Onderkeldering monumentaal pand vereist flexibele aanpak

De bibliotheek van de Universiteit van Amsterdam (UvA) verhuist in de loop van 2023 naar het Universiteitskwartier. Voordat het zover is, moet er onder andere een grote kelder worden aangelegd onder een monument en zijn binnentuin. Dat geeft veel geotechnische uitdagingen.

Iedereen die dit voorjaar de nieuwe locatie voor de universiteitsbibliotheek bezocht, zal zijn ogen hebben uitgekeken. Het circa 125 jaar oude pand van de Tweede Chirurgische Kliniek stond op een groot stalen frame dat steunt op ongeveer 620 schroefinjectiepalen, waardoor je van voor tot achter onder het pand kon doorkijken. Dat hier een ingewikkelde klus in uitvoering is was zonneklaar. De combinatie Volker Staal en Funderingen (VSF) en Van Hattum en Blankevoort voert dit complexe werk in het hartje van de stad uit.

“Als universiteit concentreren we onze activiteiten op vier campussen”, vertelt Alex ter Haar van de UvA. ”Naast het AMC-terrein, het Science Park en de campus Roeterseiland gaat het om het Universiteitskwartier in de binnenstad. Als onderdeel van dit beleid verhuizen we de universiteitsbibliotheek – die nu nog aan de Singel is gevestigd – naar de Vendelstraat in het hart van het Universiteitskwartier. Daarbij brengen we het aantal direct toegankelijke boeken fors terug. In de huidige bibliotheek aan de Singel hebben we negentien kilometer aan boeken staan, op de nieuwe locatie wordt dat zeven kilometer, de rest gaat naar onze centrale boekendepot waar nu al 250 kilometer aan boeken staat. In plaats hiervan creëren we duizend studieplekken en honderd werkplekken voor wetenschappers. Om dat mogelijk te maken, verbouwen we de panden van de Tweede Chirurgische Kliniek en het Zusterhuis, bouwen we een nieuwe vleugel en onderkelderen we de kliniek en de binnentuin. Voor de onderkeldering en het benodigde funderingsherstel hebben we in 2018 een niet-openbare Europese aanbesteding gedaan. Daar schreven vijf partijen op in, waarvan alleen Volker Staal en Funderingen voldeed aan onze kwaliteitseisen.”

Samen op zoek

“We vonden het een interessante klus, maar het paalsysteem dat was voorgeschreven betrof een type schroefinjectiepaal dat we niet standaard maken”, licht Falco van Dijck, senior specialist geotechniek van VSF toe. “Bovendien zouden voor het aanbrengen van dit paalsysteem relatief grote machines nodig zijn, terwijl de palen inpandig in kleine ruimtes moesten worden gerealiseerd. Hierdoor hadden we twijfels over de maakbaarheid van het paalsysteem dat in het bestek was voorgeschreven. Daarom zijn we met opdrachtgever UvA en diens adviseurs van Van Rossum en Crux Engineering hierover in overleg getreden om samen tot een werkbaar plan en uitvoerbaar ontwerp te komen”. “Die gesprekken hebben bijna vier maanden geduurd”, vertelt Paul Beljaars, projectleider van de bouwcombinatie. “Vier maanden waarin wij onze uitvoeringskennis konden inbrengen en we in alle openheid met elkaar hebben gesproken. Dat heeft niet alleen tot een maakbaar plan geleid, maar ook gezorgd voor veel onderling vertrouwen, wat bij een complex project als dit onmisbaar is.”

‘De gesprekken hebben niet alleen tot een maakbaar plan geleid, maar ook gezorgd voor veel onderling vertrouwen, wat bij een complex project als dit onmisbaar is.’

Paul Britton van Van Rossum Raadgevend Ingenieurs, constructeur namens de UvA vult aan: “Als adviseur van de opdrachtgever wilden we het liefst robuuste schroefinjectiepalen voor de nieuwe fundering van de Tweede Chirurgische kliniek. VSF voorzag problemen met de uitvoerbaarheid vanwege de beperkte werkruimte in het pand en de vereiste grote stellingen. Daarom zijn we samen op zoek gegaan naar een paalsysteem dat niet alleen voldoende draagkracht heeft en past bij de lastige Amsterdamse ondergrond, maar dat ook met relatief kleine machines is aan te brengen. Voor de palen onder het pand zijn we uitgekomen op schroefinjectiepalen met permanente, korte stalen segmenten met een diameter van 168 millimeter, waarbij de groutinjectie zorgt voor een uiteindelijke paalschachtdiameter van 250 millimeter. Deze palen hebben we met 4 stellingen in soms zeer beperkte ruimtes aangebracht. Voor de palen in de binnentuin hebben we ook gekozen voor schroefinjectiepalen, maar wel met langere stalen segmenten. Deze palen hebben we met een vijfde stelling aangebracht. De segmenten van deze palen hebben eveneens een diameter van 168 millimeter maar door een grotere boorkop toe te passen hebben deze palen een diameter van 400 millimeter gekregen.”

Damwanden

“Om de kelder te kunnen maken doorlopen we een aantal stappen”, vertelt Beljaars. “Als eerste hebben we het hele pand versterkt. Tijdens het verwijderen van asbest en het strippen van het gebouw, kwam de opdrachtgever er namelijk achter dat het gebouw een stuk fragieler was dan gedacht. Er bleek relatief veel slecht metselwerk te zijn, er zaten veel scheuren in wanden en op sommige plekken stonden de buitenmuren min of meer los. Daarom hebben we op allerlei plaatsen stalen balken aangebracht, doorgangen ‘dichtgeklost’ met houten frames en ramen dichtgemetseld om van het pand een stijf geheel te maken.”

“Daarna hebben we om de beoogde kelderruimte damwanden gedrukt, zodat we één doorgaande en waterdichte bouwkuip krijgen. Dat was een lastige klus. Langs de buitengevel van de Tweede Chirurgische Kliniek moesten we bijvoorbeeld met een grote damwandstelling heel dicht op bestaande panden werken, met de nodige impact voor de omgeving. Daarnaast werken we op een van de oudste bebouwde locaties van Amsterdam met heel veel resten van vroegere bebouwing in de ondergrond. Daarom hebben we vooraf  ondergrondse obstakels geïnventariseerd en deze, voor de damwandstelling uit, verwijderd.”

Britton: “Ook bij het aanbrengen van de damwand in de binnentuin hebben we zorgvuldig moeten werken. De architect wilde de damwand zo dicht mogelijk op de gevel van het Zusterhuis. Om dat te kunnen doen hebben we de vertanding van de bestaande fundering in kaart gebracht, omdat we deze absoluut niet mochten raken. Op een andere plek, onder de zogeheten telefoontoren die buiten de gevel uitsteekt, hebben we de damwandplanken in stukken aangebracht. Daarvoor hebben we elke keer een paar meter plank in de grond gedrukt, er vervolgens een stuk opgelast en dat weer in de grond gedrukt.”

Vloer als stempel

“Gelijktijdig met het drukken van de damwanden hebben we palen in de binnentuin aangebracht en zijn we stapsgewijs palen gaan aanbrengen naast beide zijden van de dragende wanden van de Tweede Chirurgische Kliniek”, legt Beljaars uit. “Totaal gaat het om ongeveer 620 palen onder de kliniek, die we in stukken van een meter tot circa 22 meter diepte aanbrengen. Als de palen staan, maken we een sparing in de muur, plaatsen we door het gat een stalen balk op de paalkoppen en brengen we met een vijzel de kracht over op de nieuwe palen. Daarna verwijderen we het stuk bestaande wand onder de vijzelbalk tot op de oude houten paalfundering. Inmiddels staat het gebouw vrijwel geheel op de stalen jukken en zijn we gestart met de volgende stap: het storten van de nieuwe beganegrondvloer.”

Britton: “In eerste instantie was het plan om eerst de kelder uit te graven, de keldervloer te storten en vervolgens van onder naar boven te bouwen. We gingen toen  nog uit van een traditionele bouwkuip met groutankers om de damwand af te steunen aan de bovenzijde. Die groutankers moesten onder de funderingen van aangrenzende panden komen. Na enig nadenken vonden we dat te risicovol en hebben we de alternatieve aanpak bedacht, waarbij we eerst de beganegrondvloer storten en pas daarna de kelder gaan uitgraven. Voordeel van deze volgorde is dat de vloer als stempel dient en we in de grote kuip, met ook nog eens een lastige vorm, geen stempelraam hoeven toe te passen dat dwars door het gebouw zou moeten worden aangebracht.”

Bijsturen

De bouwcombinatie maakt de beganegrondvloer onder de stalen jukken. Beljaars: “We maken opleggingen aan de buispalen, brengen vlechtwerk aan en storten de vloer. Als deze is uitgehard ontgraven we de grond eronder tot circa vier meter diep met kleine machines, die tussen de 620 nieuwe palen moeten werken en die de circa 1.400 bestaande houten palen en de aanwezige oude funderingen moeten verwijderen. De grond – totaal ongeveer 15.000 kubieke meter – voeren we af met vrachtwagens. Daarbij gaan we uit van slechts circa 100 kubieke meter per dag, wat neerkomt op dagelijks zes tot acht vrachtwagens. Als de (deels vervuilde) grond is afgegraven, verwijderen we de houten palen en storten we de keldervloer. Vervolgens maken we de kelderwanden en verwijderen we heel gecontroleerd en stapsgewijs de jukken weer. Als het hele gebouw op de kelderwanden staat, verwijderen we ook de bovenste stukken van de stalen buispalen.”

Beljaars vervolgt: “Het kenmerkende van dit project is dat we tijdens de uitvoering continu moeten kijken of oude constructies en opgetreden vervormingen overeenkomen met onze verwachtingen. In de praktijk betekent dit dat we vaak moeten bijsturen. We hebben bijvoorbeeld extra jukken aangebracht, het vijzelplan bijgesteld en gaan straks tijdens het ontgraven heel goed monitoren hoe stabiel het gebouw op de jukken blijft en of we eventueel aanvullende maatregelen moeten treffen. Daarvoor hebben we een aantal scenario’s op de plank liggen. Ook gaan we de grondwaterbemaling tijdens het ontgraven zorgvuldig controleren. We willen namelijk voorkomen dat de bodem van de bouwkuip opbarst, maar willen ook de grondwaterstand in de omgeving zo min mogelijk beïnvloeden. Verder houden we voortdurend rekening met onverwachte objecten zoals funderingsresten of archeologische vondsten in de ondergrond.”