Corbulotunnel: unieke oplossing voor serieus probleem

Ruim drie jaar geleden werden de bouwers van de Corbulotunnel geconfronteerd met een lekkage in het laatste deel van de noordelijke tunnelbuis. Hierdoor raakte dit tunneldeel zwaar beschadigd. Toch krijgt het boorteam van aannemerscombinatie Comol5 het voor elkaar om een maand eerder dan gepland de tweede tunnelbuis op te leveren. Nu de tunnel binnenkort opengaat blikken Arjan van der Put en Marijn Brugman terug op wat er gebeurde en hoe het is opgelost.

Het boorteam van aannemerscombinatie COMOL5 is in opperbeste stemming als begin september 2020 na drie en een halve maand, maar liefst een maand eerder dan gepland, het boren van de tweede tunnelbuis van de Corbulotunnel klaar is. De vertraging die was ontstaan bij de aanleg van de eerste buis is daarmee grotendeels weer ingelopen.

In het ontwerp van de tunnel is gekozen voor een zogeheten ‘natte ontvangst’. Water in de ontvangstschacht zorgde voor voldoende tegendruk, op het moment dat de tunnelboormachine door de kopse wand van de ontvangstschacht heen boorde. Brugman: “Nadat het boorteam de staartspleet – de ruimte tussen de opening in deze wand en de tunnelelementen – had gedicht met grout, is het water geleidelijk weggepompt. Hierna bleek dat het afdichten succesvol was: er waren geen lekken en dus tevreden gezichten.”

De volgende stap van het boorteam was om de blind-ringen te verwijderen. Van der Put legt uit: “Dit zijn de tunnelsegmenten, die na de wand van de ontvangstschacht waren aangebracht om de tunnelboormachine de schacht in te schuiven.” Tijdens deze stap is lekkage ontstaan. “De euforische stemming was daardoor ineens verdwenen”, vertelt Van der Put.

Meteen trof het boorteam allerlei maatregelen om de lekkage te stoppen, maar zonder afdoende resultaat. “Toen Marijn en ik kwamen kijken zagen we dat het goed mis was. Dus moesten we opschalen en alle betrokkenen informeren over de ernst van de situatie. Samen met een externe partij hebben we het lek weten te dichten met injecties vanuit de ontvangstschacht en door de tunnelwand heen.”

Zinkgat

De gevolgen van de lekkage waren groot, omdat met het grondwater ook zand was meegevoerd. Brugman: “Over een lengte van ongeveer dertig meter waren de tunnelelementen in de recent gebouwde tunnelbuis vervormd. We zagen verplaatsingen van meer dan tien centimeter tussen naastliggende elementen en verschillende elementen waren gescheurd. Verder was er boven de tunnelbuis een fors zinkgat ontstaan. We waren blij dat de tunnelringen standhielden.”

Om te bepalen waar en hoe de grond was verstoord, zijn sonderingen naast de buis gedaan. “Daarnaast hebben we vanuit de tunnelbuis met zogeheten geofoons, een seismische techniek, de dichtheid van de grond rondom de beschadigde tunnelbuis in kaart gebracht. Uit deze metingen bleek dat er vooral onder de buis en aan de buitenkant van de buis zand was weggespoeld,” vertelt Brugman.

“Gelukkig was er tussen de beide tunnelbuizen, die ter plekke een onderlinge afstand hebben van ongeveer drie meter, nauwelijks grond verdwenen. Dat zagen we ook aan de eerder gebouwde zuidelijke buis, die geen vervormingen toonde.” 

Monitoringsysteem

Nadat het probleem duidelijk was, is een monitoringsysteem aangebracht om eventuele nieuwe vervormingen meteen te kunnen signaleren. Van der Put: “Vervolgens zijn we in nauw overleg met alle betrokken partijen – COMOL5, de provincie Zuid-Holland, de gemeente Leiden en de veiligheidsbeambte – op zoek gegaan naar oplossingen.”

Daarbij stond het team voor drie grote uitdagingen, aldus Van der Put: “Hoe konden we de tunnelboormachine veilig en zonder verdere vervormingen uit de tunnelbuis verwijderen, op welke manier konden we de grond rondom de tunnelbuis weer de benodigde stevigheid geven en hoe konden we zorgen dat de tunnelbuis constructief weer aan alle eisen zou voldoen?”

Brugman vult aan: “Het oorspronkelijke plan voorzag erin dat het boorschild en de vier volgwagens, met elk een gewicht van een paar honderd ton, via de ontvangstschacht ontmanteld zouden worden. Dat durfden we met de beschadigde tunnelbuis niet aan, omdat we niet wisten wat er met de buis zou gebeuren als we de belasting zouden weghalen.”

Dus is besloten om eerst de drie achterste volgwagens – die niet in het beschadigde deel stonden – achteruit door de ruim twee kilometer lange tunnelbuis terug te rijden naar de startschacht. “Vervolgens hebben we de tunnelring die zich in de kopse wand van de ontvangstschacht bevindt, met een soort deuvels gefixeerd aan deze wand. Daarna zijn we de grond direct bij de wand – waar de grootste hoeveelheid zand was weggespoeld – gaan injecteren door de tunnelsegmenten heen.”

Verstevigen

Om het boorschild en de volgwagen daarachter veilig uit de tunnelbuis te krijgen, is vervolgens een soort hulpbrug gemaakt onder de volgwagen. Deze brug bestond uit twee parallelle stalen balken van 46 meter lang, die aan de ene kant op de wand van de ontvangstschacht steunden en aan de andere kant op een stevige tunnelring. Op deze brug is een zogeheten ‘skidding’-systeem gemaakt, waarover de volgwagen de tunnel kon worden uitgeschoven. Vervolgens zijn het boorschild en de wagen in de ontvangstschacht ontmanteld.

Toen de tunnelbuis leeg was, is gestart met het verstevigen van de grond onder de buis. Hiervoor zijn ongeveer om de meter gaten in de tunnelelementen geboord, waarin injectieventielen zijn aangebracht. Via deze ventielen is een groutmengsel geïnjecteerd. Van der Put: “Deze aanpak is nog nooit eerder toegepast en we hebben echt via ‘trial-and-error’ moeten bepalen wat de juiste injectiehoeveelheid was om de omringende grond weer voldoende sterk te maken. Af en toe ging het ook wel eens fout en kwam het groutmengsel via de voegen de tunnelbuis weer in.”

Na het verstevigen van de grond onder de buis is vanaf steigers in de tunnelbuis ook de grond naast de zijwanden geïnjecteerd. Vanwege het delicate karakter van deze klus, duurde dit een paar maanden.

Tunnel in de tunnel

Door de vervorming en beschadiging van de tunnelelementen was het betreffende deel van de tunnelbuis constructief niet meer veilig. “We zijn ervan uitgegaan dat de reststerkte nul was”, vertelt Brugman. “We moesten dus een oplossing bedenken, die zelf volledig voor de gewenste constructieve veiligheid zorgde.”

Gelukkig waren de tunnelbuizen in het ontwerp iets ruimer gedimensioneerd dan nodig. “Daardoor hadden we buiten het profiel van vrije ruimte nog wat ruimte over. Dat bood ons de kans om een stukje nieuwe tunnel te bouwen in de bestaande tunnelbuis. We hebben gekozen voor het aanbrengen van een betonnen ring van dertig centimeter dik.”

Maar voordat dit gedaan kon worden, zijn eerst alle voegen van de tunnelelementen dichtgemaakt om de kans op lekkage te minimaliseren. “Daarna hebben we de elementen opgeruwd voor een betere hechting en voorzien van een waterdichte sealing. Vervolgens hebben we de kabelkoker onder in de tunnelbuis geplaatst en de ruimte ernaast niet aangevuld met zand – zoals we dat in de rest van de tunnel hebben gedaan – maar volgestort met gewapend beton voor extra stevigheid.”

Vervolgens is wapening aangebracht en met een inklapbare tunnelkist de ring gestort. Daarbij zorgen de dilatatievoegen, die om de acht meter zijn aangebracht, ervoor dat de constructie kan blijven bewegen. “Inmiddels monitoren we de nieuwe constructie ruim twee jaar. Uit de metingen blijkt dat de tunnelconstructie volledig voldoet.”