Vlak onder Leiden komt een nieuwe provinciale weg, de N434, die de snelwegen A44 en A4 met elkaar gaat verbinden. Aannemerscombinatie Comol5 gaat deze RijnlandRoute bouwen, inclusief een boortunnel en een deels verdiepte ligging. Gerland Nagtegaal (projectteam opdrachtgever) en Hans Mortier (ontwerpmanager Comol5) vertellen over een aantal opvallende keuzes en uitdagingen.

Begin 2016 was de kogel door de kerk. Toen werden de twee tracébesluiten en het provinciaal inpassingsplan, die nodig zijn voor de aanleg van de RijnlandRoute, na uitspraken van de Raad van State onherroepelijk. “Net als bij andere grote projecten met verschillende belangen was het ook hier niet eenvoudig om tot een breed gedragen plan te komen”, vertelt Gerland Nagtegaal van het projectteam RijnlandRoute. “Niet alleen omdat er veel partijen bij de planvorming betrokken waren, maar ook omdat er felle voor- en tegenstanders waren voor de verschillende alternatieven. Uiteindelijk is er overeenstemming bereikt over de nieuwe verbindingsweg door veel aandacht te schenken aan de landschappelijke inpassing. Zo is gekozen voor een boortunnel onder Voorschoten, die onder meer het Rijn-Schiekanaal, twee monumentale panden en de spoorlijn Den Haag-Leiden kruist. Een andere keuze om de effecten voor de omgeving te beperken is de verdiepte ligging van de provinciale weg ter hoogte van de woonwijk Stevenshof, het deel van de N434 tussen de noordelijke tunnelmond en de aansluiting met de A44.”

De tunnel wordt circa tweeënhalve kilometer lang. De twee tunnelbuizen worden vanuit dezelfde startschacht geboord, krijgen een diameter van tien meter en komen met de bovenzijde maximaal twintig meter onder het maaiveld te liggen. Bij het begin en einde van de tunnel is de onderlinge afstand tussen de tunnelbuizen ongeveer tweeënhalve meter. In het middelste deel van de tunnel liggen de buizen verder uit elkaar, met een maximale afstand van ongeveer dertien meter. De betonnen segmenten waarmee de tunnelwanden worden gemaakt zijn veertig centimeter dik. Om te voorkomen dat de hoeken van deze segmenten ‘afspatten’ – wat tot lekkage zou kunnen leiden – wil de aannemer het beton van de hoeken versterken met glasvezels. (Beeld: via rijnlandrouteinbeeld.nl)

Het project is in het voorjaar van 2016 aanbesteed als design-build-and-maintain-contract met vijftien jaar onderhoud. Vanwege de complexiteit is gekozen voor een concurrentiegerichte dialoog, waarbij met verschillende consortia intensieve gesprekken zijn gevoerd om de projectwensen helder te krijgen en de marktpartijen uit te dagen om met slimme oplossingen te komen. Deze dialoogfase duurde van maart tot september 2016. Vervolgens hebben drie consortia een offerte uitgebracht. Bij de beoordeling is niet alleen gekeken naar prijs, maar ook naar criteria als risicobeheersing, duurzaamheid en beperking van omgevings- en verkeershinder. Comol5 kwam hierbij als beste uit de bus.

Modulaire opbouw
“Vanwege de uiterst strakke planning – het project moet eind 2022 gereed zijn – zijn we begin 2017 gelijk begonnen met het voorlopig ontwerp en direct daarna met het definitieve ontwerp”, aldus integraal ontwerpmanager Hans Mortier van Comol5. “Het doel was om het definitieve ontwerp binnen een jaar gereed te hebben. Om dat mogelijk te maken, werken ongeveer 130 mensen aan de engineering van het project. Zowel voor het voorlopige als het definitieve ontwerp hebben we gekozen voor integraal ontwerpen, waarbij het civiele ontwerp, het ontwerp van wegen en waterlopen én het ontwerp van alle stekkertjes en lampjes – de tunneltechnische installaties – allemaal simultaan verlopen. Ondertussen hebben we ook de brandtesten voorbereid. Zo hebben we in september al een aantal tunnelsegmenten laten storten, omdat die negentig dagen moeten uitharden voordat ze kunnen worden getest. Met die testen zijn we afgelopen december begonnen.”

“Het civiele ontwerp, het ontwerp van wegen en waterlopen én het ontwerp van de tunneltechnische installaties verlopen simultaan.”

Mortier: “Voor de tunneltechnische installaties hebben we bij deze tunnel gekozen voor een modulaire opbouw. Daarmee bouwen we voort op onze ervaring bij het project Spoorzone Delft. Voor die spoortunnel zijn alle componenten in de fabriek aan elkaar gekoppeld en getest. Vervolgens zijn alle onderdelen weer losgehaald en in de tunnel opnieuw gemonteerd. Nadat dit was gebeurd, is alles nog een keer in situ getest. Het grote voordeel van deze aanpak is dat we alle kinderziektes door de testen in de fabriek er al uit kunnen halen, evenals eventuele procesfouten. Daarmee heb je echter geen garantie dat alles ook in de tunnel goed werkt. Immers, in een andere omgeving kunnen installaties zich anders gedragen. Verder is de kans op fouten juist bij het monteren en aansluiten van alle componenten groot. Om dit soort fouten te voorkomen, bouwen we voor dit project alle componenten in de fabriek in een soort containers. Vervolgens testen we alles in de fabriek, minimaal twee jaar voordat de tunnel opengaat. Daarna brengen we de modules in z’n geheel in de tunnel aan. Om dat mogelijk te maken, bouwen we de dienstgebouwen in eerste instantie zonder dak. Als de modules in de gebouwen zijn geplaatst, brengen we het dak aan en gaan we de tunneltechnische installaties op locatie testen.”

Forse uitdaging
Volgens Mortier is de bouw van de boortunnel vanwege de slappe grond en de hoge grondwaterstanden een forse uitdaging: “We wisten al dat de grondgesteldheid niet best was, maar uit onderzoek en berekeningen blijkt nu dat de grond nog slapper is dan we dachten. De slappe bodem noodzaakt ons bijvoorbeeld om heel vroeg in het bouwproces direct achter de startschacht met zand een forse bouwterp aan te leggen die straks, als we gaan boren, moet zorgen voor voldoende tegendruk. Voor de startschacht zelf passen we diepwanden toe die we tot circa dertig meter beneden maaiveld aanbrengen. Combiwanden zijn hier geen optie, omdat we dan zouden moeten heien, wat veel lawaai en trillingshinder voor de omgeving zou geven. De onderwaterbetonvloer van de schacht verankeren we met GEWI-palen.”

“Om er zeker van te zijn dat we bij de start van het boorproces – als we met de tunnelboormachine (TBM) door de kopse wand van de startschacht gaan – geen problemen met grondwaterlekkages krijgen, passen we een zogeheten bell toe. Dit is een waterdichte constructie binnen de startschacht die net iets groter is dan de TBM zelf. Binnen deze constructie brengen we met de TBM de eerste tunnelringen aan, alsof we al in de grond aan het boren zijn. Pas als de eerste ring binnen de bell waterdicht is ‘afgegrout’ met het staartspleetinjectiesysteem, boren we met de TBM door de frontale diepwand en begint de reis naar de ontvangstschacht.”

De tunnelboormachine van de Sluiskiltunnel. (Foto: COB/Harry Bijl)

Bodemverontreiniging
“Ongeveer 250 meter na de start ligt de volgende uitdaging, de kruising met het Rijn-Schiekanaal”, aldus Mortier. “Uitgaande van conservatieve berekeningen zouden we hier door de slappe bodem en de geringe gronddekking eigenlijk net als bij de startschacht een tijdelijke ophoging moeten aanleggen. Daardoor zou de scheepvaart lange tijd onmogelijk worden. Daarom kiezen we hier voor de observational method: we monitoren het boorproces onder de boorterp bij de startschacht nauwkeurig, terwijl we van een conservatieve terphoogte stapsgewijs overgaan naar een overhoogte die overeenkomt met de gronddekking ter plaatse van de kruising met het Rijn-Schiekanaal. Alleen als we absoluut zeker zijn dat onze verfijnder berekeningen veilig genoeg zijn, boren we onder het kanaal zonder aanvullende maatregelen. Bij de geringste twijfel brengen we echter korven met keien op de bodem van het kanaal aan om extra tegendruk te genereren. Dit levert ook hinder op voor de scheepvaart, maar minder lang omdat we de korven op het laatste moment kunnen plaatsen.”

Nagtegaal: “Verderop gaat de boortunnel onder het landhuis Berbice door en onder de voormalige zilverfabriek van Van Kempen en Begeer. Vanzelfsprekend mogen deze monumentale panden niet beschadigd raken, maar dat is niet heel spannend. Spannender is het boren door de met gechloreerde koolwaterstoffen verontreinigde grond onder de fabriek. Als opdrachtgever vinden wij veiligheid heel belangrijk, ook van het personeel van de TBM, dus we kijken hier intensief met de aannemer mee om te zien of alles goed verloopt.”

“Het risico bij het boren door deze bodemverontreiniging, die circa zeshonderd meter breed is en door de grondwaterstroming langzaam beweegt, is dat onze mensen in aanraking komen met de vluchtige oplosmiddelen”, legt Mortier uit. “Het is daarom heel belangrijk dat we exact weten wanneer we met de boor in de verontreiniging komen. Om dat te bepalen, maken we een fijnmazig meetnet met peilbuizen en brengen we op de boorkop sensoren aan. Verder hebben we bij de keuze van de boortechniek terdege rekening gehouden met de verontreiniging. Zo wilden we de tunnel in eerste instantie aanleggen met een gronddrukbalansschild. Bij deze boortechniek wordt de weggegraven grond via een transportband afgevoerd. Deze transportband hadden we dan volledig moeten overkappen om te voorkomen dat de schadelijke stoffen in de TBM zouden vrijkomen. Dat is een lastige en kostbare klus. Mede daarom hebben we gekozen voor een vloeistofschild, waarbij de grond vermengd met bentoniet via leidingen naar een scheidingsinstallatie wordt getransporteerd.”

“We hebben bij de keuze van de boortechniek terdege rekening gehouden met de bodemverontreiniging.”

Dwarsverbindingen
“De tunnel krijgt twee tunnelbuizen”, vervolgt Mortier. “Om ervoor te zorgen dat weggebruikers bij een calamiteit kunnen vluchten naar de andere tunnelbuis, komen er om de 250 meter dwarsverbindingen tussen de buizen. Om deze verbindingen te maken, bevriezen we de ondergrond tijdelijk met vrieslansen. De verbindingen voeren we breder uit dan gebruikelijk, zodat mensen bij een calamiteit tijdelijk in deze tussenruimte kunnen verblijven totdat de andere buis autovrij is. Immers, je wilt niet dat er bij het vluchten vanwege een calamiteit vervolgens in de ‘veilige buis’ ongelukken gebeuren.”

Nagtegaal vult aan: “Na de boortunnel komt de weg tot aan het nieuwe knooppunt Ommedijk in een verdiepte bak te liggen. Hiervoor is gekozen om het polderlandschap zo min mogelijk te verstoren. De weg krijgt twee keer twee rijstroken zonder vluchtstroken en komt ruim vijf meter beneden maaiveld te liggen. Om lichtoverlast te beperken, komt de wegverlichting onder de rand van de bak. Verder wordt dit deel van de weg grotendeels met dezelfde veiligheidsvoorzieningen uitgerust als de boortunnel, zoals camera’s, een omroepinstallatie, matrixborden en hulppostkasten. Verder krijgt de verdiepte weg aan de kant van het knooppunt Ommedijk net als de tunnel afsluitbomen. Vanwege het ontbreken van vluchtstroken moeten we dit deel van de N434 namelijk kunnen afsluiten om hulpdiensten toegang tot de tunnel te bieden bij een calamiteit.”