Corrosieremmende maatregelen: haalbaar en uitvoerbaar?

Vlnr: Jeroen Dicker, Ruben van Montfort en Stephan van der Horst. (Foto: Vincent Basler)

Bij de renovatie van de Heinenoordtunnel gaat speciale aandacht uit naar de zinkvoegen. Tijdens de planfase ontdekte Rijkswaterstaat dat de metalen klemstrips in de voegen fors zijn gecorrodeerd. Om deze corrosie te stoppen, zijn maatregelen nodig. Vooral met proefopstellingen buiten de tunnel  onderzoeken Rijkswaterstaat en aannemerscombinatie Savera III of de gekozen oplossingen effectief en uitvoerbaar zijn.

“Aan dit soort grootschalige renovatieprojecten gaat veel voorbereiding vooraf”, vertelt Stephan van der Horst, projectleider civiele techniek bij Rijkswaterstaat. “Van de tunnelbeheerder wisten we dat de tunneltechnische installaties moesten worden vervangen, maar hoe de tunnel er na ruim vijftig jaar civieltechnisch echt aan toe was, was deels onbekend. Daarom zijn we een onderzoek gestart, waarbij we naar allerlei aspecten hebben gekeken. Uiteindelijk hebben we ons geconcentreerd op de belangrijkste drie ervan: de trekpalen onder de toeritten, de dwarskrachtcapaciteit van de tunnel en de kwaliteit van de zinkvoegen.”

De aandacht voor de trekpalen komt voort uit de problemen die zich bij de Vlaketunnel hebben voorgedaan met het opdrijven van de toeritten. “Bij de Heinenoordtunnel is eenzelfde constructie toegepast en we vreesden dat we ook hier het risico liepen op opdrijven. Uit testen bleek dit gelukkig niet het geval te zijn. Het tweede aspect, de dwarskrachtcapaciteit, is een bekend onderwerp. Doordat de tunnel geen dwarskrachtwapening heeft, voldoet hij niet aan de huidige norm. Om er zeker van te zijn dat de tunnel wel voldoet aan het Bouwbesluit, hebben we TNO gevraagd om te berekenen of de constructie sterker is we denken en er sprake is van ‘verborgen sterkte’. Dat blijkt inderdaad zo te zijn, waardoor we geen complexe versterkingsmaatregelen hoeven te nemen.”

‘Op grond daarvan hebben we besloten dat de voegen niet hoeven te worden vervangen, maar de corrosie wel drastisch moet worden afgeremd’

“De zinkvoegen stonden op onze prioriteitenlijst omdat we van andere tunnels, zoals de Coentunnel en de Rotterdamse metrotunnels, weten dat deze voegen kunnen lekken of aangetast kunnen zijn door corrosie. Daarom hebben we in de planfase delen van voegen blootgelegd om ze goed te kunnen bekijken. Ook hebben we bij een paar voegen endoscopisch onderzoek gedaan. Hieruit bleek dat de voegen nog in redelijke staat zijn. Ze dichten goed af, de rubberen gina- en omegaprofielen (zie kader) zijn nog in goede staat. Wel zijn de stalen ankers en bouten waarmee de klemlijsten van de omegaprofielen zijn vastgezet, gecorrodeerd. Op grond daarvan hebben we besloten dat de voegen niet hoeven te worden vervangen, maar de corrosie wel drastisch moet worden afgeremd.”

Voorafgaand aan de aanbesteding heeft Rijkswaterstaat samen met de COB-commissie Voegen een aantal potentiële oplossingen bedacht voor het remmen van de corrosie, met als plan om deze verder uit te werken samen met de aannemerscombinatie die de renovatie uitvoert. De bedachte oplossing voor de voegen in de wanden en het dak ging uit van het stralen en coaten van alle metalen onderdelen. Voor de splashzone – het onderste deel van de wand dat afwisselend nat en droog is en waar de ankers en bouten het meest zijn gecorrodeerd – dacht Rijkswaterstaat eveneens aan stralen en coaten in combinatie met het aanbrengen van een zogeheten corrosie-inhibitor. Dit is een stof die het corrosieproces sterk vertraagt. Het toepassen van een dergelijk inhibitor stond ook op de lijst voor het behandelen van de ankers, bouten en klemlijsten van de zinkvoegen onder de vloer. Verder dacht Rijkswaterstaat aan het aanbrengen van bijvoorbeeld een wigconstructie om de aangetaste klemlijsten in de splashzone te versterken en de functie van de gecorrodeerde bouten over te nemen.

Meekijken

“Na de aanbesteding zijn we de oplossingsrichtingen samen met de aannemerscombinatie Savera III gaan uitwerken”, vertelt Van der Horst. “Ook hebben we de COB-commissie Voegen gevraagd om mee te blijven kijken.” Vooral in het voortraject is met een klankbordgroep van ongeveer vijftien experts meegedacht over de voors en tegens van de verschillende oplossingen. Ruben van Montfort, secretaris van de commissie Voegen: “Inmiddels volgen we het onderzoek wat meer op de achtergrond. Wel woon ik zelf alle inhoudelijke overleggen bij om na afloop van het onderzoek – waaraan het COB ook bijdraagt – te kunnen rapporteren. Op die manier kunnen straks ook andere partijen profiteren van de onderzoeksuitkomsten.”

“Voor het testen van de verschillende maatregelen ging onze voorkeur sterk uit naar proeven buiten de tunnel”, legt Van der Horst uit. “Niet alleen omdat proeven in de tunnel tot extra afsluitingen leiden en werkzaamheden tijdens nachtafsluitingen erg kostbaar zijn, maar ook omdat zinkvoegen een kritiek onderdeel zijn van de tunnel en we niet het risico willen lopen dat we met testen en proeven onomkeerbare schade veroorzaken. Door proeven buiten de tunnel te doen, kunnen we het aantal proeven in de tunnel, en daarmee afsluitingen, beperken.”

“Als opdrachtnemer konden we ons goed vinden in deze argumenten en al gauw is het plan ontstaan om vooral met proefopstellingen buiten de tunnel te gaan werken”, stelt Jeroen Dicker, werkvoorbereider civiel van Savera III. “Bij het uitwerken van de oplossingen hebben we ons in eerste instantie gericht op de toepassing van een corrosie-inhibitor. Aangezien we niet alles met proefopstellingen kunnen testen, zijn we alle reguliere onderhoudsnachten – die eens in de acht weken plaatsvinden – tegelijkertijd met de onderhoudsaannemer de tunnel ingegaan om metingen te doen. De voegen onder de vloer staan bijvoorbeeld continu vol met water. Om vast te stellen of, en zo ja, hoe hard dit water stroomt – wat belangrijk is voor de haalbaarheid van een inhibitor – hebben we er een kleurstof aan toegevoegd om concentratiemetingen te kunnen uitvoeren. Verder hebben we bij vijf zinkvoegen gaten geboord die we kunnen gebruiken als een soort peilbuis om de waterstand te volgen. Bij sommige voegen blijkt de waterstand te fluctueren en verandert ook de concentratie van de kleurstof. Deze informatie is belangrijk bij het inschatten van de werking en toepasbaarheid van een inhibitor.”

‘Inmiddels hebben we een veelbelovende inhibitor gevonden’

Dicker vervolgt: “Inmiddels hebben we een veelbelovende inhibitor gevonden. Deze hebben we in een zinkvoeg van de tunnel aangebracht en gaan we gedurende een jaar monitoren. Dat doen we onder andere om vast stellen of de inhibitor niet weglekt, verdampt of te veel wordt aangelengd met toestromend water. Tegelijkertijd onderzoeken we het vloeistofmechanisch gedrag van de inhibitor in een proefopstelling in het laboratorium van Nebest. Hier gaan we onder andere na hoe geconcentreerd de inhibitor zich verspreidt in een voeg.”

“Naast de proefopstelling bij Nebest hebben we er in een loods op het bouwterrein bij de tunnel nog drie. Bij het uitwerken van opties om de metalen onderdelen in de wanden en het dak te conserveren, zijn we uitgekomen op een extra maatregel, het injecteren van vloeibare wax. Met stralen en coaten kunnen we de achterzijde van de klemlijsten namelijk niet bereiken. Om te testen of de waxinjecties goed werken en het aantal benodigde injectiepunten te bepalen, hebben we als eerste een proefopstelling op ware grootte gemaakt met een stuk voeg van circa twee meter, inclusief omkasting. Deze omkasting is ongeveer veertig centimeter breed en zes centimeter diep. Vervolgens hebben we via een injectiepunt wax met een temperatuur van ongeveer 700C geïnjecteerd. Dit bleek heel goed te gaan. Daarom hebben we vervolgens een proefopstelling van circa 15 meter gemaakt. Ook hier volstond één injectiepunt om de wax goed te verspreiden.”

Gestolde wax

Dit onverwacht goede resultaat was voor Rijkswaterstaat en Savera III aanleiding om te testen of de waxinjectie ook onder water toepasbaar is. Voor deze test is de lange proefopstelling in een bak met water geplaatst en is warme wax geïnjecteerd. Na verwijdering van de omkasting werd duidelijk dat dit niet werkt. Al op korte afstand van het injectiepunt bleek de gestolde wax allerlei gaten te vertonen en het metaal niet goed af te sluiten.

Rijkswaterstaat en Savera III hebben ook een proefopstelling op ware grootte gemaakt van het onderste deel van de tunnelwand met zinkvoeg. Met deze opstelling kunnen ze het stralen en coaten van de metalen onderdelen in de splashzone testen. “De uitdaging hierbij is om in de beperkte ruimte van de omkasting de metalen onderdelen te behandelen zonder dat het rubber van het omegaprofiel beschadigt”, legt Dicker uit. “We hebben inmiddels een onderaannemer gevonden die een ingewikkeld idee aan het uitwerken is. Doordat bij de proefopstelling het onderste deel van de omkasting – dat circa twee meter lang is en normaal ingebed zit in het wegdek en ballastbeton – verwijderd kan worden, kunnen we naderhand goed controleren of het stralen en coaten volgens onze kwaliteitseisen is gebeurd.”

‘De uitkomsten van deze test leveren ons belangrijke informatie op voor volgende renovatieprojecten’

Met de derde proefopstelling kan worden getest hoeveel bevestigingspunten van de klemlijsten mogen falen voordat de afsluiting met het omegaprofiel gaat lekken. Hiervoor is op een betonnen plaat een omegaprofiel met klemlijsten gemonteerd. Via ventielen op het profiel kan de waterdruk worden gesimuleerd. Door steeds meer bevestigingsmoeren van de klemlijsten los te draaien, kan de benodigde kracht die de moeren moeten leveren, worden vastgesteld. Van der Horst: “De uitkomsten van deze test zijn voor de renovatie van de Heinenoordtunnel niet cruciaal, maar leveren ons wel belangrijke informatie op voor volgende renovatieprojecten. Immers, als we weten wanneer lekkage begint op te treden, kunnen we de ernst van gecorrodeerde bevestigingspunten beter inschatten.”

Van der Horst is enthousiast over het onderzoek met de proefopstellingen en de samenwerking met Savera III: “In het begin was de aannemer wat afwachtend, maar gelukkig veranderde dat snel. Bij dit soort vraagstukken hebben we zijn uitvoeringskennis en kennis van de markt namelijk hard nodig. Inmiddels opereren we echt als een team, denken we samen na over de onderzoeksopzet en spreken we allebei duidelijk onze verwachtingen uit. Natuurlijk hoop ik dat onze zoektocht tot bruikbare oplossingen voor de Heinenoordtunnel leidt, maar met testen en onderzoek weet je nooit wat de eindresultaten zullen zijn. Dat hebben we ook in het contract met Savera III opgenomen. Het belangrijkste is dat het uitgevoerde onderzoek van goede kwaliteit is en tot oplossingen leidt die in alle toekomstig te renoveren tunnels toepasbaar is. Als we dat niet binnen dit project voor elkaar krijgen, zullen we dat later op een andere manier moeten zien te realiseren.”