VEILIGHEID

ESTHETIEK

ANGST

TECHNIEK

BELEID

PROJECTEN

TRAM EN METRO

INTERNET

Nieuwe tunneltechnieken maken het mogelijk om sneller en met minder overlast ondergronds te gaan. De toekomst lijkt aan de geboorde tunnel.

Arnout Jaspers

Naarmate Nederland boven het maaiveld voller wordt, wordt het ondergronds leger. Dat wil zeggen, er wordt steeds meer uitgegraven en getunneld als bypass voor de dichtslibbende infrastructuur. De komende jaren wordt de Nederlandse bodem weer kilometers aan auto-, spoor- en metrotunnels rijker. De Betuwe- en de hogesnelheidslijn zullen zich voor een flink deel onder de grond verstoppen, evenals sommige verkeersaders in de grote steden. De vlucht onder het maaiveld is aantrekkelijker geworden door nieuwe technieken waarmee tunnels sneller en met minder overlast voor de omgeving tot stand komen. De klassieke bouwmethode voor ondergrondse constructies is: breng de werkvloer zo ver omlaag dat het karwei toch in zijn geheel bovengronds komt. Met andere woorden: graaf een put die ten minste zo diep is als het laagste punt van de tunnel (soms 30 meter beneden NAP) en ga daarin bouwen. Ook ingenieurs op het droge voeren echter een voortdurende strijd tegen het water, want de grondwaterspiegel ligt in grote delen van Nederland slechts één à twee meter onder de oppervlakte. Elke kuil van enige diepte begint dus meteen vol te lopen met grondwater dat uit de bijna overal poreuze bodem opwelt. Een put met waterdichte wanden en bodem is met enige moeite wel te maken, maar levert een ander probleem op: zo'n put vormt een drijvende bak, die van het grondwater een enorme opwaartse kracht ondervindt, genoeg om een dikke betonnen vloer te laten openbarsten. De bouwput moet in het algemeen dus worden bemalen: door continu afpompen ontstaat een brede ‘deuk' in de grondwaterspiegel, waardoor de bodem van de bouwput ten slotte vanzelf droog komt te staan. De daling van het grondwater in de omgeving kan echter zorgen voor inklinken van de bodem of verzakking van naburige gebouwen. Daarnaast zorgt de bouwput zelf voor aanzienlijke overlast: hij is veel breder dan de tunnel zelf en blokkeert gedurende lange tijd een stuk van de te ondertunnelen rivier of verkeersroute. De drastische bemaling om diepe bouwputten droog te houden is tegenwoordig zelfs in veel gevallen verboden. Ir. J. Admiraal, programmadirecteur van het Centrum voor Ondergronds Bouwen (COB): ,,De aanleg van infrastructuur wordt steeds moeilijker en de ruimte die voor de bouw beschikbaar is, is steeds kleiner. Het zou verstandig zijn als we het maaiveld wat minder als een absolute grens beschouwden en meer nadachten over bestemmingsplannen die tot 25, 30 meter onder de grond reiken.'' De noodzaak om de overlast te beperken heeft geleid tot allerlei varianten waarbij min of meer geprefabriceerde tunneldelen naar de plaats van bestemming worden getransporteerd, zoals het afzinken van tunneldelen of het laten indalen van pneumatische caissons. Sinds vorig jaar de eerste geboorde verkeerstunnel in Nederland werd voltooid, de Tweede Heinenoordtunnel bij Rotterdam, ligt hier echter het front van de technische vernieuwing. Het grote voordeel van een ondergrondse tunnelboormachine is duidelijk: behalve bij begin- en eindpunt merkt men op maaiveldniveau niets van de bouw. In navolging van de Heinenoord staan nu diverse geboorde tunnels op stapel. Zo knagen dit jaar twee boormachines zo groot als rijnaken, Neeltje Suzanna en Sara, zich discreet onder de Westerschelde door. Op 11 mei bereikten ze het diepste punt, zestig meter onder zeeniveau. Nog geen week later moest het boren worden gestopt, omdat het schild vervormd bleek te zijn. Volgens een woordvoerder van de NV Westerscheldetunnel is het een kwestie van de snijtanden aan de zijkant van de graafschijf een paar centimeter te vergroten, zodat ‘het conservenblik' makkelijker door de tunnel schuift. Vanaf volgende week hoopt men weer de dagelijkse twaalf meter op te schieten, zodat de opleverdatum in 2003 nog wordt gehaald. De huidige boormachines werken discontinu, want het boren moet telkens worden onderbroken om een nieuwe betonring in te voegen. Een continu boorsysteem zou een aanzienlijke tijd- en dus geldwinst opleveren, denken twee concurrerende conglomeraten van bouwfirma's, Tubecon en ITM (Industriële Tunnelbouw Methode). ITM bekleedt de tunnel niet met geprefabriceerde segmenten van gewapend beton, maar stort achter de boormachine een tunnelwand van beton met staal- of andere vezels in een continu proces. De boormachine zet zich tijdens het boren af tegen de stalen bekisting van de uithardende tunnelwand. ITM mag deze techniek gaan demonstreren in de toekomstige Hubertustunnel, een anderhalf kilometer lang stuk van de nieuwe randweg rondom Den Haag. Tubecon is voor de Nederlandse Spoorwegen net begonnen aan de vier kilometer lange Sophiaspoortunnel, onderdeel van de Betuweroute. Bij hun zogenoemde C-schildmethode zet de boormachine zich afwisselend met de ene of de andere helft van z'n vijzels af tegen de laatste betonring, terwijl op de plekken van de ingetrokken vijzels al de segmenten van de volgende ring worden gemonteerd. Die informatie is afkomstig van het COB; Tubecon zelf wil over de C-schildtechniek niets naar buiten brengen. Het bedrijf beroept zich op een ‘embargo' en astronomische boetes van de NS indien het zijn mond voorbijpraat.

Veel informatie is ontleend aan het 'Handboek ondergronds bouwen' (deel 1) van het Centrum voor Ondergronds Bouwen.

Bouwmethodes Behalve de klassieke manier, waarbij de tunnel in een put of kuip in de open lucht wordt gebouwd, zijn er meer methodes: Boren Dit zorgt voor minimale verstoring op maaiveldhoogte, maar het kan niet vlak onder de oppervlakte. Een cirkelvormige, roterende graafschijf met een diameter gelijk aan de tunnel vreet zich langzaam door de bodem heen. Achter de schijf wordt met geprefabriceerde, betonnen segmenten de binnenbekleding van de tunnelwand aangebracht. Om instorting van het boorfront te voorkomen moet achter de graafschijf voldoende tegendruk heersen. Bij de gronddrukbalansmethode zorgt een buffervoorraad van afgegraven grond achter de graafschijf voor die druk. Vroeger ging men ervan uit dat boren in de slappe Nederlandse kleibodem niet haalbaar was. Het boorfront zou namelijk steeds door de gecombineerde druk van grondwater en grond instorten. De ‘slurry-schildmethode' voorkomt dat: voor en achter de roterende schijf die het eigenlijke graafwerk doet, zorgt afgegraven grond die met een speciale brij, bentoniet, wordt vermengd, voor precies de juiste tegendruk. De boormachine bevindt zich in een cilindervormige stalen schild dat de voorkant van de tunnel ondersteunt. Achter het schild worden telkens ringen van gewapend beton aangebracht, die de definitieve binnenbekleding van de tunnelbuis vormen. Kieren tussen de onregelmatige boorwand en het beton worden volgespoten met grout, een cementsoort. De boormachine zet zich vervolgens met vijzels af tegen de laatste betonring om verder te komen. Wandendakmethode Eerst worden de wanden in de bouwgrond gezet en daartussen wordt het betonnen plafond van de tunnel gestort. Vervolgens wordt de normale situatie op maaiveldhoogte hersteld. Daarna wordt de rest van de ondergrondse constructie gemaakt. Het uitgraven is wel moeilijker en er zijn aparte maatregelen (bijvoorbeeld verhoogde luchtdruk) nodig om het grondwater onder het plafond omlaag te brengen tijdens het afbouwen. Een deel van de Schipholspoortunnel is zo gebouwd. Afzinken Deze methode wordt bij tunnels over grote waterwegen veel toegepast (de Maastunnel in Rotterdam had de Nederlandse primeur), maar ook wel op land, in een vooraf gegraven kanaal. Drijvende, betonnen caissons, elders in een dok gebouwd, worden stuk voor stuk afgezonken in een uitgebaggerde sleuf op de rivierbodem. Uiterste precisie en rubberen profielen zorgen voor de afdichting, waarna via het wegbreken van de tussenschotten de oeververbinding tot stand wordt gebracht. Pneumatische caissons Zij zinken tunneldelen als het ware op land af. Het caisson wordt ter plekke op maaiveldhoogte gemaakt. Het staat op scherpe opstaande randen, zodat onder de vloer een werkruimte vrij blijft. Daaruit wordt grond weggegraven, waardoor het caisson onder z'n eigen gewicht naar beneden zakt. Overdruk in de werkruimte voorkomt dat die vol loopt met grondwater. Doorpersen Een optie voor tunnels met een diameter tot een meter of drie. Zodra de graafmachine een stuk verder gekomen is, wordt een nieuwe tunnelsectie toegevoegd vanuit een beginschacht, waarna de hele tunnelbuis hydraulisch achter de graafmachine aan geperst wordt. Onder veel waterwegen liggen zulke tunneltjes voor pijpleidingen.