Barendrecht, Tweede Heinenoordtunnel

In september 1999 is de Tweede Heinenoordtunnel in gebruik genomen. Het is de eerste geboorde tunnel in Nederland. De tunnel is bestemd voor langzaam verkeer en heeft twee tunnelbuizen. Hij ligt naast de Heinenoordtunnel die dertig jaar eerder, in 1969, openging en gebouwd is volgens de zogeheten afzinkmethode.

De gebruikte tunnelboormachine was zestig meter lang. De boorkop – een holle stalen cilinder die tijdens het boren en bouwen van een tunnelbuis de grond ondersteunt, grondwater tegenhoudt en voorop een graafwiel heeft – had een diameter van ongeveer acht meter. Met deze machine is eerst een tunnelbuis van noord naar zuid aangelegd. Na aankomst in de ontvangstschacht op de zuidelijke oever is de tunnelboormachine voor een deel gedemonteerd en omgedraaid, zodat de tweede tunnelbuis van zuid naar noord kon worden geboord. Per etmaal bewoog de machine zich met ongeveer tien meter voort.

Om in de slappe grond onder de Oude Maas te kunnen boren, is gewerkt met de vloeistof- of slurryschildmethode. Hierbij wordt in de boorkop de ruimte achter het graafwiel gevuld met een water-bentonietmengsel en onder druk gezet. Door de druk van dit mengsel af te stemmen op de grond- en waterdruk kan er geen water en grond ongecontroleerd in de graafkamer stromen en blijft het boorfront stabiel. De losgeboorde grond valt in de boorkamer en vermengt daar met het water-bentonietmengsel. Vervolgens wordt deze slurry via buizen afgevoerd naar een scheidingslocatie, waar de bentoniet wordt teruggewonnen.

Nadat de tunnelboormachine een paar meter heeft geboord, wordt in het achterste deel van de boorkop, het zogeheten staartschild, met gebogen betonnen segmenten een tunnelring gebouwd. Als dit is gebeurd, zet de boormachine zich met vijzels af op deze ring om het volgende stuk te boren. De tunnelbuizen van de Tweede Heinenoordtunnel bestaan elk uit ongeveer 10.000 segmenten. De buitendiameter van een tunnelbuis is iets kleiner dan de diameter van de boorkop. De ruimte tussen de buitenkant van de buis en het boorgat, de staartspleet genoemd, wordt opgevuld. Hiervoor wordt grout geïnjecteerd.

Geleerde lessen

Tijdens het boren van de Tweede Heinenoordtunnel zijn allerlei metingen gedaan. Zo zijn de waterspanningen voor het boorfront, de snijkrachten, de slijtage van de messen, de boorfrontdrukken en de druk waarmee het grout in de staartspleet werd geïnjecteerd, gemeten. Vooraf waren met modelberekeningen voorspellingen gedaan. Gedurende de bouw zijn de gemeten waarden vergeleken met de voorspellingen, wat tot veel nieuwe kennis heeft geleid. Door bijvoorbeeld de groutinjectiedruk en de zettingen aan maaiveld te meten, werd het verband tussen deze twee parameters duidelijker. Dat leidde al bij het boren van de tweede tunnelbuis ertoe dat de zettingen aanmerkelijk kleiner waren dan bij de eerste. De ‘palenproef’ (metingen aan de funderingspalen) heeft kennis opgeleverd die later is gebruikt bij het boren van de tunnels van de Noord/Zuidlijn.

Aangezien er nog weinig ervaring was met boren in slappe grond, ging er bij de bouw ook af en toe wat mis. Een belangrijk incident was een ‘blow out’ tijdens het boren van de eerste tunnelbuis: tussen het boorfront en de ruim acht meter hoger gelegen rivierbodem ontstond een open verbinding, waardoor de boorfrontdruk wegviel en het water-bentonietmengsel kon wegstromen. Dit leverde een forse vertraging op, maar bleek ook een uiterst leerzame gebeurtenis. Zo stelde het de betrokken onderzoekers in staat om de maximale boorfrontdruk nauwkeurig vast te stellen.

Gemeenschappelijk praktijkonderzoek

Na de aanvankelijke twijfels raakten alle betrokken partijen door het succesvolle praktijkonderzoek bij de Tweede Heinenoordtunnel ervan doordrongen dat boortunnels in de Nederlandse slappe bodem een geschikte optie waren. Tegelijkertijd werd duidelijk dat er nog veel meer kennis nodig was om de risico’s rond het boren van tunnels beter te kunnen inschatten en beheersen. Dit leidde in het jaar 2000 tot het besluit om de tunnelboortechniek verder te verbeteren aan de hand van nieuwe praktijkprojecten. Hiermee kwam een uniek samenwerkingsprogramma tot stand, het Gemeenschappelijk Praktijkonderzoek Boortunnels (GPB).

Binnen het GPB werkten overheden, aannemers en kennisinstellingen samen, waaronder ook het COB. Nadat een kennisagenda was vastgesteld, is goed gekeken welk project het meest geschikt was voor de beantwoording van een onderzoeksvraag. Verder is steeds geprobeerd om de onderzoeksuitkomsten van een project te gebruiken als input voor een volgend project. In de publicatie De toekomst is aangeboord zijn de resultaten van het GPB tot 2005 beschreven