef deden deze problemen zich inderdaad voor, maar met enige aanpassingen kregen we de damwanden toch op diepte.”

Een andere proef moet duidelijk maken hoe de Boomse Klei zich rondom de diepwanden en onder de onderste tunnelvloer gedraagt tijdens de bouw en als de tunnel gereed is. Kaalberg: “Naast het zwelonderzoek gaan we met deze proef na of de wanden echt tot een diepte van 37 meter moeten worden gemaakt of misschien minder lang kunnen. Om beide aspecten te onderzoeken, hebben we een proefbouwkuip gemaakt met damwanden – met diepwanden zou het te duur worden – waarbij we eerst een stuk grond hebben afgegraven om op de gewenste diepte te komen. Met onder andere waterspannings- en extensometers volgen we nu het gedrag van de klei tijdens de ontgraving. De proefput is eind oktober op diepte en dan weten we meer.”

Onderwaterbumper

“Een onderdeel dat we nog verder moeten uitzoeken betreft de aanvaarbeveiliging. In het Amerikadok moeten grote zeeschepen een bocht maken. Als een schip daarbij uit koers raakt – wat een paar jaar geleden nog is gebeurd – kan het de tunnelconstructie beschadigen. Om dat te voorkomen, gaan we uit van een forse onderwaterberm. Toen uit simulaties bleek dat dit niet voldoende is, hebben we ook nog een onderwaterbumper ontworpen, een soort vangrail die bestaat uit twee rijen damwanden met daartussen onderwaterbeton en horizontale damwandplanken als extra versterking. Het havenbedrijf is hiermee nog niet akkoord gegaan, omdat ze vrezen dat deze bumper bij een eventuele aanvaring te veel schade aan de schepen veroorzaakt. Hier moeten dus nog ontwerpmodificaties worden doorgevoerd.”

Kostenreductie

Een belangrijk opgave voor RoTs was het vinden van besparingen. De tunnel mag namelijk niet duurder worden dan de eerder geplande tuibrug. Volgens Kaalberg is dat gelukt: “Uiteindelijk hebben we een kostenreductie van ruim 450 miljoen euro gerealiseerd. Door de tunnel te stapelen kunnen we bijvoorbeeld één vloer weglaten. Op een totale lengte van bijna twee kilometer scheelt dat enorm. Een andere grote besparing realiseren we doordat we het aantal benodigde kunstwerken bij de Oosterweelknoop hebben teruggebracht van veertien naar zes. Dat is mogelijk doordat de tunnelbuizen in ons ontwerp boven elkaar liggen en niet naast elkaar zoals bij de oorspronkelijke afzinktunnel. Daardoor zijn minder ingewikkelde vlechtpatronen nodig. Verder leidt ons ontwerp tot veel minder hinder voor de scheepvaart. Er hoeven bijvoorbeeld geen afzinksleuven te worden gebaggerd en er ontstaan ook geen stremmingen door de aanvoer van grote tunnelelementen.

Na jaren van bouwactiviteiten is op 13 maart 2014 het vernieuwde station Rotterdam Centraal geopend. Het station is niet alleen bovengronds drastisch aangepakt; ondergronds is er gewerkt aan de aansluiting van de RandstadRail op het Rotterdamse metronet, een nieuw ondergronds metrostation, een grote fietsenstalling onder het stationsplein, de nieuwe Weenatunnel en een vijflaags parkeergarage onder het nabijgelegen Kruisplein.

De grondige aanpak van Rotterdam Centraal is onderdeel van de Nieuwe Sleutelprojecten (NSP): integrale stedelijke projecten op en rond de Nederlandse stations met een HSL-aansluiting. Groeiende reizigersaantallen vormden de aanleiding voor de grootscheepse verbouwing van Rotterdam Centraal en omgeving. De verwachting is dat het aantal reizigers dat dagelijks gebruik maakt van dit vervoersknooppunt rond 2025 zal zijn toegenomen van de huidige 110.000 tot circa 320.000. De groei komt onder meer door de aansluiting op het Europese net van hogesnelheidstreinen en de aansluiting op de lightrailverbinding RandstadRail.

Boortunnel RandstadRail

RandstadRail is de lightrailverbinding tussen Rotterdam, Den Haag en Zoetermeer. Voor het traject tussen Rotterdam en Den Haag is voor een groot deel gebruik gemaakt van de Hofpleinlijn, de voormalige heavyraillijn van de NS. Alleen voor het laatste stuk naar Rotterdam Centraal is een nieuwe drie kilometer lange ondergrondse verbinding aangelegd. Deze bestaat uit twee enkelsporige tunnels die grotendeels als boortunnel zijn uitgevoerd. Deze geboorde tunnelbuizen hebben een buitendiameter van 6,5 meter.

De nieuwe verbinding takt ter hoogte van het Sint Franciscus Gasthuis af van de Hofpleinlijn en passeert vervolgens de spoorlijn Rotterdam-Gouda (de Goudse Lijn), de A20 en het Noorderkanaal. Halverwege het tunneltracé ligt het nieuwe ondergrondse station Blijdorp. Na dit station loopt de tunnel over ruim een kilometer onder de Statenweg en kruist vervolgens het NS-emplacement van station Rotterdam Centraal. Naast dit emplacement sluit RandstadRail aan op het metrostation Rotterdam Centraal en de metrolijn naar Rotterdam-Zuid.

De boortunnel van RandstadRail is aangelegd door Saturn v.o.f., een aannemerscombinatie bestaande uit Dura Vermeer en Züblin. Het ingenieursbureau van de gemeente Rotterdam deed het vooronderzoek, schreef de bestekken en deed de aanbesteding. Daarnaast heeft het ingenieursbureau zes stations en haltes in eigen huis ontworpen en gerealiseerd.

Aanvullende maatregelen

De geboorde tunnel ligt over vrijwel de gehele lengte in het pleistocene zand. Om dit te realiseren, is tot een diepte van dertig meter geboord. Bij de aansluiting van de boortunnel op de conventioneel gebouwde tunneldelen (de startschacht bij het Sint Franciscus Gasthuis, station Blijdorp en de ontvangstschacht bij Rotterdam Centraal, die alle drie in een open bouwput zijn gemaakt) liggen de tunnelbuizen voor meer dan de helft in relatief slappe kleilagen. Hier zijn aanvullende maatregelen getroffen om ervoor te zorgen dat de tunnel voldoende stabiel ligt. Bij de startschacht is over een lengte van circa zestig meter de slappe grond vervangen door verdicht zand. Aansluitend op dit stuk is de grond over een lengte van zeventig meter versterkt met ‘mixed in place’, een techniek waarbij cement in de grond wordt geïnjecteerd.

Bij de zuidelijke aansluiting van de tunnelbuizen op station Blijdorp bestaan de tunnelwanden over een lengte van ongeveer vijftig meter niet uit betonnen segmenten, maar uit stalen buizen. Voor de overgang van het beton naar het staal, is een kom-nok verbinding toegepast. Voor de aansluiting op de ontvangstschacht bij Rotterdam Centraal is zowel een stalen tunnellining als grondverbetering gebruikt. De grondverbetering is gedaan met jetgrouten.

Boorproces

Het boorproces is in december 2005 gestart nabij het Sint Franciscus Gasthuis, aan de noordzijde van Rotterdam. Vanaf hier is in zuidelijke richting geboord naar station Blijdorp en de ontvangstschacht bij Rotterdam Centraal. Nadat in voorjaar 2007 de eerste tunnelbuis gereed was, is de tunnelboormachine weer teruggebracht naar de startschacht voor het boren van de tweede tunnelbuis. Een jaar later was deze tunnelbuis ook klaar.

Metrostation Rotterdam Centraal

Om metrostation Rotterdam Centraal geschikt te maken voor de aansluiting op RandstadRail is in 2006 begonnen met de bouw van een nieuw station. Het eerste deel was eind september 2009 gereed en vervolgens is het oude, ruim veertig jaar oude station gesloopt om het laatste deel van het nieuwe station te kunnen maken. In augustus 2010 was ook dit deel klaar en sinds dat moment rijden er metro’s tussen het nieuwe metrostation en Den Haag.

Het nieuwe station heeft twee eilandperrons, drie sporen en is rechtstreeks bereikbaar vanuit de stationshal van het treinstation en via ingangen aan het Weena en de Conradstraat. Het is ontworpen door Maarten Struijs van Gemeentewerken Rotterdam en gebouwd door Mobilis|TBI. Het contrast met het oude ondergrondse station is groot. Dit station had één slecht verlicht eilandperron en twee sporen. Het nieuwe station heeft grote perrons, hoge plafonds en veel licht en ruimte.

Bouwmethode

Voor de bouw van het nieuwe metrostation is gekozen voor de wanden-dakmethode. Aan drie zijden zijn diepwanden gemaakt tot een diepte van ruim veertig meter. Op deze diepte ligt de zogeheten Laag van Kedichem, een vrijwel waterdichte kleilaag. Aan de vierde zijde kon geen diepwand worden gemaakt, omdat hier de metrotunnel lag van de lijn naar Rotterdam-Zuid. Bovendien zaten hier grondankers van nabijgelegen gebouwen in de grond. Om de bouwkuip toch te sluiten en vrij te houden van grondwater hebben de experts van Ingenieursbureau Rotterdam aan deze zijde met vloeibare stikstof en pekel een waterdichte ijswand gemaakt. Deze vrieswand van ongeveer 50 meter breed, 40 meter diep en ruim 2,5 meter dik was zodanig vormgegeven dat het metroverkeer er tijdens de bouw door kon rijden. De wand is bijna twee jaar in stand gehouden totdat de de vloer en de wanden van het nieuwe station gereed waren.
(Foto: Via buizen wordt koudemiddel rondgepompt om de grond te bevriezen, via Mobilis)

Fietsenstalling Rotterdam Centraal

Onder het stationsplein is een grote ondergrondse fietsenstalling gebouwd voor meer dan vijfduizend fietsen. Deze stalling heeft een directe verbinding met het ondergrondse metrostation. Gebruikers kunnen hier op de metro stappen of via dit station doorlopen naar trein, bus of tram. Net als het metrostation is de stalling ontworpen door architect Maarten Struijs en gebouwd door Mobilis|TBI. Licht en kleuren zorgen voor een prettige sfeer in de stalling. Het plafond, de kolommen en de wanden zijn wit. De vloer van de hoofdroute is rood, terwijl voor de gangen met de fietsenrekken de kleuren paars, blauw, groen, geel en oranje gebruikt zijn. Dit kleurgebruik maakt het eenvoudiger om je gestalde fiets terug te vinden.

Bouwmethode

Voor de stalling is gebruikgemaakt van de wanden-dakconstructie om overlast op straatniveau zo veel mogelijk te beperken. Aan de noordkant is voor de bouwkuip gebruikgemaakt van de damwanden van het metrostation, en aan de zuidkant van de damwanden van de nieuwe Weenatunnel.

Weenatunnel

Het Weena is een drukke oost-westverbinding voor autoverkeer. Om voor voetgangers een veilige oversteek tussen het stationsplein en het nieuwe Kruisplein te kunnen maken, was het noodzakelijk om al het autoverkeer op het Weena naar ondergronds te brengen. Hiervoor is de oude tweebaanstunnel vervangen door een nieuwe 350 meter lange tunnel met twee tunnelbuizen en totaal vier rijbanen.

De bouw vergde de nodige fasering om ervoor te zorgen dat de trams en het wegverkeer konden blijven rijden tijdens de bouwwerkzaamheden. Als eerste is een overkluizing gemaakt voor de tramsporen over het tunneltracé. Terwijl het verkeer gebruikmaakte van de bestaande tunnel, is aan de zuidzijde hiervan een nieuwe tunnel gebouwd. Toen deze klaar was, is het verkeer hier doorheen geleid en is de bestaande tunnel gesloopt en vervangen door een nieuwe. Vanuit de zuidelijke tunnelbuis loopt er een ondergrondse verbindingsweg naar de Kruispleingarage en de Schouwburgpleingarage.

Kruispleingarage

De Kruispleingarage, de diepste parkeergarage van Nederland, is eind 2013 opgeleverd. Het diepste punt van deze garage ligt op twintig meter beneden NAP. De parkeergarage ligt tegenover Rotterdam Centraal, is 150 meter lang, ruim 30 breed en telt vijf verdiepingen. Er kunnen 760 auto’s in. Het garage is ontworpen door gemeentearchitect Maarten Struijs, die ook de fietsenstalling en het metrostation onder Rotterdam Centraal ontwierp.

In het dak van de Kruispleingarage is een waterberging gebouwd om bij hevige buien water uit de Westersingel tijdelijk op te vangen. Stijgt het water in deze singel meer dan tien centimeter, dan stroomt een deel van het water de berging in. Voor de waterberging is het zogeheten watershellsysteem gebruikt. Dit systeem bestaat uit lichtgewicht koepelvormige elementen waarop een betonvloer wordt gestort. De elementen worden gedragen door kunststof poten die ervoor zorgen dat het gewicht van de vloer en de grond op de waterberging gelijkmatig wordt doorgegeven naar het dak van de parkeergarage.

De Kruispleingarage is bereikbaar vanuit de Weenatunnel. In deze tunnel is een afslag die toegang geeft tot een lange ondergrondse straat met aan het einde een rotonde. Via deze rotonde kunnen auto’s de Kruispleingarage in en ook de verderop gelegen Schouwburgpleingarage. Bovenop de garage ligt het autoluwe Kruisplein. Dit plein is als verbinding tussen binnenstad en station één van de belangrijkste pleinen van de stad.

In ondergrondse bouwprojecten zijn grote sprongen gemaakt op het gebied van monitoring. Om die nieuwe kennis bij volgende projecten te kunnen benutten, werken experts aan een rapport met best practices. “Met dit rapport willen we bestaande richtlijnen toetsen aan de praktijk. Wij geven op basis van onze recente ervaringen nog wat bijkomende tips”, aldus Hans Mortier, voorzitter van de COB-werkgroep.

Monitoren wil zeggen ‘in de gaten houden’. Bij bouwprojecten gaat het dan hoofdzakelijk om de omgeving: in hoeverre verandert die naar aanleiding van de bouwwerkzaamheden? Werkgroepvoorzitter Hans Mortier, afdelingshoofd Engineering bij Dimco (voorheen CFE): “Met monitoring meet je de impact van de bouw. Vooraf zijn er inschattingen gedaan voor de effecten die het bouwproject op de omgeving kan hebben, zoals deformaties van gebouwen en veranderingen in het grondwaterpeil. Monitoring is er enerzijds op gericht om te controleren of alles volgens plan verloopt. Anderzijds kun je monitoren om het bouwproces te sturen. Dat is het geval bij de Observational Method (zie kader).”

“Bij het inrichten van het monitoringsproces wordt nu nog te vaak het warm water opnieuw uitgevonden”, stelt Mortier. “Een ingenieur die start op een nieuw project, begint blanco aan zijn monitoringsplan, met alleen de bestaande richtlijnen als basis. Dat is zonde. We hebben dit zelf ondervonden bij het maken van het rapport. Als we sommige van elkaars bevindingen eerder hadden geweten, waren we in onze projecten echt anders te werk gegaan. Kennis over monitoring wordt nu alleen benut als toevallig de juiste persoon betrokken is bij het project.”

Universeel

De experts in de werkgroep komen uit drie projecten: A2 Maastricht, Spoorzone Delft en de Noord/ Zuidlijn. Alle drie binnenstedelijk, maar verder heel verschillend. Mortier: “In Amsterdam is de tunnel geboord en zijn de stations op grote diepte aangelegd, terwijl Delft meer ‘rechttoe rechtaan’ bouwt met de open bouwput- en wanden-dakmethoden. Maastricht is weer anders vanwege de afwijkende ondergrond en de toepassing van de Observational Method.” Toch zijn de ervaringen te combineren: “De monitoring draait om hetzelfde, namelijk het meten van de impact. We gebruiken dezelfde meettechnieken en dezelfde verwerkingsprocessen. In het rapport geven we bijvoorbeeld tips over het omgaan met grenswaarden; dat is een aspect dat je in elk project tegenkomt.”

Een andere universele tip gaat over de ‘zachte kant’ van monitoring. “Monitoring levert niet alleen informatie op voor de techneuten. Ook de buitenwereld, de omgeving van het project, vindt monitoring belangrijk. Maar hoe communiceer je over metingen? Als je te gedetailleerd bent, heb je kans dat niet iedereen het begrijpt en mensen misschien verkeerde conclusies trekken. Aan de andere kant is er tegenwoordig al zo veel informatie online te vinden, dat het averechts kan werken om terughoudend te zijn. In het rapport gaan we in op deze afwegingen.”

Mortier vervolgt: “Het gaat om transparant en eerlijk communiceren over meetwaarden. Dat geldt ook al in het voortraject. Precontractuele monitoring is altijd een heikel punt. Wat als de metingen niet kloppen? Ons advies is om de monitoring zo open mogelijk te bespreken. Wat is er gemeten, wat zijn de onzekerheden? Voor de risicoverdeling kunnen de partijen ook een frame rondom de meetwaarden afspreken. Zolang de echte waarde binnen een bepaalde marge valt, kan de opdrachtgever niets worden verweten.”

Nulmeting

Eén van de projecten waarvoor de best practices nuttig kunnen zijn, is Zuidasdok. Vorig jaar is dit grootschalige Amsterdamse infraproject op de markt gezet en zijn er bouwbedrijven geselecteerd voor de dialoogfase. De gunning staat gepland voor februari 2017. “Aangezien een van onze belangrijkste conclusies gaat over het hebben van een nulmeting, zien we graag dat het rapport door de geselecteerde bedrijven wordt gebruikt. Onze ervaring is dat een goede nulmeting een enorme meerwaarde geeft. Als je een tijd kunt monitoren vóórdat er gewerkt wordt, en je zo goed zicht krijgt op de ‘normale’ meetwaarden, dan kun je later tijdens het bouwen de meetwaarden veel beter interpreteren. Je kunt dan de ruis eruit filteren, zodat je alleen datgene overhoudt wat echt door het bouwproces veroorzaakt wordt. Helaas is zo’n nulmeting vaak maar beperkt aanwezig, doordat men te laat begint met meten. Voor Zuidasdok ligt er nu de kans om het beter te doen. Over een nulmeting zijn al eisen opgenomen in de aanbesteding. Ons rapport kan helpen bij de invulling van die eisen.”

Een goede risico-inventarisatie vooraf en vervolgens een intensieve monitoring. Die combinatie zorgde ervoor dat de complexe verbouwing van het voormalige Sweelinck Conservatorium tot vijfsterrenhotel zonder noemenswaardige problemen verliep. Geotechnisch expert Almer van der Stoel van CRUX Engineering en Martijn Snel van projectontwikkelaar IQNN Vastgoed blikken terug op een geslaagde samenwerking. 

Wie het Conservatoriumhotel binnengaat aan de Amsterdamse Van Baerlestraat kan zich moeilijk voorstellen dat dit gebouw onlangs nog werd bevolkt door muziekstudenten. Alleen de mobile bij de entree, gemaakt van een groot aantal violen, verwijst nog naar de vorige gebruiker van het pand. De metamorfose van het gebouw is het resultaat van een ingrijpende verbouwing die ruim drie jaar duurde. 

Uitdagend
“Toen wij door constructeur Van Rossum bij het project werden betrokken, werd snel duidelijk dat het geotechnisch uitdagend zou worden”, vertelt Van der Stoel. “De plannen voorzagen onder andere in de bouw van een tweeënhalfl aags kelder op de voormalige binnenplaats. Voor de bouwkuip hiervan moesten er damwanden op ongeveer een halve meter vanaf de gevel worden geplaatst, terwijl het diepste deel van de bouwkuip moest worden ontgraven tot bijna elf meter beneden NAP. En dat allemaal bij een historisch pand uit 1898, gefundeerd op houten palen, in het hartje van de binnenstad met in de directe omgeving allerlei kwetsbare gebouwen. En dan ook nog eens een pand vol monumentale details die niet beschadigd mochten raken.”

De zorgen van CRUX betroffen vooral de eventuele afname van de draagkracht van de houten palen door het ontgraven van de bouwkuip. Van der Stoel: “Bij het weggraven van grond uit een bouwkuip buigen de damwanden uit. In dit geval leidde dat ertoe dat de grond onder het pand zou ontspannen. Daardoor zouden de palen minder weerstand ondervinden en kunnen verzakken. Wat vervolgens weer tot vervormingen van het gebouw zou kunnen leiden met ongewenste schade tot gevolg.”

Risicoanalyse

Van der Stoel vervolgt: “Om tot een goed ontwerp van de bouwkuip te komen en de invloed van de ontgraving nauwkeurig in beeld te krijgen, hebben we de bouwkuip gemodelleerd met het eindige elementenmodel Plaxis. Vervolgens hebben we een risicoanalyse gedaan en hebben we de maximaal toelaatbare horizontale en verticale verplaatsingen berekend. Ook hebben we, voorafgaand aan de bouw, een uitgebreid monitoringplan opgesteld. Hierin hebben we alle metingen opgenomen, maar ook de grens- en alarmwaarden en de te nemen maatregelen bij overschrijdingen van de grenswaarden.“

“Als directievoerder waren wij blij met de uitgebreide monitoring”, vertelt Snel. “In combinatie met de van tevoren vastgestelde grenswaarden, was het steeds zonneklaar wanneer we moesten ingrijpen. Toen we de ondiepe bouwkuip aan het ontgraven waren, verzakte het pand ernaast ineens fors. We hebben de werkzaamheden direct stilgelegd en zijn de fundering van dit pand gaan onderzoeken. Deze bleek minder goed dan we op grond van de oorspronkelijke bouwtekeningen verwachtten. Op basis van nieuwe berekeningen hebben we vervolgens besloten om de grond in stroken weg te graven, extra vijzels te plaatsen en deze voor te spannen. Dat bleek afdoende om verdere verzakkingen te voorkomen.”

Snel: “Door de metingen zagen we ook andere processen. Voor het funderingsonderzoek bij het buurpand moesten we het grondwater tijdelijk verlagen. Terwijl we dat deden zagen we het pand verder zakken. Maar we zagen ook dat het pand weer omhoog kwam toen het grondwater weer terugging naar het eerdere peil.”

“Richting de aannemer was de monitoring eveneens waardevol”, aldus Van der Stoel. “De aannemer vond het in eerste instantie niet nodig om de diepe bouwkuip in stroken te ontgraven. Om hem te overtuigen hebben we toen aan de hand van onze metingen laten zien hoe ver de damwand al uitboog bij het graven van de eerste sleuf.”

Calamiteit

“De diepe bouwkuip hebben we nat ontgraven”, vertelt Snel. ”Toen de kuip op diepte was en we het water begonnen weg te pompen, zagen we dat het bovenste stempelframe was weggezakt. Ook bij deze calamiteit bewees de monitoring zijn waarde. Het droogmalen hebben we onmiddellijk gestopt. Om te kunnen inspecteren wat er aan de hand was, moesten we het waterpeil met anderhalve meter verlagen. Voordat we dat hebben gedaan, heeft CRUX met het Plaxismodel berekend of dat kon zonder een onacceptabele uitbuiging van de damwand. Vervolgens hebben we de voorspellingskracht van het model getoetst. Daarvoor hebben we aan de hand van de monitoringsgegevens gekeken of de damwand zich tot tot dan toe had gedragen zoals verwacht. Dat bleek het geval. Na de inspectie hebben we de kuip weer gevuld met water en hebben duikers het stempelframe gerepareerd.”

Recept

Op de vraag wat het recept is voor een probleemloos project onder geotechnisch lastige omstandigheden, blijven Snel en Van der Stoel even stil. Dan zegt Snel: “Goede en deskundige partijen vinden, is niet zo ingewikkeld. Veel lastiger is het om je opdrachtgever ervan te overtuigen dat georisicomanagement cruciaal is bij dit soort projecten.” Van der Stoel beaamt dit: “Het is een luxe om voor een opdrachtgever te werken die inziet dat georisicomanagement loont. Verder is het belangrijk dat de toezichthouder verstand heeft van bouwputten en niet alleen van procesvoering of utiliteitsbouw. Daarnaast zijn onderling vertrouwen en goede communicatie essentiële randvoorwaarden.”