Loading...

De Onderbreking

Duurzaamheid

Duurzaamheid

DBFM contract tweede coentunnel

Den Haag Rotterdamsebaan

Rotterdam kiest voor de verbeelding

Nieuwe kennis naar de praktijk

Afstudeeronderzoek: energie besparen met ondergronds bouwen

Energiereductie bij renovatie Beneluxtunnel

Den Haag, Tramtunnel

Kabels en leidingen bij gebiedsontwikkeling

Zwemmen in een schuilkelder

Kennisbank

Duurzaamheid

Van een ondergrondse constructie die iets kost, naar een ondergrondse constructie die iets oplevert. Dat is in een notendop wat het COB voor ogen heeft bij het thema Duurzaamheid. Het inspiratiedocument Duurzaamheid (juni 2014) biedt een kader dat om verdere uitwerking in de praktijk vraagt. De Rotterdamsebaan was de eerste, wie neemt het stokje over? Hoe gaan we iedere tunnel in Nederland een beetje duurzamer maken?

Het veranderende energielandschap is binnen duurzaamheid een belangrijk element. Het gebruik van duurzame energievormen neemt toe, wat ook gevolgen heeft voor het gebruik van de ondergrond. Participanten van het COB spelen een rol in de transitie naar een duurzame omgeving. Het COB ziet het dan ook als taak om bij te dragen aan kennisontwikkeling op dit gebied. Wat zijn de kansen en risico’s?

'De businesscase is gebaseerd op beschikbaarheidsafspraken'

Binnenkort wordt de Tweede Coentunnel opgeleverd. Dan zal blijken of de DBFM-constructie, die erop neerkomt dat Rijkswaterstaat de tunnel voor 24 jaar leaset, aan de verwachtingen voldoet. Gerard Minten, CEO van de Coentunnel Company: “Het DBFM-concept is goed als je exact weet wat je gaat doen. De investeerders willen weten waar ze aan toe zijn en eisen duidelijkheid.”

De financiële component in de contractvorm vergt een specifieke aanpak. Gerard Minten vervolgt over de noodzaak om investeerders vooraf zo nauwkeurig mogelijk te kunnen vertellen wat het project behelst: “Natuurlijk is het zo dat je ondergronds altijd met onvoorspelbare componenten te maken hebt, maar dat kun je inpassen. Wat je niet kunt doen, is onderweg de spelregels veranderen.”

Een volledig voorspelbaar project leidt tot de vooronderstelling dat DBFM tot optimalisatie en lagere kosten leidt. De eindafrekening kan uiteraard pas over vierentwintig jaar worden gemaakt, maar Gerard Minten noemt al wel de verschillende invloedsfactoren: “De financieringskosten zijn juist hoger, omdat je als marktpartij nooit kunt lenen tegen het rentepercentage dat de overheid krijgt. Daar staat het voordeel tegenover dat de aannemer kan optimaliseren. Die twee aspecten kun je niet zomaar salderen. Verder geeft de financieringscomponent een heel andere dimensie aan een project als de Tweede Coentunnel. De financiers steken er vijf jaar lang geld in, voordat de geldstroom vanuit Rijkswaterstaat gaat lopen. Dat is een belangrijk drukmiddel voor tijdig opleveren. Daarnaast volgt optimalisatie uit de afspraak om te betalen op basis van beschikbaarheid.”

“In het contract zijn boetes opgenomen voor wegafsluitingen, falen van technische systemen en dergelijke. Daarbij hoeft overigens geen sprake te zijn van fysieke afsluiting. Ook ‘virtueel dicht’ kan leiden tot boetes. De beschikbaarheidsafspraken leiden tot het eventueel dubbel uitvoeren van systemen en een sterke focus op kwaliteit van materialen voor de lange termijn. Daar is de businesscase op gebaseerd. De onderaannemer neemt het risico dat hij bouwt voor een vast bedrag. De Special Purpose Company (zie kader) is zoveel mogelijk risicovrij.”

Kwalitatief rendement

Een tweede vooronderstelling is dat de DBFM-aanpak innovatie voedt en leidt tot slimme oplossingen. Dat zet de deelnemende aannemer op voorsprong, omdat hij dergelijke innovaties elders weer toe kan passen. De praktijk blijkt weerbarstiger. Gerard Minten: “Een groot deel van bijvoorbeeld de Tunnelstandaard is gelijktijdig met de bouw van de Coentunnel ontwikkeld. We hebben tijd en ruimte gekregen om zaken samen met Rijlswaterstaat uit te zoeken. Toch blijkt het blijven voldoen aan de contractuele verplichtingen een zwaardere stempel te drukken op innovaties dan de mogelijke verbetering van de concurrentiepositie van deelnemende partijen.”

Slimme oplossingen als gevolg van de DBFM-aanpak doen zich wel degelijk voor. Gerard Minten: “Het denken vanuit zo min mogelijk afsluitingen leidt tot verbeteringen. Zo zijn de tunneltechnische installaties (TTI’s) bij de Tweede Coentunnel geconcentreerd op een aantal goed bereikbare plekken in het middentunnelkanaal en is ledverlichting toegepast om onderhoud te beperken. Ook buiten de tunnel zijn de verkeerstechnische installaties geconcentreerd in de VTI-huisjes langs de weg. Daardoor is slimmer onderhoud mogelijk. Het zijn optimalisaties die nog tijdens het bouwproces zijn doorgevoerd, omdat duidelijk werd dat je het risico op afsluitingen verkleint.”

De verkeerstechnische installaties zijn geconcentreerd in VTI-huisjes langs de weg. (Foto: Coentunnel Company)

Juridificering

De financiële component verhoogt risico’s en daarmee de noodzaak om die risico’s zo veel mogelijk af te dekken. Een DBFM-contract leidt dan ook tot hogere juridische kosten. Gerard Minten geeft aan dat de transactiekosten ongeveer drie procent van de investering bedragen, het dubbele van een contract zonder F-component. “In ons consortium-businessmodel houden we daar rekening mee. Bij consortiumpartner Vinci hebben we bijvoorbeeld een grote concessietak die met tientallen projecten wereldwijd al heel veel ervaring heeft met deze werkwijze. Vanwege dat hoge percentage transactiekosten zijn projecten van 500 miljoen euro voor Vinci zo’n beetje de ondergrens.”

Aannemers

Alhoewel er ook de kritiek is dat DBFM-contracten de keuzevrijheid voor de besteding van overheidsgeld in de toekomst te veel zouden beperken, wordt algemeen aangenomen dat er meer met DBFM-contracten gewerkt zal worden. Reden voor de aannemers van ons consortium om vroeg in te stappen, ervaring op te doen en ervoor te zorgen dat zij een DBFM-project aan hun trackrecord kunnen toevoegen.

Gerard Minten: “De meeste aannemers zullen aangeven dat een DBFM-contract op lange termijn interessant is, omdat je ook het onderhoud hebt. De vraag is wel of alle partijen onderkend hebben waar zij aan begonnen. Het voordeel zit in de herhaling. Je moet vaker DBFM-projecten doen om er voordeel uit te halen. Voor de toekomst verwacht ik een splitsing. Er zal een groep zijn die voor de lange termijn gaat en gelooft in dit concept. Dat zijn de bedrijven die hun organisatie eromheen opbouwen op basis van schaalvoordelen.”

Open!

Inmiddels is de Tweede Coentunnel open voor verkeer. Agmi, ontwerper en installateur van onder meer de (led)verlichting, maakte een leuke video over de aanleg:

https://youtu.be/A5HcXQfd6-0

>> Lees het nieuwsbericht over de nieuwe Tweede Coentunnel

Rotterdamsebaan

De gemeente Den Haag werkt aan een nieuwe verbindingsweg tussen knooppunt Ypenburg (A4/A13) en de Centrumring: de Rotterdamsebaan. Deze weg wordt 3,8 kilometer lang en doorkruist het grondgebied van de gemeenten Leidschendam-Voorburg, Rijswijk en Den Haag. Onderdeel is een geboorde tunnel, de Victory Boogie Woogietunnel, die tweemaal twee rijstroken krijgt en ongeveer 1.860 meter lang wordt.

De Utrechtsebaan is de belangrijkste toegangsweg van Den Haag. Van het verkeer dat de stad dagelijks in- en uitgaat, rijdt veertig procent via deze weg. Dat leidt elke dag tot files die zich vaak uitbreiden naar de omringende snelwegen zoals de A12, A13 en A4. De aangrenzende woonwijken hebben veel last van sluipverkeer. De nieuwe Rotterdamsebaan zorgt ervoor dat de druk op de Utrechtsebaan afneemt en het verkeer zich beter verdeelt. Met de nieuwe weg krijgt het verkeer van en naar Rotterdam, Delft en Ypenburg een alternatief.

Tracé

De Rotterdamsebaan loopt van het knooppunt Ypenburg richting het noorden, kruist met een tunnel het groene gebied de Vlietzone, het water de Vliet en de woonwijk Voorburg-West en komt uit op de Binckhorstlaan. Daar sluit de nieuwe weg bij de Neherkade direct aan op de Centrumring. Het tracé komt grotendeels overeen met de ligging van de tweede toegangsweg die architect Dudok – die na de Tweede Wereldoorlog de leiding had over de wederopbouw van Den Haag – in zijn plannen had opgenomen. De inpassing van de nieuwe verbindingsweg was een complexe opgave. Uiteindelijk heeft de inspraakprocedure ertoe geleid dat het ondergrondse deel van het tracé driehonderd meter langer wordt dan technisch gezien noodzakelijk is. Met de verlenging is de gemeente tegemoetgekomen aan bezwaren van omwonenden en andere belanghebbenden.

Artist impression van de skyline vanuit de Vlietzone. Op het dak van de tunnel zijn de geplande zonnepanelen te zien. (Beeld: Rotterdamsebaan)

Victory Boogie Woogietunnel

De tunnel, die Victory Boogie Woogietunnel gaat heten, wordt geboord. Hiervoor maakt de aannemerscombinatie (zie rechts) gebruik van de tunnelboormachine waarmee eerder de Sluiskiltunnel is aangelegd. De tunnel wordt 1.860 meter lang, waarbij het geboorde deel een lengte heeft van circa 1.640 meter. De twee tunnelbuizen komen op ongeveer vier meter van elkaar te liggen, krijgen een diameter van ruim tien meter en liggen op het diepste punt 29 meter onder de grond. In iedere buis komen twee rijstroken en tussen de buizen komt om de 250 meter een dwarsverbinding.

Duurzame infrastructuur

De Rotterdamsebaan moet hét voorbeeld van duurzame infrastructuur in Nederland worden. De Combinatie Rotterdamsebaan heeft in het ontwerp veel aandacht besteed aan de verschillende duurzaamheidsaspecten, zoals vormgeving en inpassing in het landschap, luchtkwaliteit en energiegebruik. Een goed voorbeeld is de tunnelmond in de Vlietzone. Hier komt over het dienstgebouw en de tunnelmond een grote overkapping die bestaat uit zonnepanelen. De elektriciteit die hiermee wordt opgewekt, zal worden gebruikt in het dienstgebouw. Een ander voorbeeld is het fine dust reduction system, een systeem waarmee vijftig procent van het fijnstof bij de tunnelmonden wordt afgevangen.

Planning

In 2014 is de gemeente gestart met het bouwrijp maken van het tracé en in 2015 is een aantal wegen in de Binckhorst opnieuw ingericht. Eind 2015 is de aanbesteding afgerond en is de opdracht, in de vorm van een design-, built- en maintenancecontract met vijftien jaar onderhoud, gegund aan de Combinatie Rotterdamsebaan. In 2016 heeft de gemeente de laatste voorbereidende werkzaamheden afgerond, waarna de aannemerscombinatie van start kon met het inrichten van de werkterreinen in de Vlietzone, de Binckhorst en het knooppunt Ypenburg.

Het boren van de Victory Boogie Woogietunnel startte half januari 2018. Vanuit de startschacht op het werkterrein in de Vlietzone graaft tunnelboormachine Catharina-Amalia haar weg naar de Binckhorst. Naar verwachting komt ze daar in juni 2018 aan. Vervolgens wordt de machine gedemonteerd en teruggebracht naar de Vlietzone. Nadat de machine weer is opgebouwd, start het boren van de tweede tunnelbuis. De opening van de Rotterdamsebaan staat gepland voor 1 juli 2020.

Voorbereiding

Om onder de grond alvast ruimte te maken voor de tunnel van de Rotterdamsebaan, moesten grote stroomkabels verlegd worden. De gemeente Den Haag maakte een video over deze indrukwekkende klus. Over een afstand van liefst een kilometer werd tot vijfendertig meter diep onder de grond een gestuurde boring uitgevoerd.

Rotterdam kiest voor de verbeelding

Dromen is een woord dat regelmatig terugkomt in een gesprek met Ignace van Campenhout, Kees de Vette en Petra van der Lugt van Ingenieursbureau Rotterdam. Zij werken al langer aan het zichtbaar maken van de ondergrond en het betrekken van die ondergrond bij ruimtelijke ontwikkelingen in de stad. Nu hebben zij hun pijlen ook gericht op bestuurders en jongeren.

Bijna drie jaar geleden presenteerde Ignace van Campenhout tijdens het COB-congres al de ‘stoplichtenkaart’; een eenvoudige hulpmiddel dat planontwikkelaars in een oogopslag laat zien waar je makkelijk iets in de ondergrond kunt doen en waar je zeker voor hoge kosten komt te staan. Er werd ook een begrippenkader ontwikkeld, waarbij begrippen uit respectievelijk de planologie en de ondergrond in een matrix tegen elkaar worden afgezet.

Anno 2013 zijn het nut en het belang van deze aanpak in de praktijk aangetoond. Met de stoplichtenkaart en wat daarna volgde heeft de ondergrond steviger op de kaart gezet. Ignace van Campenhout: “In de matrix wordt duidelijk waar de belangen van de verschillende disciplines elkaar versterken en waar ze elkaar juist in de weg zitten. Afstemming is niet voor elke postzegel noodzakelijk. Maar waar afstemming aan de orde is, gebruiken we dit systeem. Dat is als verplichting vastgelegd. We maken er nu ook gebruik van bij de ontwikkeling van de projecten Stadshavens, Central District, het Masterplan Ondergrond Binnenstad en Hart van Zuid.”

Verleiden

Een en ander was onderdeel van een bewustwordingsproces dat al in 2005 door het toenmalige ministerie van VROM werd aangeslingerd met het programma Ruimtelijke Ordening Ondergrond. Samen met Utrecht, Enschede en Arnhem nam Rotterdam het voortouw om de ondergrond zichtbaar te maken en inzicht te geven in kosten en baten. Ignace van Campenhout: “Dat was voor ons het startpunt om integraal naar de ondergrond te gaan kijken. De primaire vraag luidde toen: ‘Hoe kunnen we gebiedsontwikkelaars verleiden om de beschikbare informatie over de ondergrond vroegtijdig te gaan gebruiken?’ We organiseerden sessies met kaarten met levende legenda’s. En we zijn er na aanvankelijke scepsis daadwerkelijk in geslaagd plannenmakers te verleiden. Maar er kwamen ook andere zaken naar boven, waardoor we ons realiseerden dat het onvoldoende meewegen van de ondergrond in besluitvorming een communicatieprobleem is.”

“We kwamen tot de conclusie dat we eerder in het proces moesten instappen. Daaruit is de serious game ontstaan; een 3D-omgeving voor bestuurders. Daarmee kunnen we eenvoudig laten zien welke keuzes er zijn. Er zit een rekenmodel achter. Als je iets aanpast, zie je meteen de consequenties daarvan. De basis is een 3D-model met alle functies, vergelijkbaar met de SKB-BodemTool, waar een gameschil omheen is gebouwd. In de uitvoering is samengewerkt met TNO, Deltares, Ambient, Tygron en het COB. In het voorjaar van 2013 zijn we daadwerkelijk begonnen met het bouwen van de serious game. We verwachten dat een en ander medio 2014 is afgerond.”

“Bestuurders overtuigen is al een stap verder terug in het proces. Maar we wilden verder. Naar middelbare scholen. Naar het moment voordat bestuurders bestuurders worden. Als je medestanders wilt, moet je ervoor zorgen dat mensen goed zijn voorgelicht. De verbeelding is de basis. We willen ze laten dromen. Net als een architect met een droom kan overtuigen om een toren op Zuid te bouwen, willen wij mensen naar de mogelijkheden van de ondergrond laten kijken. Steeds weer samen kijken naar wat er mogelijk is.”

GeoWeek

Het programma voor het benaderen van jongeren staat nog in de kinderschoenen, maar er zijn al wel veelbelovende initiatieven ontwikkeld. Zo werd in april 2013 in het kader van de GeoWeek een rondleiding samengesteld.

Het Koninklijk Nederlands Aardrijkskundig Genootschap (KNAG) heeft samen met een veertigtal organisaties de GeoWeek opgezet om binnen het vak aardrijkskunde praktisch aan te sluiten bij de huidige maatschappelijke en economische ontwikkelingen. (Foto: Peter Dorsman)

Leerlingen van het Develstein College uit Zwijndrecht en hun leerkracht aardrijkskunde verkenden het centrum van Rotterdam en stonden stil bij archeologie en ondergrondse bouwwerken en infrastructuur. Vooraf klassikaal opgestelde vragen over grondstoffen, aardbevingen, vervuiling, kabels en leidingen, verzakkingen en nog veel meer werden tijdens de rondleiding beantwoord. Aardrijkskundedocent Willy Diekerhof: “Wij hebben het als heel bijzonder ervaren om een educatief uitje op deze manier aan te pakken. De jongeren vonden het een leerzame en leuke middag.”

Ignace van Campenhout: “We hebben de verbinding tussen de ondergrond en de bovengrond kunnen maken en aan de hand van oude foto’s een vergelijking tussen het oude en het nieuwe Rotterdam kunnen bieden. De handout bood de mogelijkheid om de relatie tussen het kaartmateriaal en de realiteit te leggen. Activiteiten als deze rondleiding passen in het kennis- en innovatiebudget van Ingenieursbureau Rotterdam. We willen de ondergrond en de waarde ervan voor de stad zichtbaar maken. Daar blijven we aan werken. We denken over een fietsroute waarin we ook de ondergronds app verwerken, en we bieden via het COB het lesmateriaal aan in lespakket dat nu wordt ontwikkeld.”

Hoe zorg je ervoor dat nieuwe kennis landt in de praktijk?

Vanuit het bedrijfsleven was prof. dr. ir. Timo Heimovaara intensief betrokken bij het TRIASonderzoek naar in-situ bodemsaneringstechnieken. Inmiddels is hij hoogleraar Geo-environmental Engineering aan de TU Delft en onderzoekt hij hoe natuurlijke processen actief kunnen worden ingezet voor het oplossen van geotechnische en civieltechnische vraagstukken. Een gesprek over zijn ervaringen en plannen met kennisontwikkeling en markttoepassing.

“Ik geloof niet dat er een standaardaanpak is die garandeert dat nieuw ontwikkelde kennis en technologie ook daadwerkelijk wordt toegepast”, stelt Heimovaara. “Een succesvolle stap van kennis naar markttoepassing vraagt in ieder geval de betrokkenheid van verschillende disciplines, zoals technici, bedrijfskundigen en mensen met marktkennis. Daarnaast zijn er probleembezitters nodig. Verder is het belangrijk dat de juiste persoon op het juiste moment zijn verantwoordelijkheid neemt. Los daarvan zijn er algemene factoren. Hoe worden projecten bijvoorbeeld aanbesteed? Als dat gebeurt via dichtgespijkerde bestekken is er weinig stimulans voor aanbiedende partijen om met slimme oplossingen te komen. En dat geldt ook als opdrachtgevers aanbiedingen uitsluitend op prijs beoordelen of alleen bewezen technieken accepteren. Een andere belangrijke factor is de cultuur binnen organisaties. Investeren ze in kennisontwikkeling om de eigen concurrentiekracht te vergroten en nieuwe markten te ontwikkelen of denkt het management ‘onze aanpak werkt al jaren goed, dus waarom zouden we het anders gaan doen’?”

In-situ technieken

Na zijn promotieonderzoek en een postdocfunctie ging Heimovaara werken bij ingenieursbureau IWACO. Als milieuconsultant hield hij zich daar vooral bezig met in-situ bodemsaneringen en bodembeleid. Heimovaara: “De aanpak van bodemverontreinigingen stond in die tijd volop in de belangstelling. Vrij snel na de sanering van de woonwijk in Lekkerkerk werd duidelijk dat het volledig verwijderen van alle verontreinigingen niet haalbaar was en dat met biologische in-situ technieken ook goede resultaten mogelijk waren.”

“Toen we met in-situ saneringen begonnen, werd er in eerste instantie geen onderzoek gedaan naar de werking van deze technieken en de onderliggende processen. Na verloop van tijd kwamen allerlei kennisleemten in beeld en startte het TRIAS-onderzoeksprogramma, waarbinnen SKB, NWO en Delft Cluster samenwerkten met marktpartijen. Het programma telde twaalf vraaggestuurde onderzoeksprojecten, die grotendeels door PhD-studenten en postdocs werden uitgevoerd. Zelf heb ik toentertijd vanuit het ingenieursbureau, en later als expert bij een bodemsaneerder, vier of vijf van die promotieonderzoeken begeleid. Een belangrijke uitkomst was dat de theorie en de resultaten in het laboratorium vaak niet overeenkomen met de resultaten in het veld, en dat je voor goede praktijkresultaten al metend en monitorend je saneringssysteem moet ontwerpen en dimensioneren. Een uitkomst die volgens mij voor veel ingrepen in de bodem geldt.”

Praktijkrelevantie

“De TRIAS-onderzoeken waren op een aantal punten zeer succesvol. Door de betrokkenheid van bedrijven bij het onderzoek was er voortdurend oog voor de praktijkrelevantie. Het onderzoek leverde waardevolle inzichten op voor marktpartijen en maakte duidelijk wat wel en niet belangrijk was. Daarnaast kregen de betrokken bedrijven zicht op goede onderzoekers. Dat vonden we waardevol, want ons idee was dat een deel van de PhD-studenten na afloop in dienst zou treden bij de betrokken bedrijven. Op die manier zou de nieuwe hoogwaardige kennis daar een plek krijgen. Dat bleek niet zo te gaan. De meeste PhD-studenten waren buitenlanders en vertrokken na hun promotie weer.”

“Naar aanleiding van die ervaring ben ik gaan nadenken over de optimale opzet van vraaggestuurde onderzoeksprogramma’s. Volgens mij is dat een opzet waarbij wetenschap en marktpartijen samenwerken, onder meer om te zorgen dat de uitkomsten van theoretisch en fundamenteel onderzoek worden vertaald naar de bedrijfspraktijk. Verder zou het volgens mij ideaal zijn om de PhD-studenten die het onderzoek uitvoeren een vijfjarig contract te geven, waarbij ze vier jaar onderzoek doen en vervolgens een jaar bij een van de bedrijven werken om de nieuw ontwikkelde kennis in de praktijk toe te passen. Tot nu toe is het me niet gelukt om een onderzoeksprogramma op deze manier vorm te geven.”

Van 1995 tot 2015 is er vanuit SKB onderzoek gedaan naar bodem en ondergrond. De resultaten van het programma zijn te vinden in een uitgebreid online eindverslag. (Beeld: www.skbodem.nl)

Bodembacteriën

Na ruim tien jaar in het bedrijfsleven te hebben gewerkt, keerde Heimovaara in 2007 terug naar de academische wereld. In dat jaar begint hij als universitair hoofddocent Duurzame bodemsysteemdiensten bij de afdeling Geo-Engineering van de TU Delft, vijf jaar later wordt hij daar hoogleraar. “In 2011 zijn we gestart met het zogeheten BioGeoCivil-onderzoeksprogramma met ondersteuning vanuit STW. Binnen dit programma onderzoeken we onder meer hoe we bodembacteriën gericht kunnen inzetten voor het oplossen van geotechnische en civieltechnische vraagstukken. De bekendste techniek is waarschijnlijk biogrout, een techniek om zandige bodems te verstevigen. Daarnaast kijken we naar allerlei andere processen en technieken. We bestuderen bijvoorbeeld hoe we met micro-organismen de corrosie van stalen elementen in de bodem kunnen minimaliseren, doen onderzoek naar het verduurzamen van vuilstortplaatsen en onderzoeken hoe we biofilms kunnen gebruiken om de aantasting van hout te voorkomen.”

“Binnen BioGeoCivil werken we samen met allerlei andere kennispartijen. Bij de start van het onderzoeksprogramma was mijn hoofddoel om de verschillende ‘werelden’ bij elkaar te brengen en samen een nieuw onderzoeksdomein te ontwikkelen. Eventuele praktijktoepassingen stonden nog laag op mijn prioriteitenlijstje. Toen ik vorig jaar door verschillende marktpartijen werd benaderd met vragen over het minder doorlatend maken van zandpakketten, was ik dan ook aangenaam verrast. Heijmans en Movares vroegen bijvoorbeeld of we een zandlaag onder een dijk minder permeabel kunnen maken en het hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard of we de bodem van een zwemplas waterdichter kunnen maken, zodat de waterkwaliteit op de lange duur kan worden gewaarborgd. En ook Tauw en de gemeente Rotterdam klopten met vergelijkbare vragen bij ons aan.”

Lees meer over de Waterontspanner (zie kader hiernaast) in het artikel Slimme oplossing voor instabiele rivierdijk van Heijmans en De oplossing voor de beperking van wateroverlast van Movares. (Beeld: via movares.nl)

Ondoorlatende laag

“Ik vind het een positieve ontwikkeling dat deze organisaties bereid zijn om zelf in kennisontwikkeling te investeren, dat ze inzien dat de innovaties die wij ontwikkelen passen bij hun ambities. Het lastige met nieuwe technologie is vaak dat marktpartijen haar pas willen toepassen als ze zich bewezen heeft in de praktijk. Als je dit combineert met het gegeven dat onderzoekers in het laboratorium heel moeilijk kunnen bepalen hoe je een nieuwe technologie in het veld moet dimensioneren, heb je een klassiek kip-of-eiprobleem. Daarom ben ik blij dat Heijmans, Movares en Waterschap Rivierenland willen meedoen aan een pilot (zie kader).”

“Nu ik weet dat er bedrijven en organisaties zijn die zelf willen investeren in kennisontwikkeling, probeer ik samen met bedrijven zoals Tauw en het ministerie van Infrastructuur en Milieu een groter onderzoeksproject van de grond te krijgen. Als we alle budgetten bij elkaar leggen, moet het met een bijdrage van twintig tot vijfentwintig procent van de overheid lukken om de ontwikkelde kennis generiek toepasbaar te maken, projectoverschrijdend, precompetitief onderzoek te doen en bijvoorbeeld alle meetdata met elkaar te delen. Verder wil ik proberen om binnen KIBO, het Kennis- en Innovatieprogramma Bodem en Ondergrond van het ministerie van IenM, een businesscase in-situ permeabiliteitsbeïnvloeding onder te brengen. Via al deze sporen moet het lukken om de nieuwe kennis straks echt te laten landen.”

Potentiële energiebesparing van ondergronds bouwen

Energiebesparing is een hot topic in de gebouwde omgeving; de bovengrondse gebouwde omgeving tenminste. Bij ondergrondse constructies wordt het energie-aspect vaak niet meegenomen. De ruimtedruk in steden neemt toe en daarmee ook de aantrekkelijkheid om ondergronds te bouwen. Ivana Pieters deed voor haar afstuderen aan de Universiteit Utrecht onderzoek naar de potentiële energiebesparing van ondergronds bouwen.

In Pieters’ masteropleiding Sustainable Development komen CO2-emissiereductie en energiebesparing uitgebreid aan bod. In haar zoektocht naar nieuwe uitdagingen kwam ze mede dankzij Deltares in aanraking met de ondergrond. Op dit gebied was nog niet veel onderzoek verricht, wat Pieters een mooie kans bood. Haar afstudeeronderzoek om potentiële energiebesparingen van ondergronds bouwen inzichtelijk te maken, draagt bij aan een promotieonderzoek gericht op duurzaam gebruik van de ondergrond in een stedelijke omgeving.

In de bouw- en infrastructuursector staan energy- en resource-efficiency hoog op de agenda. Bodemenergiesystemen krijgen bijvoorbeeld volop aandacht. Hoe zit het echter met energie-efficiëntie van ondergronds ruimtegebruik? Is het mogelijk om de veronderstelde energiebesparing – vanwege de constante heersende bodemtemperatuur – te onderbouwen en kwantificeren? Dit energiecomponent is één van de schakels die meetellen in de duurzaamheidsafweging waartoe het promotieonderzoek moet leiden.

Drie variabelen

De aanleiding voor het onderzoek is het gegeven dat de ondergrond een buffer vormt voor warmte. Bovendien is de temperatuur ondergronds veel constanter dan bovengronds. De ondergrondse temperatuur ligt rond het langjarige bovengrondse gemiddelde, in Nederland is dit zo’n 10°C. Hoe dieper onder het maaiveld, des te stabieler de temperatuur. Dit gegeven leverde dan ook de eerste van de drie meest belangrijke variabelen in het onderzoek, namelijk diepte.

Daarnaast is het de vraag wat voor gebouwen er ondergronds geplaatst kunnen worden. In andere werelddelen zijn er ondergrondse gebouwen met uiteenlopende functies. Verblijfruimtes zoals kantoren of winkels aan de ene kant, maar ook gebouwen die bovengronds veel ruimte innemen en in de regel niet als mooi worden beschouwd, zoals parkeergarages. Vanuit energetische context leidt een verschil in gebouwfunctie tot verschillende binnentemperaturen: de tweede variabele.

Om de potentiële energiebesparing te bepalen, werd de bovengrondse situatie vergeleken met de ondergrondse situatie. Bovengronds moeten gebouwen aan allerlei eisen voldoen die zijn vastgelegd in het Bouwbesluit. Zo kent men de EPC-waarde die de energieprestatie van een gebouw weerspiegeld en deze eis wordt steeds strenger. Daarom is de derde variabele, bouwmaterialen, hierop gebaseerd. Pieters heeft drie verschillende typen bouwschillen gedefinieerd waarmee de ondergrondse constructies werden vergeleken.

Resultaten

Het vergelijkingsproces van alle variabelen werd gesimuleerd over een tijdperiode van vijf jaar. De berekeningen laten namelijk zien dat het instellen van een evenwicht tussen het gebouw en zijn omgeving een aantal jaren vergt en dat de energiebesparing niet simpelweg in een percentage uitgedrukt kan worden zonder de samenhang tussen de variabelen en de tijd daarin mee te nemen.

De grafiek laat zien dat – bij deze combinatie van variabelen – bij woonkamertemperatuur in vijf jaar tijd een energiebesparing van twintig procent mogelijk is. (Beeld: Ivana Pieters)

De resultaten duiden erop dat vanuit een energetisch perspectief bezien het onder specifi eke omstandigheden voordeel kan hebben om ondergronds te bouwen. In gebouwen waar een binnentemperatuur van 11°C gewenst is, kan in alle gevallen substantieel op energie worden bespaard. Energiebesparing is het lastigst in gebouwen met woonkamertemperatuur. Gebouwen met een koelfunctie liggen wat betreft besparingspotentieel tussen deze twee uitersten in. Verschillen in diepte blijken een kleinere invloed te hebben dan verschillen in bouwmateriaal en binnentemperatuur. Dat is een prettige bijkomstigheid, omdat dieper bouwen hogere kosten met zich meebrengt.

De uitkomsten van het onderzoek openen perspectieven voor een nadere afweging van het ondergronds brengen van specifi eke gebruiksfuncties bij bepaalde klimaatomstandigheden. De vraag doet zich dan voor hoe consistent het huidige beleid is ten aanzien van het handhaven van een thermische balans in de ondergrond. Voor WKO is er bijvoorbeeld al regelgeving voor de thermische effecten op de (ondergrondse) omgeving. Voor ondergrondse gebouwen met gebruiksfuncties is deze er nog niet. Hiervoor zal onderzocht moeten worden wat voor effect verschillende gebouwen met verschillende functies (in de toekomst) op de bodemtemperatuur kunnen hebben.

Energiereductie bij renovatie Beneluxtunnel

Rijkswaterstaat heeft de renovatie van de Beneluxtunnel aangegrepen om de tunnel te verduurzamen. Met relatief eenvoudige maatregelen, zoals nieuwe ledverlichting en een energiezuinige noodstroomvoorziening, is het energiegebruik met ongeveer een kwart verlaagd. Volgens technisch manager Johan Naber van Rijkswaterstaat is dit pas het begin en kan er in tunnels nog veel meer energie worden bespaard.

Vanaf de eerste plannen was er de ambitie om de renovatie van de Beneluxtunnel te benutten voor een verduurzamingsslag, stelt Naber: “Toen we in 2013 werkten aan de contractbeschrijvingen zijn we gelijk gaan kijken naar duurzaamheid. Tunnels zijn energieslurpers, en de Beneluxtunnel stond in de top-3 van de Rijkswaterstaattunnels met een hoog verbruik. Het jaarlijkse elektriciteitsverbruik bedroeg 3,5 miljoen kWh, wat overeenkomt met het verbruik van ruim duizend huishoudens. In de contracteisen hebben we daarom opgenomen dat alle verouderde installaties moesten worden vervangen door de meest energiezuinige. De aannemer heeft zich hier ook echt op gericht, waardoor we veel hebben bereikt.”

“De renovatie van de Beneluxtunnel is inmiddels bijna afgerond”, aldus Naber. “We hebben een groot aantal installaties vervangen, zoals de camerasystemen, het omroepsysteem, het C2000- en radiosysteem en het systeem voor stilstanddetectie. Ook hebben we softwarewijzigingen doorgevoerd en bijvoorbeeld de calamiteitenknop aangepast om ervoor te zorgen dat onze tunnels inclusief de bediening er steeds meer hetzelfde uitzien en op dezelfde manier werken. Verder hebben we de verlichting en de accu-noodstroomvoorziening vervangen. De nieuwe installaties hebben we grotendeels opgebouwd naast de oude. Alleen de verlichting hebben we in een keer moeten vervangen.”

Minder hinder

Omgevingsmanager Daisy Hofmans vult aan: “De werkzaamheden waarvoor we rijstroken moesten afsluiten, hebben we ’s nachts uitgevoerd om zo min mogelijk verkeershinder te veroorzaken. Meestal hebben we per rijrichting één van de twee tunnelbuizen dichtgedaan, zodat het verkeer de tunnel kon blijven gebruiken. Daarnaast hebben we de tunnel een paar keer een weekend afgesloten. Natuurlijk hebben automobilisten last gehad van die afsluitingen, maar door het parallelle bouwen hebben we de tunnel niet langdurig dicht hoeven te doen. Immers, we konden met de oude installaties alles blijven bedienen, terwijl we de nieuwe aanbrachten en testten.”

“Natuurlijk hebben automobilisten last gehad van die afsluitingen, maar door het parallelle bouwen hebben we de tunnel niet langdurig dicht hoeven te doen.”

De renovatiewerkzaamheden zijn in korte tijd uitgevoerd. Dat was onder meer nodig vanwege de aankomende renovatie van de Maastunnel en het besef dat het geen optie was dat beide tunnels tegelijkertijd dicht zouden zijn. In september 2016 is de installateur gestart met het opbouwen van de nieuwe installaties. Rond de jaarwisseling waren ze gereed voor ingebruikname en in januari zijn ze uitgebreid getest. Parallel daaraan is de gewijzigde software in een testsysteem uitvoerig beproefd. Vervolgens zijn in februari de nieuwe installaties en de software in het testsysteem aan elkaar gekoppeld en in de tunnel getest, terwijl het verkeer gewoon gebruik kon blijven maken van de tunnel. Toen alles goed bleek te werken, zijn in de nachten van het weekend van 17 tot 20 maart alle oude installaties afgeschakeld en de nieuwe installaties en software in gebruik genomen. Vervolgens is in één nacht de veilige werking van de tunnel als geheel getest. Daarna zijn in april alle oude installaties en kabels verwijderd.

Dimmen

Naber: “Een grote besparing hebben we bereikt met de nieuwe noodstroomvoorziening. Het systeem bestaat uit acht deelsystemen. In de oude situatie verbruikten die elk jaarlijks 40.000 kWh aan elektriciteit en nu nog maar 1.200 kWh per jaar. Daarmee besparen we dus ruim 310.000 kWh per jaar. De grootste klapper hebben we echter gemaakt met de verlichting. Alle gasontladingslampen hebben we vervangen door ledlampen. Dat zorgt voor een jaarlijkse elektriciteitsbesparing van circa 600.000 kWh. En ik ben ervan overtuigd dat we met de nieuwe ledverlichting nog veel meer kunnen besparen. Bij het verlichtingsontwerp zijn we uitgegaan van de Richtlijn Tunnelverlichting van de Nederlandse Stichting voor Verlichtingskunde (NSVV). Deze richtlijn schrijft het minimale aantal lumen voor, gebaseerd op lagedruk-natriumlampen. Deze lampen hebben een beperkt lichtspectrum en geven het kenmerkende geelachtige licht. Ledlampen hebben een veel breder spectrum en het licht ervan wordt vaak als fel ervaren. Daardoor zijn we gaan nadenken of het niet een tandje minder kan, door de verlichting te dimmen.”

Nieuwe ingangsverlichting van de Beneluxtunnel op 100% tijdens werkzaamheden. (Foto: Johan Naber)

“De renovatie van de Velsertunnel hebben we benut om een eerste proef te doen. Deze tunnel is net als de Beneluxtunnel voorzien van dimbare ledverlichting. Voor de proef hebben we een panel met lichtexperts en leken door de tunnel laten rijden, bij verschillende lichtstanden. Dat hebben we gedaan aan het einde van de renovatie, toen de tunnel nog gesloten was voor het verkeer. Uit dit simpele experiment blijkt dat de deelnemers het niet merkten als we het licht dimden tot een niveau van zeventig procent van het voorgeschreven niveau. Als we het lichtniveau met meer dan vijftig procent terugdraaiden, werd het door iedereen opgemerkt. De deelnemers gaven aan dan nog genoeg te kunnen zien om de weg te volgen, maar voorwerpen op de weg niet meer goed te kunnen waarnemen. Dat geeft aan dat het gewenste verlichtingsniveau een ondergrens heeft.”

Verkeersveiligheid

Hofmans: “Als vervolg op deze proef willen we in de Beneluxtunnel een gedegen onderzoek gaan doen. Daarvoor schakelen we onderzoekers in op het gebied van waarneming, die gespecialiseerd zijn in de oogfysica en het effect van de lichtintensiteit en lichtkleur op het waarnemingsvermogen van automobilisten. We werken samen met de tunnelbeheerder en het Steunpunt Tunnelveiligheid. Verder willen we de hulpdiensten, lichtexperts van de NSVV en de leverancier van de verlichting bij het onderzoek inschakelen. Ook wil ik graag weggebruikers bij het onderzoek betrekken. Mogelijk kunnen we het verlichtingsniveau in de tunnelbuizen waar geen vrachtverkeer doorheen mag, gaan variëren en weggebruikers uitnodigen om hun bevindingen aan ons door te geven.” Naber: “Met dit onderzoek hopen we te kunnen aantonen dat een lager verlichtingsniveau bij toepassing van ledverlichting geen nadelig effect heeft op de verkeersveiligheid.”

Daglichtrooster

“Op dit moment neemt verlichting in tunnels minstens de helft van het elektriciteitsverbruik voor zijn rekening, waarvan weer de helft als gevolg van de ingangsverlichting”, vertelt Naber. “Die verlichting is vooral overdag belangrijk. Als de zon fel schijnt, wil je voorkomen dat weggebruikers een zwart gat in rijden door te zorgen voor een geleidelijke overgang. Daarvoor zijn bij de tunnelingang veel lampen nodig. Als je met slimme maatregelen op deze verlichting kunt besparen, dan levert dat veel op. Nu werken we met acht verschillende lichtstanden in de tunnel, waarbij de nachtstand de minste energie vraagt en de dagstand bij felle zon de meeste. Als we beter weten welk verlichtingsniveau minimaal nodig is om veilig te tunnel in te rijden, kunnen we ook de ingangsverlichting nauwkeuriger en dynamischer regelen. Overigens is de meest energiezuinige optie een zogeheten daglichtrooster, een soort pergola boven de tunnelingang die zorgt voor een geleidelijke afname van het daglicht. Zo’n rooster vergt echter hoge investeringen.”

“Als we beter weten welk verlichtingsniveau minimaal nodig is om veilig te tunnel in te rijden, kunnen we ook de ingangsverlichting nauwkeuriger en dynamischer regelen.”

Volgens Naber kunnen de energiereducerende maatregelen die bij de Beneluxtunnel zijn toegepast, zonder problemen gebruikt worden bij andere tunnels: “We hebben deze keer gekozen voor maatregelen die eenvoudig passen binnen de huidige regelgeving, zoals de Landelijke Tunnelstandaard. Een volgende stap is bekijken in hoeverre regelgeving kan worden aangepast om verdere energiebesparing mogelijk te maken. Ons onderzoek naar het dimmen van de ledverlichting en het aanpassen van de Richtlijn Tunnelverlichting is daar een goed voorbeeld van. Natuurlijk staat hierbij voorop dat de verkeersveiligheid niet in het geding komt.”

Energierondje

“Daarnaast zijn er vaak nog allerlei andere besparingsmogelijkheden”, zegt Naber. “Bij de Beneluxtunnel heb ik bijvoorbeeld onlangs een ‘energierondje’ gemaakt, waarbij ik heb gekeken naar simpele besparingsopties. Die blijken er nog legio te zijn. Het toegangsgebouw voor fietsers en voetgangers baadt bijvoorbeeld in een zee van licht en in het middentunnelkanaal brandt de verlichting altijd. Verder zag ik dat de verschillende klimaatinstallaties niet optimaal op elkaar zijn afgestemd. Deze opties en de maatregelen die we nu al hebben genomen, laten zien dat er veel kan als je een beetje je best doet. En ik ben ervan overtuigd dat er nog veel meer kan als je echt de schouders er onder zet!”

Tramtunnel

In 1996 begon de bouw van het Souterrain in Den Haag, een 1.250 meter lange tramtunnel onder de Grote Marktstraat met twee ondergrondse stations en tussen deze stations een 600 meter lange ondergrondse parkeergarage met twee parkeerlagen.

Volgens de planning zou het project voor het jaar 2000 gereed zijn, maar door grondwaterproblemen kwam het project ruim twee jaar stil te liggen en moest voor de afbouw gebruik worden gemaakt van een speciale bouwtechniek. Uiteindelijk werd de tunnel in 2004 in gebruik genomen. Sindsdien wordt hij gebruikt voor diverse tramlijnen en inmiddels ook door RandstadRail.

Tot de bouw van de tunnel werd besloten om het bovengrondse winkelgebied leefbaar en goed bereikbaar te houden. Dat is ondanks de problemen tijdens de bouw uitstekend gelukt. De drukke Grote Marktstraat is veranderd in een rustige, chique winkelpromenade en de ruim dertig trams per uur vervoeren dagelijks duizenden bezoekers naar en van de ondergrondse stations Spui en Grote Markt.

De Haagse tramtunnel, ook wel het Souterrain genoemd. (Foto: Flickr/Marco Raaphorst)

Bouwmethode

De tunnel is gebouwd volgens de wanden-dakmethode om overlast op maaiveld zoveel mogelijk te voorkomen. De wanden bestaan voor het grootste deel uit diepwanden en alleen ter plaatse van de Kalverstraat uit stalen damwanden. Op de meeste plaatsen staan de wanden zeer dicht op de bestaande bebouwing, die voornamelijk op staal is gefundeerd.

Over het grootste deel van het tracé bedraagt de afstand tussen de wanden ongeveer 15 meter, alleen ter plaatse van de stations staan ze circa 25 meter uit elkaar. Op de plekken waar de tunnel 15 meter breed is, is de bouwput aan de onderzijde voorzien van een groutboog, die bestaat uit korte elkaar overlappende jetgroutkolommen in de vorm van een afgevlakte ‘U’. De jetgroutboog is aangebracht om het grondwater tegen te houden en om de verticale kracht op de bouwputbodem door de opwaartse waterdruk naar de wanden te leiden. Verder functioneerde de boog tijdens de bouw als stempel voor de wanden. Hiervoor was het nodig dat de boog zo hoog mogelijk in de grond zat, zodat de stempelfunctie optimaal was en de wanden zo min mogelijk zouden vervormen. Het toepassen van een groutboog voor deze drie functies was nieuw.

Ter plaatse van de stations was de bouwput te breed om een groutboog te kunnen toepassen. Hier is gebruik gemaakt van een gellaag voor de verticale stabiliteit en het tegenhouden van het grondwater. Deze oplossing was in ons land al diverse keren met succes toegepast.

Groutboog niet waterdicht

De bouw startte in maart 1996. Het aanbrengen van de diepwanden en damwanden verliep vrijwel zonder verzakkingen van de nabijgelegen bebouwing. Toen het dak was aangebracht werd begonnen met het ontgraven van de bouwput. In februari 1998 was de bouwput op de Kalvermarkt bijna volledig ontgraven, toen er via wellen grondwater omhoog kwam. De groutboog bleek niet waterdicht. Er werd nog geprobeerd om de wellen te dichten met injecties en het aanbrengen van geotextiel en ‘big bags’ als ballast, maar dit bleek niet te werken. Nadat er naast de damwand een gat in de straat ontstond door weggespoeld zand, werd besloten om de lekkage te stoppen door de bouwput onder water te zetten. Hierdoor kwam de bouw stil te liggen.

Deze situatie duurde uiteindelijke ruim twee jaar. In deze periode werd beoordeeld of de lekkage aan de Kalvermarkt een incident was of dat de onbeheersbare welvorming inherent was aan de in het bestek voorgeschreven bouwmethode met de groutboog. Uit een faalkansanalyse bleek dat de kans om meer lekken in de groutboog groot was en dat het weggraven van grond boven een lekke groutboog alleen veilig is als er voldoende grond achterblijft op de boog. Bij de tramtunnel was een dergelijke gronddekking niet haalbaar, omdat de grond op sommige plekken vrijwel tot op de boog ontgraven moest worden.

Tramkom heeft daarom gezocht naar een alternatieve methode voor het afbouwen van de tunnel. Na verschillende opties te hebben bekeken, is besloten om de delen met een groutboog onder verhoogde luchtdruk (1,14 bar) af te bouwen om te zorgen dat er nauwelijks een verschil zou zijn met de waterdruk onder de groutboog. In juni 2000 werd voor de delen met een groutboog het contract omgezet in een ‘design & construct’. Tramkom nam daarmee de verantwoordelijkheid op zich voor het gewijzigde ontwerp. Verder werd afgesproken dat de overige delen van de tunnel volgens het bestek werden afgebouwd.

Verhoogde luchtdruk

Het afbouwen onder verhoogde luchtdruk, had ingrijpende gevolgen. Zo moesten er luchtsluizen worden gemaakt voor mensen en materieel en moest alle afgegraven grond via deze sluizen worden afgevoerd. Om de luchtkwaliteit in de compartimenten met hoge luchtdruk goed te houden werd er alleen met elektrisch materieel gewerkt. Verder konden de bouwers minder lang werken en moesten elke keer bij het verlaten van het compartiment maatregelen worden genomen om ‘caissonziekte’ te voorkomen.

Ook constructief waren er extra maatregelen nodig om geen problemen te krijgen door de hogere druk. Bij tunnel onder de Kalvermarkt moest de vloer boven de eigenlijke tramtunnel – die al was gestort – tijdelijk met een staalconstructie worden verstevigd. Verder moesten hier groutankers worden aanbracht om te voorkomen dat de stalen damwanden omhooggedrukt zouden worden. Onder de Grote Marktstraat was de vloer boven de tunnel nog niet gestort. Om deze vloer geschikt te maken voor de verhoogde luchtdruk werd hij veel zwaarder uitgevoerd en werd gekozen voor een andere verbinding met de diepwanden. Verder werd er tijdelijk ballast op de vloer geplaatst.

Bemalingsproblemen

In de zomer van 2000 werd ook het ontgraven van de bouwput voor station Spui hervat. In juli ontstond hier een wel, vlakbij het compartimenteringsscherm dat de bouwput van station Spui en de bouwput van de Kalvermarkt scheidde. Deze laatste stond nog onder water. Na enkele uren bezweek het scherm en liep ook de bouwput bij het Spui onder. Om dit probleem te verhelpen werd eerst het scherm versterkt en vervolgens grond tegen het scherm aangebracht. Daarna kon het water uit de bouwput Spui worden gepompt.
De maanden daarna bleef de bemaling – die gedurende de tweejarige bouwstop steeds had gefunctioneerd en water wegpompte tussen de gellaag en een daar boven gelegen veenlaag – problematisch. Filters slibden dicht waardoor onvoldoende grondwater kon worden weggepompt. Daardoor dreigde de waterspanning onder de veenlaag zo hoog te worden dat deze zou opbarsten en vervolgens de diepwanden zouden vervormen.

Om de bemaling weer op het gewenste niveau te krijgen, zijn verschillende maatregelen genomen. De grond uit de bouwput is in sleuven van ongeveer zes meter afgegraven over de breedte van de bouwput. Nadat een sleuf was ontgraven is hierin een werkvloer gestort die tegelijkertijd als stempel diende. Voor de bemaling is een groot aantal grondpalen aangebracht, die op de hoogte van de veenlaag waren ‘afgestopt’ en daaronder waren voorzien van een filter. Dat maakte het mogelijk om deze palen ‘aan’ en ‘uit’ te zetten. Pas als het ontgraven begon startte de bemaling. Door deze werkwijze hoefde de bemaling per sleuf slechts drie weken te werken.

Inzichten

Door alle problemen werd de tunnel uiteindelijk ruim vier jaar later in gebruik genomen dan gepland en namen de bouwkosten met circa 100 miljoen euro toe. Na deze moeilijke start, functioneert de tunnel goed. De problemen hebben ook tot de nodige inzichten geleid. Zo concludeert de Delftse hoogleraar funderingstechniek Frits van Tol in 2004 in een artikel in het blad Geotechniek onder andere dat de Tramtunnel nog eens heeft duidelijk gemaakt dat bij ondergronds bouwen:
voldoende robuust moet worden ontworpen
rekening moet worden gehouden met afwijkingen in de bodem en de gerealiseerde (deel)constructies
vooraf moet worden geïnventariseerd welke gevolgen het falen van onderdelen van de constructie hebben
en vooraf maatregelen moet zijn voorbereid om de gevolgen van falen te minimaliseren.
Ook geeft hij aan dat bij de toepassing van waterkerende lagen die zijn gemaakt met groutinjecties, altijd rekening moet worden gehouden met lekken. Verder adviseert hij om softgellagen alleen als waterremmende laag te gebruiken als de bouwfase niet langer dan twee jaar duurt.

Onderzoek naar kosten toont vooral complexe wereld

Gebiedsontwikkeling kan slimmer. Voorzieningen als mantelbuizen en kabels-en-leidingentunnels kunnen voorkomen dat de straat geregeld open moet, maar toch worden ze niet en masse aangelegd. Een belangrijke oorzaak lijkt een gebrek aan inzicht en balans tussen betalen en genieten: degene die moet investeren, krijgt er te weinig voor terug. Een COB/SKB-consortium probeerde de kosten en dekking van kosten inzichtelijk te krijgen.

Eind april 2013 werd de ontwerp-Rijksstructuurvisie Amsterdam-Almere- Markermeer aangeboden aan de Tweede Kamer. Hierin staat: ‘Het Rijk kiest in deze structuurvisie voor een organische ontwikkeling met een gefaseerde aanpak. Dit betekent dat er geen vaststaand eindbeeld of vaste einddatum voor de ontwikkeling wordt vastgelegd, maar dat op adaptieve wijze, stap na stap, naar het toekomstperspectief wordt toegewerkt. De marktvraag naar woningen en bedrijfslocaties is sturend.’ De vraag hoe zal worden omgegaan met de ondergrond, bijvoorbeeld voor het aanleggen van kabels en leidingen, komt niet ter sprake. Terwijl nutsvoorzieningen toch cruciaal zijn om te kunnen wonen, werken en recreëren.

“Dit voorbeeld staat niet op zichzelf. Bij het (her)inrichten van een gebied is het vaker de vraag of er een optimaal resultaat wordt behaald; misschien is er voor alle betrokken partijen meer winst te behalen als we slimmer zouden omgaan met de kosten. Niet alleen wat betreft financiële opbrengst, maar ook aan winst in comfort”, aldus Richard van Ravesteijn, coördinator Kabels en leidingen bij het COB. In 2010 is daarom een consortium van COB-partijen met deze probleemstelling aan de slag gegaan. Het doel was om inzicht te verschaffen in de kosten die gemoeid zijn met investeringen in energie- en nutsinfrastructuur in relatie met gebieds- en gebouwontwikkeling, inclusief een voldoende inzicht in de dekking van de kosten. Van Ravesteijn: “Dit inzicht is noodzakelijk om maatschappelijke optimalisatie bij gebiedsontwikkeling mogelijk te maken.”

Onbekend maakt onbemind

Uit het onderzoek blijkt dat er grofweg drie partijen betrokken zijn bij gebiedsontwikkeling: de gebiedsontwikkelaar (vaak de gemeente), de netbeheerder en de vastgoedontwikkelaar. In praktijk hebben deze partijen echter verschillende belangen en eigen verdien- en exploitatiemodellen, wat het lastig maakt om gezamenlijke oplossingen en investeringen te realiseren.

Grondexploitatie (GREX), bouwexploitatie (BEX) en vastgoedexploitatie (VEX) komen samen bij gebiedsontikkeling. (Beeld: rapportage ‘Verdienstelijke netwerken’)

Voor het verwezenlijken van initiatieven als bundeling van kabels en leidingen moet de gemeente nu vaak het voortouw nemen, zowel in organisatie als financiering. De complexe situatie heeft ook tot gevolg dat het moeilijk is om inzicht te krijgen in de kosten en dekking van kosten. Om deze reden is er in het onderzoek uiteindelijk alleen naar de kwalitatieve kant van het vraagstuk gekeken.

Er zijn vijf projecten onderzocht waarbij de exploitatie van ondergrondse infrastructuur voor uitdagingen zorgde. “De centrale vraag lijkt te zijn: is bundeling goedkoper of duurder in dichtbebouwd gebied?”, vertelt Van Ravesteijn. “De nabijheid van consumenten kan een voordeel zijn voor conventionele aanleg van kabels en leidingen; mogelijk dat netbeheerders daarom terughoudend zijn met het investeren in hoogwaardige oplossingen. Het is de vraag of netbeheerders zich bewust zijn van de kosten van graven in de grond, eventuele graafschade en de extra kosten die daarmee gepaard gaan.”

Gemeenten en ingenieurs beoordelen bundeling in dichtbebouwde gebieden juist als gunstiger dan conventionele aanleg. Dit met name vanwege de grote hoeveelheid kabels en leidingen en de ordening die met bundeling in de ondergrond tot stand wordt gebracht. Een betere documentatie van gebiedsspecifieke informatie door de netbeheerder kan leiden tot een verhoogd bewustzijn van de kosten, waardoor het draagvlak voor hoogwaardige oplossingen voor kabels en leidingen (zoals bundeling) zal toenemen.

Oplossingen

Bij de onderzochte praktijkprojecten werd op verschillende manieren gezocht naar samenwerking. Zo is voor het project Nieuw Den Haag een convenant opgesteld, voor de Boulevard Scheveningen een intentieverklaring tot graafrust en voor de ILT Mahlerlaan een gebruikersovereenkomst. De manier waarop afspraken worden gemaakt, hangt samen met de verschillen tussen gemeenten ten aanzien van het beleid voor kabels en leidingen (verordening, precarioregeling en nadeelcompensatie). “Door het maken van afspraken komen de verschillende maatschappelijke belangen van gemeenten en netbeheerders samen (bijvoorbeeld: overlast omgeving en leveringszekerheid). Dit draagt bij aan een betere balans tussen betalen en genieten”, aldus Van Ravesteijn.

Lees meer over de integrale leidingtunnel voor Den Haag Nieuw Centraal in de Verdieping van december 2012. (Foto: IbDH)

Aanzet

De uitkomsten van het onderzoek worden in juni 2013 gepresenteerd in het rapport Verdienstelijke netwerken. Van Ravesteijn licht toe: “De rapportage richt zich met name op de beleidsmakers en economen vanuit overheid, netbeheerders en vastgoedontwikkelaars. Zij krijgen hiermee beter zicht op de omgeving waarin kabel- en leidingvraagstukken zich afspelen. Daarnaast hopen we dat het rapport zal aanzetten tot nadenken en discussie, zodat het mogelijk wordt alsnog een kwantitatief onderzoek uit te voeren. Daarmee kunnen we echt stappen zetten richting maatschappelijke optimaliteit bij de aanleg van kabels en leidingen bij gebiedsontwikkeling.”

Zwemmen in een schuilkelder

De Finse hoofdstad Helsinki beschikt sinds 2010 over een integraal ondergronds masterplan. Het plan brengt de bestaande ondergrondse toepassingen in kaart en voorziet in reserveringen voor toekomstig gebruik. Volgens Ilkka Vähäaho, hoofd van de geotechnische divisie van Helsinki en voorzitter van de Finse tunnelassociatie, is het plan een onmisbaar hulpmiddel voor duurzame ontwikkeling van de stad en zijn ondergrond.

Vähäaho: “Het masterplan voor de ondergrond is bijvoorbeeld het fundament voor de bijdrage van de ondergrond aan een duurzaam en esthetisch acceptabel landschap en behoud van ontwikkelmogelijkheden voor toekomstige generaties. Zo speelt het masterplan een belangrijke rol in de ruimtelijke ordening.”

Het ondergrondse masterplan voor Helsinki brengt zowel de bestaande als toekomstige ondergrondse ruimten, tunnels en vitale ondergrondse onderlinge verbindingen in kaart. In het plan zijn reserveringen opgenomen voor nu nog onbekende toekomstige ondergrondse toepassingen. Op basis van uitgebreid geologisch onderzoek is bepaald welke plekken in de ondergrond geschikt zijn. Daarbij is vooral gekeken welke nog niet benutte ondergrondse capaciteit in de toekomst een bijdrage kan leveren aan het verminderen van de druk op het stadscentrum. Anders dan in Nederland, waar de meeste ondergrondse bouwwerken ‘stand-alone’ zijn, ontwikkelt de ondergrond van Helsinki zich door het verbinden van bestaande en nieuwe ondergrondse toepassingen steeds meer tot een aaneengesloten ondergrondse stad.

De integrale aanpak biedt extra voordelen boven op die van het sec ondergronds gaan. Er is sprake van multifunctioneel ondergronds ruimtegebruik, zoals bij het ondergrondse zwembad in Itäkeskus, dat in tijden van nood kan worden omgevormd tot schuilkelder. Een datacenter onder een kathedraal wordt via een ondergronds buizenstelsel gekoeld met zeewater. De restwarmte gaat – ook weer ondergronds – naar de stadsverwarming.

Er zijn grote voordelen verbonden aan multifunctionele leidingentunnels. Ilkka Vähäaho geeft aan dat het masterplan ook een bijdrage levert aan een betrouwbare energievoorziening en optimalisatie van energie-opwekking. Kosten kunnen worden gedeeld door meerdere gebruikers. Bovengronds ontstaat ruimte voor nieuwe initiatieven, en het uiterlijk en imago van de stad worden verbeterd. Onderhoud is eenvoudiger en goedkoper en de impact van werkzaamheden aan ondergrondse leidingen op het dagelijks leven bovengronds is beperkt. Bovengronds komt ruimte vrij voor andere doeleinden.

Lange historie

Helsinki heeft een lange historie van ondergronds bouwen. De stad kent nu al meer dan vierhonderd ondergrondse bouwwerken, zestig kilometer tunnels voor technisch onderhoud en tweehonderd kilometer multifunctionele leidingentunnels voor verwarming, koeling, elektriciteit en water. De watervoorziening van de stad is gegarandeerd door middel van een honderd kilometer lange ondergrondse tunnel die in de periode 1972-1982 werd gerealiseerd tussen Lake Päijanne en Helsinki.

Naast voor de hand liggende toepassingen als tunnels, parkeergarages en multifunctionele leidingentunnels voor onder andere stadsverwarming kent Helsinki ook tal van andere toepassingen, zoals muziekcentrum en een zwembad. Ook het bedrijfsleven gaat ondergronds, onder andere met opslag of het eerder genoemde ondergrondse datacenter.

In het masterplan is rekening gehouden met tweehonderd reserveringen voor ondergronds gebruik en nog eens veertig reserveringen zonder vooraf bepaalde bestemming. De gemiddelde oppervlakte van die reservering is dertig hectare, optellend tot een totaal van veertien honderd hectare, ofwel 6,4% van de oppervlakte van Helsinki. In 2011 werd berekend dat er voor elke honderd vierkante meter bovengrondse ruimte een vierkante meter ondergrondse ruimte werd benut. De huidige reserveringen vertegenwoordigen dus nog een enorm ondergronds potentieel.

Bovengrondse kwaliteit

Uitgangspunt is dat wat niet bovengronds hoeft, net zo goed ondergronds kan. Burgemeester Jussi Pajunen daarover in een documentaire van CNN: “Functies die niet gezien hoeven te worden, stoppen we onder de grond. Het is relatief goedkoop, dus waarom zou je er geen gebruik van maken.” De kwaliteit van de bovengrondse ruimte blijkt in veel gevallen de belangrijkste drijfveer. Ilkka Vähäaho: “Niet-Finse deskundigen beweren wel dat de gunstige eigenschappen van het bedrockgesteente en de zeer strenge winterklimatologische omstandigheden de belangrijkste drijfveren voor deze ontwikkeling zijn geweest. Maar er zijn belangrijker argumenten. Finnen hebben een sterke behoefte aan open ruimten, zelfs in de stadscentra, en Helsinki is klein. Het is qua inwoners de grootste stad van Finland, maar behoort qua oppervlakte tot de kleinste.”

Zero-land-use-thinking

Helsinki kent al sinds de jaren tachtig van de vorige eeuw een toewijzingsbeleid voor ondergronds ruimtegebruik. Begin deze eeuw ontstond het idee voor een integraal ondergronds masterplan. De eerste voorbereidingen startten in 2004. De gemeenteraad van Helsinki keurde het masterplan in december 2010 goed. Ilkka Vähäaho noemt het een voorbeeld van ‘zero-land-use-thinking’. Met andere woorden, het uitgangspunt dat nieuwe functies in de stad niet tot extra bovengronds ruimtebeslag mogen leiden.

Hij illustreert dat met een doorsnede van het Katri Vala Park (zie figuur hiernaast). Daar werden sinds de jaren vijftig ondergronds achtereenvolgens opslagruimten, een multifunctionele leidingentunnel, een tunnel voor gezuiverd afvalwater en een warmtepompstation gerealiseerd. In het masterplan is onder dezelfde locatie ook nog ruimte gereserveerd voor toekomstig ondergronds gebruik. Het park is in al die tijd onaangetast gebleven.

 

 

Geotechniek voor Ondergrondse Ruimteontwikkeling

Voor het in kaart brengen van geschikte locaties voor toekomstig ondergronds gebruik heeft de geotechnische dienst van Ilkka Vähäaho uitgebreid onderzoek gedaan. Er is onderzoek gedaan naar locaties waar de mogelijk grote aaneengesloten ruimten kunnen worden gerealiseerd. Daarvoor werd een model ontwikkeld op basis van een standaardruimte van 12x50x150 meter (hxbxl). Met behulp van (hoogte)kaarten en boringen zijn de reeds benutte ondergrond en zwakke zones in kaart gebracht.

Het bedrockgesteente ligt in Helsinki niet ver onder het maaiveld. Dat betekent dat er veel goede, veilige locaties zijn voor aanleg van ondergrondse bouwwerken en installaties. Het onderzoek maakte zichtbaar dat er buiten het centrum vijfenvijftig locaties zijn waar in de buurt van verkeersknooppunten redelijk grootschalige ondergrondse voorzieningen gerealiseerd kunnen worden. Deze plekken zijn gemarkeerd als mogelijke toekomstige toegangen tot ondergrondse bouwwerken en infrastructuur.

Ambities
In Finland wordt ook buiten de hoofdstad gekeken naar de mogelijkheden die de ondergrond biedt. Ilkka Vähäaho noemt de steden Tampere, de derde stad van het land, en Oulu als voorbeelden. En er wordt serieus gekeken naar de haalbaarheid van een tachtig kilometer lange onderzeese tunnel tussen Helsinki en de Estse hoofdstad Tallinn, die dan samen zouden moeten uitgroeien tot de tweelingstad ‘Talsinki’, met de potentie om te gaan concurreren met steden als Stockholm en Kopenhagen.

Dit was de Onderbreking Duurzaamheid

Bekijk een ander koffietafelboek: