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.

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.

‘Leg de weg maar bovengronds aan. Dat is de meest duurzame oplossing.’ Of: ‘Kies voor duurzaam ruimtegebruik en plaats de sportvelden op de tunnel.’ Zomaar twee conclusies van studenten die aan de TU Delft de minor Sustainable Communities volgen. In een werkcollege onder leiding van Marcel Hertogh, hoogleraar integraal ontwerp, beheer en onderhoud van infrastructuur aan de TU Delft, namen de studenten deel aan een werkcollege waarbij de RijnlandRoute centraal stond.

Na een hoorcollege van Marcel Hertogh over de maatschappelijke ontwikkelingen die ervoor hebben gezorgd dat we van monofunctionele infrastructuurprojecten zijn gegroeid naar projecten waarin maatschappelijke waardecreatie centraal staat, volgde een uitgebreide presentatie over de RijnlandRoute. De toelichting op de RijnlandRoute door programmadirecteur Bert Driesse en projectleider Mark Verberkt, beiden van de provincie Zuid-Holland, had een verrassende analogie met het verhaal van Marcel Hertogh. Eind jaren zestig begon de discussie over een nieuwe verbindingsweg tussen Katwijk en Leiden op basis van een monofunctionele wens: files oplossen. Inmiddels gaat het ook over de economische ontwikkeling van het gebied, behoud van landschappelijke waarden, versterking van natuurwaarden en verbetering van de leefomgeving. Na de Rotterdamsebaan zal ook de tunnel in de RijnlandRoute worden aanbesteed met EMVI-criteria op het gebied van duurzaamheid. Om aan het begrip duurzaamheid concrete invulling te geven, is onder regie van het COB en onder voorzitterschap van Marcel Hertogh eerder al een Inspiratiedocument Duurzaamheid opgesteld, dat (deels) als leidraad kan dienen bij het beoordelen van het EMVI-criterium duurzaamheid in de aanbesteding.

De minor Sustainable Communities is gericht op het ontwerpen en bouwen van duurzame constructies. Studenten leren gerichte oplossingen te bedenken voor duurzaamheidsvraagstukken op het gebied van water, energie, materialen en constructief ontwerpen. In de integrale eindopdracht gaan de studenten aan de slag met een duurzaam ontwerp voor Dierenpark Emmen. Het werkcollege rondom de RijnlandRoute mondde uit in een kleinschalige vooroefening. Ter voorbereiding hadden zij het Inspiratiedocument Duurzaamheid en de afstudeerscriptie Tunnel visions on sustainability van Darinde Gijzel gelezen. Op basis van de algemene randvoorwaarden kregen de studenten de opdracht zo veel mogelijk waarde aan het project toe te voegen.

Drie groepen, ieder met een gelijke vertegenwoordiging van studenten die zich hadden verdiept in de basismodules energie, water, materialen en ruimte & omgeving van de minor, bogen zich over drie oplossingsrichtingen, te weten een weg op maaiveld, een verdiepte weg of een weg in een tunnel. Vijf kwartier brainstormen en puzzelen met belangen en invalshoeken leverde oplossingen op die op onderdelen redelijk goed aansloten op het echte ontwerp, dat ter afsluiting door Bert Driesse en Mark Verberkt werd toegelicht.

Is een bestemmingsplan het juiste middel om ondergrondse activiteiten te regelen? En zo ja, hoe doe je dat dan? Deze vragen stonden centraal in het SKB-onderzoek De ondergrond in het bestemmingsplan. Erik Schurink , namens CSO Adviesbureau penvoerder van het project, legt uit welke overwegingen een rol spelen bij het ordenen van de ondergrondse ruimte.

Een bestemmingsplan is een plan met bestemmingen: waar is een gebied binnen de gemeentegrenzen voor bedoeld? Komen er bijvoorbeeld woningen of bedrijven of blijft het groen? Door dit strikt te ordenen waarborgt de gemeente een prettige leefomgeving. Aangezien die leefomgeving zich bovengronds bevindt, betreft het bestemmingsplan vooral bovengrondse activiteiten. Maar voor een prettige leefomgeving zijn ook ondergronds zaken van belang. Kabels en leidingen, afvalopslag, parkeerruimte… De lijst wordt bovendien steeds langer nu we de bodem vaker inzetten voor het winnen van energie (WKO, geothermie). De roep om ondergrondse ordening klinkt hierdoor ook steeds luider.

CSO Adviesbureau voor ruimte, water en milieu kreeg in februari 2011 van SKB de opdracht het project De ondergrond in het bestemmingsplan te coördineren. In het project werd onderzocht in hoeverre het bestemmingsplan een goed middel is voor ondergrondse ordening en wat daarvoor nodig is. “In masterplannen wordt de ondergrond nu wel regelmatig meegenomen, maar dat is soms niet afdoende”, vertelt Erik Schurink, senior-adviseur ruimtelijke ontwikkeling en ondergrond bij CSO Adviesbureau. “Activiteiten worden dan nog steeds afzonderlijk getoetst, terwijl juist een integrale benadering belangrijk is. Verschillende vormen van bodemgebruik kunnen elkaar bijvoorbeeld uitsluiten en ook boven- en ondergrondse activiteiten moeten worden afgestemd. Daarnaast moet het gebruik van de ondergrond juridisch worden verankerd om conflicten te voorkomen. Een bestemmingsplan kan hierin voorzien.”

Twee werelden

Wat het volgens Schurink echter lastig maakt de ondergrond in het bestemmingsplan te verwerken, is dat het plan wordt opgesteld door juristen; voor hen is de bodem onbekend terrein. Schurink: “Ze hebben vaak weinig ervaring met de gebruiksfuncties en kennen nog niet de consequenties en eisen die ermee samenhangen. Natuurlijk werken zij wel samen met bodemspecialisten en geotechnici, maar die weten op hun beurt weinig van de instrumenten voor ruimtelijke ordening. Ondergronds bestemmen is daarom ook vooral een kwestie van bewustwording. De wereld van de ondergrond en die van ruimtelijke ordening moeten elkaar leren kennen en begrijpen.”

In het rapport dat dit najaar uitkomt, zijn daarom voorbeelden opgenomen van pilotprojecten in Arnhem, Haarlem en Maastricht (zie kaders). Zo krijgen betrokkenen een kijkje in andermans keuken. Handleidingen leggen uit hoe gemeenten zelf de ondergrond in een bestemmingsplan kunnen opnemen. Tenminste, als dat de juiste oplossing is. “Ondergronds bestemmen is niet per definitie noodzakelijk of handig”, stelt Schurink. “We hebben een stappenplan gemaakt waarmee je dat voor een bepaalde situatie kunt vaststellen. Bepaal eerst wat je feitelijk wilt regelen en maak dat zo concreet mogelijk. Kijk vervolgens of dat ruimtelijk relevant is: is het een activiteit die ruimte inneemt en invloed uitoefent op de omgeving of juist eisen daaraan stelt? Dat is een belangrijk criterium voor een bestemmingsplan. Kun je het plan bovendien handhaven? Je kunt wel als regel opnemen dat buizen voor bodemenergie altijd twintig centimeter dik moeten zijn, maar als je dat niet kunt controleren, hoort zoiets niet thuis in een bestemmingsplan. En zo zijn er nog een aantal stappen.”

Ondergrondse functies

“Bij enkele van de gemeenten die meewerkten aan het project was vooral bodemenergie iets wat ze mogelijk via een bestemmingsplan willen regelen. Als je daar niet vooraf over nadenkt, heb je kans dat de bodem niet op de meest efficiënte manier wordt benut. Installaties kunnen elkaar zelfs tegenwerken”, aldus Schurink. “Gemeente Haarlem wil bijvoorbeeld bij een nieuw bedrijventerrein voorkomen dat de eerste die er gaat bouwen een vergunning aanvraagt waar alle andere vervolgens rekening mee moeten houden. Dan liever even vooruit denken en bodemenergie opnemen in het bestemmingsplan.”

Dat kan ook met ander ondergronds ruimtegebruik. Schurink geeft voorbeeld: “In Venlo beïnvloedde een parkeergarage het grondwaterpeil, waardoor kelders in de stad onderliepen. Ondergronds parkeren is dus ook een ruimtelijk relevante activiteit die opgenomen kan worden in een bestemmingsplan.” Schurink wil niet zeggen dat de wateroverlast daarmee kan worden voorkomen, maar wie weet. Een soortgelijk voorbeeld is er in Dordrecht en Haarlem. “Veel funderingen bestaan daar uit houten palen en die gaan rotten doordat het grondwaterpeil zakt. Wellicht kun je dat deels verhinderen door ondergrondse activiteiten met een bestemmingsplan beter te coördineren.”

Voorkomen beter dan genezen

“Het belangrijkst is dat een bestemmingsplan projectontwikkelaars vroegtijdig attendeert op zaken die van belang kunnen zijn”, verduidelijkt Schurink. “Het is dan nog niet te laat om een plan eventueel bij te stellen. Nu is dat vaak wel zo, want vergunningen worden meestal in een laat stadium aangevraagd, wanneer het plan al helemaal klaar is.”

“Zo vertelde iemand van gemeente Rotterdam dat het plaatsen van een boom in een dicht bebouwd gebied pakweg vijfenzeventig duizend euro kost: niet omdat de boom zo duur is, maar vanwege het omleggen van de aanwezige kabels en leidingen. Je had die kabels en leidingen beter bij elkaar kunnen leggen, zodat ze minder ruimte in beslag nemen. Dat lijkt bij de aanleg echter onnodig en duur. Met een ondergronds bestemmingsplan kun je ervoor zorgen dat dat toch gebeurt, of kun je in ieder geval stroken aanwijzen die bestemd zijn voor kabels en leidingen. Zo maak je het gemakkelijker om functies te combineren. En dat geldt niet alleen voor nieuwe gebiedsontwikkeling: het pilotproject in Maastricht liet zien dat ook bij het actualiseren van bestaande bestemmingsplannen de ondergrond kan worden meegenomen.”

Herontwikkelingsgebied De Nieuwe Stad in Amersfoort beschikt over een eigen ondergronds warmtenet. De vijfentachtig gebruikers van de terreinen en opstallen van de voormalige Prodentfabriek vormen samen een zo veel mogelijk zelfvoorzienende micro-stad, waarvan een eigen biomassacentrale deel uitmaakt. Ontwikkelend belegger Schipper Bosch beheert het ruim twee hectare grote gebied vanuit een overkoepelende duurzaamheidsvisie.

In drie jaar tijd is de Prodentfabriek getransformeerd tot een nieuw stadsdeel met ruimte om te werken, leren en verblijven; een levendige plek met festivals, een poppodium, een restaurant, gedeelde moestuinbakken en een sterke lokale gemeenschap. De bewoners vormen een mix van grote en kleine bedrijven, afkomstig uit verschillende sectoren, variërend van zakelijke dienstverlening en onderwijs tot horeca en cultuur. De huurprijzen zijn marktconform. De brede mix van activiteiten en het streven om fossiele energiebronnen geheel uit het gebied te bannen, hebben een sterke aantrekkingskracht. Terwijl elders in de stad kantoren en bedrijfspanden leegstaan, geldt voor De Nieuwe Stad een wachtlijst.Uitgangspunt is dat de kwaliteit van het gebied blijft groeien. Dat betekent dat de waarde die een gebied heeft voor de gebruikers, blijft toenemen. Energieneutraliteit met behulp van een ringleiding waar verschillende energiebronnen op aangesloten kunnen worden, speelt daarin een belangrijke rol.

Autonome infrastructuur

Edwin Dalenoord, duurzaamheidsexpert bij Schipper Bosch: “In De Nieuwe Stad zijn we eigenaar van de volledige infrastructuur, inclusief elektriciteit, water, warmte en koeling. Uitgangspunt is dat we het gebruik van fossiele brandstof willen uitbannen. We hebben allerlei alternatieven onderzocht. We hebben bijvoorbeeld gekeken naar biogasvergisting en rioolwarmte, maar voor effectieve toepassing daarvan zijn er te weinig mensen in De Nieuwe Stad. Inmiddels zijn we erachter gekomen dat vlak naast ons terrein een groot hoofdriool loopt, en onderzoeken we de mogelijkheden om daaruit warmte te winnen. In de zomer gebruiken we het net voor koeling, die we onttrekken aan de leidingen voor grondwaterzuivering.”

“Het is enorm verleidelijk om af te wachten en degenen te volgen die het goed doen. Maar dat is niet hoe wij in elkaar steken.”

Bart Schoonderbeek, algemeen directeur van Schipper Bosch, vult aan: “We hebben ook onderzocht of we gebruik konden maken van geothermie op twee kilometer diepte. Dat bleek niet haalbaar, maar ik geloof er heilig in. Als we een paar miljoen over hadden gehad, zouden we het zeker hebben gedaan vanuit de overtuiging dat voldoende mensen zouden aanhaken. Het warmtenet gevoed door een biomassacentrale bleek de beste oplossing, vergde minder kapitaal en is flexibeler. We kunnen vanuit de huidige praktijk veel gemakkelijker aansluiten op nieuwe energieconcepten. Zo kijken we ook naar het gebruik van zonneboilers. Op gebouwniveau krijg je dat niet rond, maar op gebiedsniveau red je het wel. Het is enorm verleidelijk om af te wachten en degenen te volgen die het goed doen. Dan verdien je het meest. Maar dat is niet hoe wij in elkaar steken. Wachten heeft geen zin, je moet het gewoon doen.”

Duurzaam warmtenet

Het warmtenet is aangelegd met behulp van gestuurde boringen. Elk gebouw is met een sub-leiding aangesloten op het centrale circuit. Op het hele terrein zijn langs de gevels leidingstraten vrijgehouden, zodat noodzakelijk graafwerk bij uitbreiding en onderhoud effectief, met zo min mogelijk hinder kan plaatsvinden. De brandstof voor de biomassacentrale wordt nu nog ingekocht. Edwin Dalenoord: “Ons eerste doel was de centrale operationeel te maken. We zijn nu aan het onderzoeken hoe we in dat proces nog verder kunnen verduurzamen, bijvoorbeeld door gebruik te maken van groen- en houtafval van de gemeente, hoveniersbedrijven en aannemers. Dat levert maximaal tweehonderd ton op, terwijl we duizend ton nodig hebben. We schalen dus langzaam op. We hebben ervoor gekozen om een biomassaketel te kopen en gewoon te beginnen, en kiezen daarmee dus ook bewust voor een leerproces.”

Permanente tijdelijkheid

De Nieuwe Stad is in alles een lerend project, waarbij aansturing plaatsvindt op basis van de ontwikkelingen van vandaag. De achterliggende droom, gebaseerd op herontwikkeling vanuit de menselijke maat en duurzaamheid, is rotsvast verankerd in de organisatie, maar de weg ernaartoe wordt bepaald door ontwikkelingen en ervaringen. Bart Schoonderbeek: “Het gaat niet om stenen. Dat is dood materiaal. Een gebied als dit is een levend organisme. We hebben De Nieuwe Stad ontwikkeld vanuit hoe we zelf in een stad willen wonen. We denken niet vanuit stenen, maar vanuit mensen. We willen dromen verbinden. We willen mensen in staat stellen hun eigen omgeving mede vorm te geven. Daarvoor moeten gebieden autonoom en begrijpbaar zijn.”

De keuze van Schipper Bosch betekent een bewuste keuze voor vallen en opstaan, maar geeft tegelijkertijd een enorme dynamiek. Bart Schoonderbeek noemt het ‘permanente tijdelijkheid’. “De gewenste kwaliteit is uitgangspunt. Die ambitie is ononderhandelbaar. We zijn vrij recalcitrant. Dat betekent dat we steeds een hele weg te gaan hebben om iedereen te overtuigen. Maar de permanente tijdelijkheid stelt ons in staat om dagelijks bij te sturen. Dat is van enorme meerwaarde.”