Het verdiepen van de Beneluxtunnel

De doorvaartdiepte van tunnels onder de aanvoerroutes van zeehavens zijn bepaald in een tijd dat de explosieve dimensiegroei van met name containerschepen niet te voorspellen was. Zo zou de Beneluxtunnel in de toekomst een obstakel voor deze schepen kunnen vormen. Om de Rotterdamse stadshavens bereikbaar te houden, zou de tunnel dieper moeten komen te liggen. Maar hoe verdiep je een bestaande, goed functionerende tunnel.

Zuidelijke inritten van de Beneluxtunnel. (Foto: beeldbank Rijkswaterstaat)

Het landdeel

De Beneluxtunnel bestaat uit twee afzonderlijke buizen, beide gebouwd met de afzinkmethode. De vier landhoofden zijn in situ gebouwd en stevig gefundeerd met trekpalen en ankers, en zijn daarom moeilijk aan te passen. De landhoofden zijn zeer bepalend voor het lengteprofiel van de tunnel. Grofweg kunnen er met de landhoofden drie dingen worden gedaan. Men kan (1) de landhoofden niet aanpassen. Dit is het minst ingrijpend, maar zakking zou dan volledig binnen de elementen (het zinkdeel) moeten plaatsvinden. Bij optie (2) worden de transitiepunten tussen de landhoofden en de elementen lokaal aangepast door gebruik te maken van de ruimte in de afwateringskelders. Rotatie en beperkte translatie van het aansluitingspunt met de elementen kan dan plaatsvinden zonder de water- en grondkerende functies van de landhoofden aan te passen. Als meer diepte nodig is (3), dan zijn er ingrijpende wijzigingen bij de landhoofden nodig. De zijwanden kunnen wellicht worden hergebruikt, maar de onderwaterbetonvloer en de trekpalen zullen moeten worden vervangen; een lastige opgave, maar het wordt niet onmogelijk geacht.

De huidige diepte van vaarwegen in het gebied rond de Beneluxtunnel. De oranje lijnen zijn tunnels. (Beeld: Tomas Weeda)

Ook de maximale helling is bepalend voor de mogelijke lengteprofielen. Door wijzigingen in recente voorschriften kan de helling met 0.5% verhoogd worden tot 5%. Verdere verhoging tot 7% is mogelijk door de maximale snelheid te verlagen. Op deze manier zijn een groot aantal combinaties denkbaar met betrekking tot de landhoofden en de maximumsnelheid.

Het zinkdeel

Voor het afgezonken deel is allereerst gekeken hoe de sterkte van de tunnel zich verhoudt tot de krachten die optreden bij zakking. Bij de dwarsdoorsnede lijkt er voldoende reststerkte te zijn om de benodigde verdieping toe te staan. Dit lijkt een direct gevolg van de in het verleden gebruikte veiligheidsfilosofie, waarbij een veiligheidsfactor van 1.5 op de maximaal geachte waterdruk werd toegepast, resulterend in een bijbehorend waterniveau van ver boven de dijkhoogte.

Een voor de hand liggende methode om de tunnel dieper te leggen, is de elementen loskoppelen, opdrijven, en later op een verdiept bed opnieuw afzinken. Het loskoppelen lijkt echter niet eenvoudig, met name voor de Eerste Beneluxtunnel waar naast de sluitvoeg ook de andere zinkvoegen volledig zijn dichtgestort. Derhalve is ook een andere optie bekeken, waarbij de elementen niet worden losgekoppeld, maar op de bodem van de r ivier ondergraven worden. Door de grote axiale drukkracht die in de afzinktunnels aanwezig is, kunnen overspanningen in de lengterichting van 20-30 meter gerealiseerd worden zonder optredende trekspanningen. Met behulp van externe voorspanning en mechanische ondersteuning, kunnen de elementen dieper gelegd en uiteindelijk opnieuw onderspoeld worden.

De veranderingen in het lengteprofiel kunnen worden gefaciliteerd door het benutten van de rotatievrijheid in de voegen. De zinkvoegen zijn hier geschikt voor, maar ook de voegen tussen de segmenten waaruit tunnelelementen zijn opgemaakt. Met name in de segmentvoegen kunnen zeer beperkte hoekverdraaiingen voor significante verdieping van het lengteprofiel zorgen. Uit verdere analyse van de voeg blijkt het waterkerende W9Uiprofiel maatgevend voor de maximale hoekverdraaiing, resulterend in de technische randvoorwaarden voor de mogelijke zakkingsalternatieven.

Resultaten

Door de gevonden grenswaarden van het toepassingsgebied van de oplossingen te combineren met bijbehorende kostenindicaties – rekening houdend met de maatschappelijke kosten van snelheidsverlaging – kan per dieptewens de voordeligste combinatie gegeven worden. De resultaten zijn weergegeven in tabel 1.

Tabel 1

Het verlagen van de snelheid blijkt in geen enkel geval economisch aantrekkelijk te zijn. Zodoende zijn bij een dieptewens boven 0.9 meter al ingrijpende wijzigingen in de landhoofden noodzakelijk. Voor het zinkdeel blijkt aanpassing zonder opdrijven van de elementen in de meeste gevallen de gunstigste methode. Hoewel de risico’s slechts ten dele in kaart zijn gebracht en vervolgonderzoek zeker noodzakelijk is, wijst deze eerste verkenning erop dat het verdiepen van de Beneluxtunnel in principe mogelijk is en naar verwachting economisch aantrekkelijk.