Loading...

De Onderbreking

Meten is weten

Meten is weten

Duurzaamheid van zinkvoegen

Rotterdam, Stationsgebied

Veel kleine baten maken een grote

Interactief met bodeminformatie

Effectief voorspellen faaltijden tunneltechnische systemen

Mobiele oven test brandweerbaarheid Maastunnel

Delft, Willem van Oranjetunnel

Virtual Design and Construction

SOS: Meer meten met infrarood

Kennisbank

Meten is weten

Ondergronds bouwen is teamwerk. Vernieuwingen zijn succesvol als we samen vraagstukken uitpluizen en doelen stellen. Tussen ‘waar gaat het om’, ‘wat gaan we doen’ en ‘wat zijn de consequenties daarvan’ moeten we flink verzamelen, meten en bepalen. 

In de wereld van de civiele techniek en ruimtelijke ordening wordt om de meest uiteenlopende redenen gemeten. Meten is onlosmakelijk verbonden met kennisontwikkeling. We verzamelen gegevens om voorspellingen te doen, of om ze juist te controleren. De betekenis van data geeft zich echter niet zomaar prijs. We hebben analyses en interpretaties nodig om de datastroom te duiden. Ook dát hoort bij meten.

Duurzaamheid van zinkvoegen

Hoewel Nederlandse ingenieurs bepaald niet onervaren zijn in het ontwerpen en bouwen van zinktunnels, is lekkage bij zinkvoegconstructies in bestaande tunnels een reëel risico. Experts uit het COB-netwerk buigen zich over de kwestie: hoe kunnen zulke lekkages ontstaan en wat kun je ertegen doen?

Zinktunnels zijn in Nederland haast niet meer bijzonder. In 1937 begon het met de bouw van de Maastunnel en een van de meest recente is de Tweede Coentunnel (2009-2013). In Amsterdam werd zelfs een zinktunnel onder het centraal station gerealiseerd. Ook onderhoud en renovatie zijn van alle tijden, maar daarbij kampen we soms met vragen. Zo moest de Coentunnel Company bij de renovatie van de Eerste Coentunnel een lekkage in de voegconstructie oplossen, waarvan de oorzaak niet eenduidig was. Wat is dan de beste aanpak?

Lekkage bij zinkvoegen is echter niet alleen een probleem voor de Coentunnel Company; alle zinktunnelbeheerders kunnen ermee te maken krijgen, zoals Rijkswaterstaat, gemeenten en private ondernemingen. Doordat zink- en sluitvoegen niet of moeilijk inspecteerbaar zijn, is het niet direct vast te stellen wanneer lekkage optreedt. Zijn alle mechanismen die zich hierbij voordoen herkenbaar en wat zijn de gevolgen? De veiligheidsrisico’s zijn klein. De economische schade bij lekkende (zink)voegen is echter groot als een tunnelbuis bijvoorbeeld tijdelijk moet worden afgesloten voor herstel. Daarom hebben de Coentunnel Company en Rijkswaterstaat het COB benaderd om een gezamenlijk onderzoeksproject uit te voeren. Dankzij de positieve reacties uit het netwerk kon het project snel van start.

Doel van het project

Inmiddels zijn er al flinke stappen gemaakt. Allereerst is vastgesteld waar het onderzoek zich precies op richt: het aandragen van toepasbare oplossingsrichtingen om het risico op lekkage in bestaande zinkvoegconstructies in te schatten en beheersbaar te maken. Het gaat in eerste instantie niet om het aanpassen van details voor nieuwbouw, maar om het bepalen van maatregelen bij het uitvoeren van renovatie, onderhoud en beheer, omdat hier de grootste behoefte ligt. Het project kan wel leiden tot adviezen voor vervolgonderzoek of voorstellen voor aanpassingen van de detaillering bij nieuwbouw.

In mei 2013 werd de Tweede Coentunnel opengesteld voor verkeer. Direct daarna is gestart met de renovatie van de Eerste Coentunnel. De Coentunnel Company is, als opdrachtnemer van Rijkswaterstaat, via een DBFM-contract tot en met 2037 verantwoordelijk voor het onderhoud van beide Coentunnels. (Foto: Beeldbank RWS/Aerophoto Schiphol)

Faalmechanismen

Om iets te kunnen zeggen over risico’s op lekkage bij zinkvoegen, is inzicht nodig in het ontstaan van die lekkages, oftewel de faalmechanismen. Voor de analyse hiervan neemt de werkgroep ontwerpdetails uit SATO als uitgangspunt. SATO (Specifieke Aspecten Tunnelontwerp) is de richtlijn die Rijkswaterstaat hanteert bij het ontwerpen van tunnels. Aangezien sinds de Eerste Coentunnel in principe bij alle tunnels de SATO-details voor zinkvoegen zijn toegepast, is het logisch deze details als uitgangspunt te gebruiken.

Voor de renovatie van de Eerste Coentunnel heeft de Coentunnel Company de SATO-details al geanalyseerd op mogelijke faalmechanismen. De resultaten zijn samengevat in een zogeheten foutenboom, een schema dat toont hoe ongewenste gebeurtenissen tot stand kunnen komen. De werkgroep heeft deze boom zodanig aangepast dat hij voor iedere zinktunnel van toepassing is. Per faalmechanisme is een risico-inschatting gemaakt, gebaseerd op uitgebreid literatuuronderzoek en verzamelde kennis.

Uit een onderzoek bij de Vlaketunnel bleek bijvoorbeeld dat een rubber voegafdichting van vijfendertig jaar oud nog steeds voldoet aan de normen, en een rapport over de renovatie van de Kiltunnel wijst erop dat corrosie van de klemconstructie van het Omegaprofiel een risico kan zijn. Een eerdere publicatie van werkgroeplid Leo Leeuw (Nebest, voorheen Bouwdienst Rijkswaterstaat) geeft aan dat zettingsverschillen kunnen leiden tot lekkages in voegen. Er is echter weinig te vinden over optredende zettingen bij Omega- en/of Ginaprofielen: van de meeste tunnels zijn de zettingsmetingen pas een jaar na oplevering gestart, terwijl juist in de eerste periode (dagen tot maanden) na het afzinken, onderspoelen en aanvullen van de zinksleuf de grootste zettingen worden verwacht. Uit een inventarisatie blijkt vooralsnog dat alleen bij de Botlektunnel zettingen vanaf de afzinkfase gemeten zijn.

Vervolg

De eerste drie werksessies hebben laten zien dat er veel kennis beschikbaar is, maar dat er ook de nodige informatie ontbreekt. Daarom gaan de leden in vier subgroepen de faalmechanismen uit de foutenboom nader bekijken, en de boom uitwerken tot een overzicht van mogelijke oplossingen voor het beheersbaar maken van de risico’s. Het gaat daarbij om het vinden van een antwoord op de vraag wat er (technisch) moet gebeuren wanneer er een lekkage optreedt bij een zinkvoeg in een bestaande tunnel.

Stationsgebied Rotterdam

Na jaren van bouwactiviteiten is op 13 maart 2014 het vernieuwde station Rotterdam Centraal geopend. Het station is niet alleen bovengronds drastisch aangepakt; ondergronds is er gewerkt aan de aansluiting van de RandstadRail op het Rotterdamse metronet, een nieuw ondergronds metrostation, een grote fietsenstalling onder het stationsplein, de nieuwe Weenatunnel en een vijflaags parkeergarage onder het nabijgelegen Kruisplein.

De grondige aanpak van Rotterdam Centraal is onderdeel van de Nieuwe Sleutelprojecten (NSP): integrale stedelijke projecten op en rond de Nederlandse stations met een HSL-aansluiting. Groeiende reizigersaantallen vormden de aanleiding voor de grootscheepse verbouwing van Rotterdam Centraal en omgeving. De verwachting is dat het aantal reizigers dat dagelijks gebruik maakt van dit vervoersknooppunt rond 2025 zal zijn toegenomen van de huidige 110.000 tot circa 320.000. De groei komt onder meer door de aansluiting op het Europese net van hogesnelheidstreinen en de aansluiting op de lightrailverbinding RandstadRail.

Boortunnel RandstadRail

RandstadRail is de lightrailverbinding tussen Rotterdam, Den Haag en Zoetermeer. Voor het traject tussen Rotterdam en Den Haag is voor een groot deel gebruik gemaakt van de Hofpleinlijn, de voormalige heavyraillijn van de NS. Alleen voor het laatste stuk naar Rotterdam Centraal is een nieuwe drie kilometer lange ondergrondse verbinding aangelegd. Deze bestaat uit twee enkelsporige tunnels die grotendeels als boortunnel zijn uitgevoerd. Deze geboorde tunnelbuizen hebben een buitendiameter van 6,5 meter.

De nieuwe verbinding takt ter hoogte van het Sint Franciscus Gasthuis af van de Hofpleinlijn en passeert vervolgens de spoorlijn Rotterdam-Gouda (de Goudse Lijn), de A20 en het Noorderkanaal. Halverwege het tunneltracé ligt het nieuwe ondergrondse station Blijdorp. Na dit station loopt de tunnel over ruim een kilometer onder de Statenweg en kruist vervolgens het NS-emplacement van station Rotterdam Centraal. Naast dit emplacement sluit RandstadRail aan op het metrostation Rotterdam Centraal en de metrolijn naar Rotterdam-Zuid.

Station Blijdorp. (Foto: Flickr/FaceMePLS)

De boortunnel van RandstadRail is aangelegd door Saturn v.o.f., een aannemerscombinatie bestaande uit Dura Vermeer en Züblin. Het ingenieursbureau van de gemeente Rotterdam deed het vooronderzoek, schreef de bestekken en deed de aanbesteding. Daarnaast heeft het ingenieursbureau zes stations en haltes in eigen huis ontworpen en gerealiseerd.

Aanvullende maatregelen

De geboorde tunnel ligt over vrijwel de gehele lengte in het pleistocene zand. Om dit te realiseren, is tot een diepte van dertig meter geboord. Bij de aansluiting van de boortunnel op de conventioneel gebouwde tunneldelen (de startschacht bij het Sint Franciscus Gasthuis, station Blijdorp en de ontvangstschacht bij Rotterdam Centraal, die alle drie in een open bouwput zijn gemaakt) liggen de tunnelbuizen voor meer dan de helft in relatief slappe kleilagen. Hier zijn aanvullende maatregelen getroffen om ervoor te zorgen dat de tunnel voldoende stabiel ligt. Bij de startschacht is over een lengte van circa zestig meter de slappe grond vervangen door verdicht zand. Aansluitend op dit stuk is de grond over een lengte van zeventig meter versterkt met ‘mixed in place’, een techniek waarbij cement in de grond wordt geïnjecteerd.

Bij de zuidelijke aansluiting van de tunnelbuizen op station Blijdorp bestaan de tunnelwanden over een lengte van ongeveer vijftig meter niet uit betonnen segmenten, maar uit stalen buizen. Voor de overgang van het beton naar het staal, is een kom-nok verbinding toegepast. Voor de aansluiting op de ontvangstschacht bij Rotterdam Centraal is zowel een stalen tunnellining als grondverbetering gebruikt. De grondverbetering is gedaan met jetgrouten.

Boorproces

Het boorproces is in december 2005 gestart nabij het Sint Franciscus Gasthuis, aan de noordzijde van Rotterdam. Vanaf hier is in zuidelijke richting geboord naar station Blijdorp en de ontvangstschacht bij Rotterdam Centraal. Nadat in voorjaar 2007 de eerste tunnelbuis gereed was, is de tunnelboormachine weer teruggebracht naar de startschacht voor het boren van de tweede tunnelbuis. Een jaar later was deze tunnelbuis ook klaar.

Metrostation Rotterdam Centraal

Om metrostation Rotterdam Centraal geschikt te maken voor de aansluiting op RandstadRail is in 2006 begonnen met de bouw van een nieuw station. Het eerste deel was eind september 2009 gereed en vervolgens is het oude, ruim veertig jaar oude station gesloopt om het laatste deel van het nieuwe station te kunnen maken. In augustus 2010 was ook dit deel klaar en sinds dat moment rijden er metro’s tussen het nieuwe metrostation en Den Haag.

Het nieuwe station heeft twee eilandperrons, drie sporen en is rechtstreeks bereikbaar vanuit de stationshal van het treinstation en via ingangen aan het Weena en de Conradstraat. Het is ontworpen door Maarten Struijs van Gemeentewerken Rotterdam en gebouwd door Mobilis|TBI. Het contrast met het oude ondergrondse station is groot. Dit station had één slecht verlicht eilandperron en twee sporen. Het nieuwe station heeft grote perrons, hoge plafonds en veel licht en ruimte.

Bouwmethode

Voor de bouw van het nieuwe metrostation is gekozen voor de wanden-dakmethode. Aan drie zijden zijn diepwanden gemaakt tot een diepte van ruim veertig meter. Op deze diepte ligt de zogeheten Laag van Kedichem, een vrijwel waterdichte kleilaag. Aan de vierde zijde kon geen diepwand worden gemaakt, omdat hier de metrotunnel lag van de lijn naar Rotterdam-Zuid. Bovendien zaten hier grondankers van nabijgelegen gebouwen in de grond. Om de bouwkuip toch te sluiten en vrij te houden van grondwater hebben de experts van Ingenieursbureau Rotterdam aan deze zijde met vloeibare stikstof en pekel een waterdichte ijswand gemaakt. Deze vrieswand van ongeveer 50 meter breed, 40 meter diep en ruim 2,5 meter dik was zodanig vormgegeven dat het metroverkeer er tijdens de bouw door kon rijden. De wand is bijna twee jaar in stand gehouden totdat de de vloer en de wanden van het nieuwe station gereed waren.
(Foto: Via buizen wordt koudemiddel rondgepompt om de grond te bevriezen, via Mobilis)

Fietsenstalling Rotterdam Centraal

Onder het stationsplein is een grote ondergrondse fietsenstalling gebouwd voor meer dan vijfduizend fietsen. Deze stalling heeft een directe verbinding met het ondergrondse metrostation. Gebruikers kunnen hier op de metro stappen of via dit station doorlopen naar trein, bus of tram. Net als het metrostation is de stalling ontworpen door architect Maarten Struijs en gebouwd door Mobilis|TBI. Licht en kleuren zorgen voor een prettige sfeer in de stalling. Het plafond, de kolommen en de wanden zijn wit. De vloer van de hoofdroute is rood, terwijl voor de gangen met de fietsenrekken de kleuren paars, blauw, groen, geel en oranje gebruikt zijn. Dit kleurgebruik maakt het eenvoudiger om je gestalde fiets terug te vinden.

Bouwmethode

Voor de stalling is gebruikgemaakt van de wanden-dakconstructie om overlast op straatniveau zo veel mogelijk te beperken. Aan de noordkant is voor de bouwkuip gebruikgemaakt van de damwanden van het metrostation, en aan de zuidkant van de damwanden van de nieuwe Weenatunnel.

Weenatunnel

Het Weena is een drukke oost-westverbinding voor autoverkeer. Om voor voetgangers een veilige oversteek tussen het stationsplein en het nieuwe Kruisplein te kunnen maken, was het noodzakelijk om al het autoverkeer op het Weena naar ondergronds te brengen. Hiervoor is de oude tweebaanstunnel vervangen door een nieuwe 350 meter lange tunnel met twee tunnelbuizen en totaal vier rijbanen.

De bouw vergde de nodige fasering om ervoor te zorgen dat de trams en het wegverkeer konden blijven rijden tijdens de bouwwerkzaamheden. Als eerste is een overkluizing gemaakt voor de tramsporen over het tunneltracé. Terwijl het verkeer gebruikmaakte van de bestaande tunnel, is aan de zuidzijde hiervan een nieuwe tunnel gebouwd. Toen deze klaar was, is het verkeer hier doorheen geleid en is de bestaande tunnel gesloopt en vervangen door een nieuwe. Vanuit de zuidelijke tunnelbuis loopt er een ondergrondse verbindingsweg naar de Kruispleingarage en de Schouwburgpleingarage.

Kruispleingarage

De Kruispleingarage, de diepste parkeergarage van Nederland, is eind 2013 opgeleverd. Het diepste punt van deze garage ligt op twintig meter beneden NAP. De parkeergarage ligt tegenover Rotterdam Centraal, is 150 meter lang, ruim 30 breed en telt vijf verdiepingen. Er kunnen 760 auto’s in. Het garage is ontworpen door gemeentearchitect Maarten Struijs, die ook de fietsenstalling en het metrostation onder Rotterdam Centraal ontwierp.

In het dak van de Kruispleingarage is een waterberging gebouwd om bij hevige buien water uit de Westersingel tijdelijk op te vangen. Stijgt het water in deze singel meer dan tien centimeter, dan stroomt een deel van het water de berging in. Voor de waterberging is het zogeheten watershellsysteem gebruikt. Dit systeem bestaat uit lichtgewicht koepelvormige elementen waarop een betonvloer wordt gestort. De elementen worden gedragen door kunststof poten die ervoor zorgen dat het gewicht van de vloer en de grond op de waterberging gelijkmatig wordt doorgegeven naar het dak van de parkeergarage.

De Kruispleingarage is bereikbaar vanuit de Weenatunnel. In deze tunnel is een afslag die toegang geeft tot een lange ondergrondse straat met aan het einde een rotonde. Via deze rotonde kunnen auto’s de Kruispleingarage in en ook de verderop gelegen Schouwburgpleingarage. Bovenop de garage ligt het autoluwe Kruisplein. Dit plein is als verbinding tussen binnenstad en station één van de belangrijkste pleinen van de stad.

Veel kleine baten maken een grote

“Sorry plannenmakers, Nederland is af. Er valt niet meer zoveel te verbeteren.” Elisabeth Ruijgrok, adviseur omgevingseconomie bij Witteveen + Bos laat er geen misverstand over bestaan. Beleidsmakers moeten niet vreemd opkijken als een maatschappelijke kosten-batenanalyse (mkba) een negatief saldo oplevert. In Nederland is de verbeterpotentie klein. Het laaghangend fruit is al geplukt. Extra verbeteringen worden marginaler, waardoor kosten de baten al snel overstijgen.

In een mkba worden ongeprijsde welvaartseffecten zoveel mogelijk beprijsd, zodat er op basis van objectieve meetgegevens een afweging gemaakt kan worden. Elisabeth Ruijgrok voerde al veel mkba’s voor gebiedsontwikkelingstrajecten uit en moet relatief vaak tot de conclusie komen dat er sprake is van een negatief saldo. Ondanks goede intenties van degenen die maatregelen voorstellen, blijkt dan dat de baten niet opwegen tegen de kosten. In de praktijk is dat overigens lang niet altijd reden om een project dan maar niet uit te voeren. Beleidsmakers kunnen immers andere argumenten laten prevaleren zoals welvaartsverdeling, maatschappelijk draagvlak of pro memorie posten.

De ervaren adviseur die omgevingseconomie als apart specialisme op de kaart zette, wil met haar wake-upcall geen pleidooi houden om verbeterambities dan maar op te geven. Wel pleit ze voor gedegen onderzoek. “Omdat het in Nederland heel moeilijk is om baten te generen, zul je vaak baten moeten stapelen. Er zijn veel factoren die de omgevingskwaliteit beïnvloeden. Die moet je zoveel mogelijk in kaart brengen. Dat geldt zeker voor ondergrondse projecten waar je veel baten nodig hebt om de hoge kosten te rechtvaardigen.”

Ode aan de Q

Het uitvoeren van een mkba vergt precisie. Elisabeth: “In de praktijk grijp je makkelijk mis. Een boom op een verkeerde plek en het effect op de luchtkwaliteit blijft uit. Of bij infrastructurele projecten: geen betere doorstroming, dan ook geen reistijdwinst. Het begint al met het goed in kaart brengen van wat je wilt verbeteren. Door een open rioolstort weg te halen, zul je aantoonbaar minder bacteriën in het water hebben. Dat kun je vooraf bedenken. Maar als er toch al niemand zwom, heb je geen baten, geen toename van het welzijn. Of het water wordt alleen minder slecht, maar je wordt er nog steeds ziek van: wel een effect, maar weer geen baten.”

“Als de vertaling van effecten naar baten achterwege blijft, is meten niet zinvol.”

Vaak lijkt een maatregel zo voor de hand te liggen, dat er geen twijfel is over het nut. Zeker als er aantoonbaar kwaliteitseffect optreedt. Maar als de vertaling van kwaliteitseffecten naar baten achterwege blijft, is meten niet zinvol. “Je moet erg oppassen dat de maatregel geen doel op zich wordt”, zegt Elisabeth, die verder benadrukt dat de mate waarin een kwaliteitseffect optreedt de hoogte van de baten bepaalt. “Het probleem van het ongeprijsde is niet de prijs, maar de hoeveelheid. Het gaat om de dosis-effectrelatie. De dosis bepaalt de hoeveelheid verbetering die je weet te bewerkstelligen met een maatregel. De prijs die je aan een eenheid verbetering kunt hangen, kennen we wel. We weten voor verkeersstudies bijvoorbeeld precies wat de prijs per reistijduur is. Ook met allerlei andere kwaliteitseffecten hebben we in de loop der tijd voldoende ervaring opgedaan om die te kunnen beprijzen. Maar het is de hoeveelheid, de Q (kwantiteit) in de formule, die bepaalt of er ook echt sprake is van baten. Helaas is nu net de Q in de praktijk het lastigst om goed te voorspellen.”

Relevante welvaartseffecten

Elisabeth Ruijgrok ontwikkelde een denkschema om relevante welvaartseffecten van maatregelen te kunnen identificeren. Elisabeth: “Je meet de effecten die een maatregel heeft op de omgevingskwaliteit en vervolgens meet je wat de baten van het kwaliteitseffect op de omgevingskwaliteit zijn. Die baten zet je af tegen de kosten. Als je dan boven nul uitkomt, heb je een duurzaam project. Dan heb je het netto welzijn vergroot. Het schema (zie hieronder) vertelt de verhalen. De verandering van de omgeving die je weet te bewerkstelligen met de maatregelen die je neemt, is een voorbode van de baten die zouden kunnen optreden. Maar het is zeker niet vanzelfsprekend dat die baten ook daadwerkelijk optreden. Kwaliteit is nog geen baat. Wat als je met een maatregel sociale participatie bereikt? Wat heb je daar dan aan? De baat die daaruit kan voortkomen is bijvoorbeeld dat mensen in staat zijn een hoger inkomen te genereren, of dat de sociale controle toeneemt waardoor de criminaliteitskosten dalen. En altijd geldt: als een maatregel de omgeving niet beïnvloedt, dan heb je ook geen baat.”

Bron: www.omgevingseconomie.nl

Zoeken naar kleine baatjes

“Bij ondergrondse projecten zou ik geneigd zijn om alle baten los te meten en niet te kiezen voor een allesomvattend model. Zo kun je op zoek naar alle kleine, individuele baatjes. Zeker bij ondergrondse projecten heb je veel baten nodig om tot een positief saldo te komen, simpelweg omdat de kosten hoog zijn. Zo’n onderzoek vergt veel werk, maar is inherent aan het feit dat het in Nederland nu eenmaal moeilijk is om nog grote baten te genereren.”

Naarmate de omgeving complexer is, zullen er meer omgevingsfactoren in een mkba meegenomen moeten worden. Bij ondergrondse projecten in binnenstedelijke gebieden is dat evident. Elisabeth: “Voor het meten van de effecten en baten van een binnenstedelijk project zou ik kiezen voor een onderzoek in de ruimte. Dan zoek je als referentie een vergelijkbaar gebied waar de maatregel niet is genomen. Logischerwijs onderzoek je welzijnseffecten, omdat dat de reden zal zijn waarom je zo’n project overweegt. In een complexe omgeving kun je niet alle baten meten met een onderzoek naar de ontwikkeling van vastgoedprijzen. Andere aspecten die een rol spelen, zijn bijvoorbeeld de ontwikkeling van de werkgelegenheid ten opzichte van het landelijk gemiddelde. Een indicator voor de aantrekkingskracht van het stadscentrum is het hotelbezoek in de hele stad of de ontwikkeling van het winkelbestand ten opzichte van het landelijke gemiddelde. Informatie over doorstroming en reistijden zullen al beschikbaar zijn uit de verkeersstudie. En zo kun je al die individuele baten najagen en tot een afgewogen totaalbeeld komen.”

Bij het COB: Waarde van de ondergrond

Tijdens de startbijeenkomst van het platform O&O werd ‘de businesscase van de ondergrond’ al genoemd als belangrijk onderwerp voor de ontwikkeling van ondergronds bouwen in druk stedelijk gebied. Vanuit het platform is er gewerkt aan verschillende initiatieven, die in oktober 2015 zijn gecombineerd tot het project Waarde van de ondergrond. Hierbinnen wil het COB aan de hand van gerealiseerde praktijkprojecten enerzijds de harde kosten en baten uitrekenen (spoor 1 ‘Mkba’) en anderzijds de zachte aspecten rondom de besluitvorming bij investeringsbeslissingen in beeld brengen (spoor 2 ‘Governance’).

Interactief met bodeminformatie

Wie de haalbaarheid en opbrengst van een nieuwe aardwarmte-installatie wil weten, moet nu een heel rijtje informatiebronnen raadplegen. In veel gevallen is één blik in de BodemTool straks voldoende. De onlineapplicatie die in opdracht van SKB is gemaakt, combineert bodem- en omgevingsinformatie uit verschillende bronnen, maakt er een 3D-kaart van en laat zien wat de effecten van een maatregel zijn

SKB, voluit Stichting Kennisontwikkeling en Kennisoverdracht Bodem, beschikt over een schat aan informatie over de bodem. Via de website Soilpedia wordt een deel daarvan ontsloten, maar veel diepgaande achtergrondinformatie wordt nooit door de lezers bereikt. Een consortium bestaande uit Ambient/RO2 en StrateGis kreeg daarom de opdracht een slim systeem te ontwikkelen dat bodeminformatie op een geïntegreerde en gebruiksvriendelijke manier toegankelijk maakt. En zo ontstond de BodemTool.

David van den Burg, partner bij Ambient/RO2: “De BodemTool is inmiddels veel méér dan een toegangspoort naar kennis van SKB. Informatie over de ondergrond staat op allerlei verschillende plekken. Het Kadaster beheert bijvoorbeeld gegevens over de bebouwde omgeving, het DINOLoket bevat data over grondlagen, gemeenten hebben informatie over kabels en leidingen, en SKB heeft achtergrondinformatie over WKO-installaties. Dat heeft natuurlijk zijn redenen, maar een eindgebruiker wil deze informatie gebundeld bekijken. De BodemTool biedt deze mogelijkheid.”

Interactief

De gebruiker begint met het kiezen van een gebied. Momenteel zijn er voor Rotterdam Centrum en Leidschendam de meeste data beschikbaar, maar de gebruiker is vrij om zelf een gebied binnen Nederland te selecteren. Vervolgens verschijnen er een 3D-kaart en een toolbox. Met de visualisatiegereedschappen kun je informatie zichtbaar en onzichtbaar maken: wel of geen bebouwing, wel of geen kabels en leidingen, wel of geen bodemverontreiniging, etc. Ook bestemmingsplannen staan erin, evenals drinkwatergebieden, archeologie en ondergrondse bouwwerken.

Screenshot van de BodemTool. (Beeld: Ambient/RO2)

“De BodemTool bevat voor iedere locatie in ieder geval informatie uit het Kadaster, het DINOLoket, de Basisregistratie adressen en gebouwen (BAG) en . De gebruiker krijgt zo inzicht in de stand van zaken, zowel fysiek als beleidsmatig”, vertelt Van den Burg.

Tot zover lijkt de BodemTool op de Atlas Leefomgeving, een website die milieu- en gezondheidsinformatie geïntegreerd aanbiedt. Het grote verschil is de interactiviteit. Waar de gebruiker bij de Atlas alleen informatie kan uitlezen, kan de BodemTool ook reageren op input van de gebruiker. Van den Burg: “Je kunt in de BodemTool maatregelen nemen en kijken wat het effect daarvan is. Wanneer je bijvoorbeeld een waterberging of parkeergarage een gebied in sleept, geeft het systeem aan in hoeverre er conflicten ontstaan en welke impact de maatregel heeft. Er wordt gekeken naar effecten binnen de vijf P’s: people, planet, profit, project en public. Je ziet dus wat de maatregel oplevert qua geld, maar ook wat de consequenties zijn voor de bewoners en het milieu. Uiteindelijk zal dit een belangrijke functionaliteit worden, want als een gemeente bijvoorbeeld een windmolen wil plaatsen, dan kost een haalbaarheidsonderzoek nu veel tijd en geld. Met de BodemTool zou je binnen een dag een vrij goed beeld hebben van geschikte locaties, de knelpunten en de kosten en baten van een dergelijke maatregel. Hiervoor werken we echter nog aan de gebruiksvriendelijkheid.”

“De meeste gebruikers zijn nu goed in staat om met de tool een gebied te onderzoeken. Je merkt daarbij verschil tussen doelgroepen: beleidsmedewerkers ruimtelijke ordening vinden de informatie bijvoorbeeld nuttig en compleet, maar vrij complex, terwijl bodemspecialisten zeggen dat het systeem niet gedetailleerd genoeg is. Naar ons idee hebben we het dus precies goed gedaan,” meent Van den Burg, “maar het kan natuurlijk altijd beter.”

Denkwerk
De BodemTool bestaat grofweg uit twee delen: de interface waarin de gebruiker werkt (de website) en een systeem achter de schermen dat alle gegevens aan elkaar knoopt en er zinnige informatie van maakt. Van den Burg: “Hiervoor worden bestaande modellen gebruikt, waarin we de kennis van SKB hebben verweven. Ook TNO heeft meegewerkt. Zij hebben binnen hun concept Urban Strategy rekenmodellen ontwikkeld om de gevolgen van planologische ingrepen inzichtelijk te maken.”

In het kader rechtsboven is te zien wat de consequenties zijn van het installeren van een hoge temperatuuropslag op deze locatie. (Beeld: Ambient/RO2)

“In Dordrecht is de tool toegepast in een praktijkproject. De gemeente is daar op zoek naar een optimaal tracé voor een mogelijke spoortunnel. Met behulp van de BodemTool kon de gemeente snel zien wat er op verschillende locaties mogelijk is en welke effecten ondergronds bouwen daar zou hebben. Het tracé dat je zo bepaalt, moet je natuurlijk nog nader onderzoeken, maar je hebt vast een goede indicatie”, aldus Van den Burg.

Wenkend perspectief

Omdat de tool nog in ontwikkeling is, zijn SKB en de makers tot nu toe terughoudend geweest met promotie. Er worden kleine bijeenkomsten georganiseerd voor de beoogde gebruikers om te vertellen wat er allemaal mee kan. “Ook vragen we waar nog behoefte aan is, zodat we daar in volgende versies op in kunnen spelen”, zegt Van den Burg. Ondertussen kan iedereen de BodemTool bekijken en gebruiken via www.bodemtool.nl.

Van den Burg ziet de applicatie nu vooral als een ‘wenkend perspectief’: “De basis van het systeem is er: de data zitten erin, er is een methodiek om meer data toe te voegen en er zijn modellen die gegevens aan elkaar koppelen en als informatie ontsluiten. We zijn in principe in staat om binnen een halve dag de relevante data van een nieuwe bronhouder (zoals gemeente, waterschap, provincie) in te lezen en correct te integreren. Ook kun je al spelen met maatregelen. De tool is daardoor al heel bruikbaar in een verkennende fase van een project; het maakt de communicatie gemakkelijker. Maar uiteindelijk zou de tool gebruikt kunnen worden bij het opstellen van (ondergrondse) structuurvisies of het (her)inrichten van een gebied. Dat zie ik over een aantal jaar gebeuren.”

Effectief voorspellen faaltijden tunneltechnische systemen

Tegenwoordig is voorspelbaar onderhoud steeds belangrijker vanwege de overheersing van verouderende assets in de nationale infrastructuur. Om falen te voorkomen zonder onnodige investeringen, wordt er gestreefd naar zo veel mogelijk precies op tijd ingrijpen, voordat een systeem verwacht zou falen. Yoanna Nedelcheva heeft voor haar afstuderen aan de TU Delft onderzoek gedaan naar methoden voor het effectief voorspellen van faaltijden voor systemen in tunnels.

Een ontwikkeling in infrastructureel onderhoud is prestatiegericht onderhoud. Het nadeel van deze aanpak is kennisasymmetrie. Omdat de aannemer zelfstandig de onderhoudsactiviteiten definieert en verricht, deelt de klant weinig kennis. Wanneer de klant de data-eigenaar is, kan de aannemer beperkt worden in het inzichtelijk maken van systeemproblemen, omdat ze vaak geen toegang tot de bijbehorende data hebben.

Data-gestuurde prognoses zijn een veelbelovende techniek om bovenstaande uitdagingen te beheersen. Ten eerste, het analyseert het faalgedrag van systemen. Daarom leveren de resultaten van de analyses de benodigde informatie om voorspelbaar onderhoud mogelijk te maken. Ten tweede, een dergelijke analyse kan helpen om de communicatie tussen de klant en de aannemer te optimaliseren wanneer de klant de data-eigenaar is. De klant kan data-gestuurde prognostische analyses verrichten en zijn analyseresultaten delen met de aannemer. Dat helpt de aannemer om zijn plannen te optimaliseren, zonder de gegevens van de klant direct te zien.

De resultaten van analyses de benodigde informatie om voorspelbaar onderhoud mogelijk te maken.

Tunnels in Nederland hebben de hoge beschikbaarheidseis van 98%. Verder hebben de kritieke systemen binnen tunnels vaak een complex faalgedrag. Ze worden beïnvloed door diverse externe factoren en andere systemen waarvan ze afhangen. Daarom is voorspelbaar onderhoud relevant en kunnen prognoses nuttige informatie over tunnelsystemen leveren.

Onderzoek

De vraag is: welke categorie van data-gebaseerde prognostische methoden kan worden gebruikt voor het effectief voorspellen van faaltijden voor systemen in tunnels? Om een antwoord hierop te geven, is onderzoek verricht aan de hand van de data van vier grote tunnels in Nederland over een periode van acht jaar. Rijkswaterstaat is daarbij de data-eigenaar. Falen, operatie, storingen en conditiemonitoring worden als datapunten in eventlogs geregistreerd.

Twee categorieën prognostische methoden zijn geselecteerd als passende methodiek voor de gegeven context en het dataformat. Simpele tijdreeksmethodes (STRM) analyseren alleen op basis van faaltijden. Deze methodes zoeken een trend en extrapoleren de trend in de toekomst om faalvoorspellingen te maken. Proportional hazards modelling (PHM) gaat verder door rekening te houden met andere gebeurtenissen en en te zoeken naar het effect daarvan op faalgedrag.

De gekozen STRM zijn twee vaak gebruikte technieken binnen betrouwbaarheidstheorie: de homogene en niet-homogene poissonprocessen, en drie bekende voorspellingstechnieken, namelijk simple exponential smoothing, de Holt-methode en de Holt-Winters-methode. Voor PHM wordt de veel gebruikte klassieke Cox-methode toegepast, evenals de varianten met lasso, ridge en elastic net regularisation. De geregulariseerde varianten hebben als doel om de relatieve effecten van andere gebeurtenissen op faalgedrag te corrigeren in gevallen waar het model weinig faalregistraties heeft om van te leren.

Resultaten

Om de prestaties van deze methoden te meten, is gekeken naar de toepassing op pompsystemen. Dit zijn kritieke systemen in tunnels die direct van invloed zijn op de algehele beschikbaarheid van een tunnel. Hierbij is een faal gedefinieerd als ‘water op het wegdek’; ook als de hoeveelheid water klein is en het de verkeerdoorstroming niet verstoort.

De prestaties van de methoden zijn gemeten op basis van hun voorspellende kracht. Die bestaat uit twee componenten, namelijk de gemiddelde kwadratische fout van de faalvoorspellingen en de dekkingskans van hun betrouwbaarheidsinterval. De gemiddelde kwadratische fouten per methode voor de vier tunnels zijn verbeeld in de onderstaande figuur. De PHM-methoden presteren opmerkelijk goed met kleine gemiddelde kwadratische fouten en hoge dekkingskansen. Voor 93% van de falen was er een faalindicatorgebeurtenis. Verder vonden 71% van deze faalindicaties plaats binnen een paar uur voor de faalgebeurtenis. Deze informatie zou voorspelbaar onderhoud faciliteren. STRM daarentegen, presteren slecht vanwege hun grote gemiddelde kwadratische fouten en kleine dekkingskansen. Voor drie van de vier tunnels was de gemiddelde kwadratische fout vergelijkbaar met de gemiddelde tijd tussen twee falen. Daarom zijn STRM voor deze context geen effectieve faalvoorspellingsmethoden.

Concluderend is PHM de prognostische categorie die effectief kan worden toegepast voor systemen in tunnels met eventlogs. Verder heeft PHM de toegevoegde waarde van aanvullende informatie over andere gebeurtenissen. Die kan worden gebruikt om het fysieke systeem beter te begrijpen en te onderhouden. Daarnaast kan het verschil van de effecten tussen de faalindicatoren numeriek vergeleken worden. Deze verschillen kunnen gebruikt worden om de kansschattingen in betrouwbaarheidsanalyses (zoals FMECA en FTA) objectiever te maken en daardoor de onderhoudsplannen te optimaliseren.

De verticale as toont de fouten in dagen (400 tot -300 dagen), de horizontale as geeft de falen in de originele volgorde weer. Het is duidelijk te zien dat de PHM-methoden (de laatste vier kolommen) goed presteren: de faalindicaties kloppen zeer goed met de  daadwerkelijke falen. (Bron: scriptie Yoanna Nedelcheva)

Mobiele oven test brandweerbaarheid Maastunnel

April dit jaar zette Gemeentewerken Rotterdam een mobiele oven in om de brandweerbaarheid van de Maastunnel te testen. Een primeur. Het gebruik van deze oven scheelt testtijd en zorgt voor meer realistische onderzoeksdata. En de Maastunnel? Die blijkt nog steeds aardig stand te houden tegen een flinke brand.

25 mei 2012 | AUTEUR: Armand van Wijck

De mobiele oven is een geesteskindje van Efectis, Nederlands onderzoekscentrum voor brandveiligheid. “Het gaat om de allereerste mobiele oven ooit. Een kleine variant van de onverplaatsbare ovens die we in het lab gebruiken”, licht productmanager Martin Vermeer van Efectis toe. “De mobiele oven is bedoeld voor het testen van de brandwerendheid van de dragende structuren van een tunnel. Voorheen moesten onze klanten zelf proefstukken maken en die meenemen naar het lab. Daar stellen we de stukken bloot aan gesimuleerde omstandigheden ten tijde van brand. Nu we in de tunnel zelf kunnen meten, weten we zeker dat data als vochtigheid en drukspanning in het beton representatief zijn.”

Testopstelling met mobiele oven in de Maastunnel te Rotterdam. (Foto: Efectis)

De kubusvormige oven heeft een verhit oppervlak van ongeveer één vierkante meter en gebruikt propaan als brandstof. Vermeer vertelt dat de oven gemaakt is van lichtgewicht, brandwerend plaatmateriaal waardoor het apparaat gemakkelijk in positie te brengen is. “Je kunt de oven horizontaal of verticaal richten, waardoor je zowel aan de tunnelwand als aan het plafond kunt beproeven. Hij kan op iedere hoogwerker gemonteerd worden, zoals ook bij de Maastunnel gebeurd is. Daar testten we aan het plafond op vier meter hoogte”, aldus Vermeer.

“De luchtstroming in de oven wordt zodanig gereguleerd dat je over de vierkante meter die open is, een uniforme temperatuurverdeling krijgt. Zo zal het kleine beproefde oppervlak zich gedragen alsof er een groot vuur in een tunnel woedt. De opstelling is echter niet geschikt voor het testen van ventilatiesystemen en rookproductie, daar zijn andere methoden voor.”

De mobiele oven is ook voorzien van een speciale ovencamera, waarmee het mogelijk is om direct in de oven te filmen en het gedrag van de constructie te bekijken. Alle temperaturen in het beton en in de oven worden real-time opgeslagen waardoor de uitvoerder en opdrachtgever de data direct kunnen bekijken.

Testresultaten Maastunnel

De Maastunnel zal de komende jaren een grootschalige renovatie ondergaan. Gemeentewerken Rotterdam gebruikt de testresultaten van de mobiele oven om de benodigde dikte voor nieuwe, brandwerende tunnelbekleding te bepalen.

Efectis heeft twee type ovens gemaakt: een lichtere oven kan een temperatuur tot maximaal 1150°C aan, waardoor het de brandveiligheid kan testen met betrekking tot de standaard-brandkromme. De zwaardere oven kan de hoge Rijkswaterstaat-brandkromme aan, die een maximale temperatuur van 1350°C kent (zie hiernaast). Met de zwaardere oven is de Maastunnel getest.

Het testobject was het tussenplafond in het landgedeelte van de tunnel, waarboven het ventilatiekanaal zit. In de opbouw van het tussenplafond bevinden zich ook chamotte-tegels, die ten opzichte van beton meer isolerend zijn en dus mogelijk een bijdrage leveren aan de brandwerendheid van het tussenplafond.

Links het resultaat van het beton direct na blootstelling aan RWS-brandkromme gedurende 120 minuten (max. 1350 graden) – het beton gloeit nog duidelijk na. De rechter foto toont hoe het plafondgedeelte eruit ziet nadat het is afgekoeld. (Foto’s: Efectis)

De data lieten zien dat het onbeschermde tussenplafond een één uur durende Rijkswaterstaat-brand prima kan hebben, maar een twee uur durende Rijkswaterstaat-brand is zonder enige vorm van brandwerende bescherming vooralsnog niet mogelijk. Vermeer: “Na 2 uur heb je wel bijna een gat door het tien centimeter dikke beton heen gebrand, waarbij er geleidelijk stukken beton vanaf knallen. Dit fenomeen wordt spatten van beton genoemd (zie hiernaast). Dat ziet er heftig uit, maar het is het eerste stukje plafond dat opgeofferd mag worden en na een brand meteen gerepareerd kan worden zonder verdere consequenties voor het behoud van de tunnel.” Ook het tussenplafond werd een uur lang blootgesteld aan een standaard brandkromme. Daarbij bleef de betonstructuur vrijwel volledig in tact.

Willem van Oranjetunnel

In 2009 startten in Delft de werkzaamheden voor het project Spoorzone Delft. Het spoorviaduct dat langs de oude binnenstad liep, is vervangen door een spoortunnel. Deze tunnel, de Willem van Oranjetunnel, is in april 2015 officieel geopend. De tunnel heeft twee tunnelbuizen en is geschikt voor vier sporen. Inclusief toeritten is hij 2.300 meter lang. Onderdeel van de tunnel is een nieuw ondergronds station.

(Foto: Ronald Tilleman)

Aanleiding

Tot de bouw van de tunnel is om verschillende redenen besloten. Het spoorviaduct was met zijn twee sporen een flessenhals op het verder viersporige tracé tussen Rotterdam en Amsterdam en was niet berekend op de verwachte groei van het treinverkeer. Daarnaast veroorzaakten de circa 350 treinen die iedere dag over het viaduct reden veel geluidsoverlast voor omwonenden en vormde de spoorlijn dwars door de stad een barrière tussen de verschillende wijken. Verder was het bestaande station te krap en voldeed het niet meer aan de eisen van de tijd.

(Foto: spoorzonedelft.nl)

Bouwmethode

Voor de bouw van de tunnel is gekozen voor ‘proven technology’. De aannemerscombinatie heeft de spoortunnel voor het grootste deel gebouwd met de wanden-dakmethode in combinatie met diepwanden. Deze methode is trillings- en geluidsarm en kan op relatief korte afstand van bestaande bebouwing worden toegepast. Met een speciale grijper wordt een sleuf gegraven. Tijdens het graven zorgt een steunvloeistof ervoor dat de sleuf niet instort. Als de sleuf klaar is gaat er wapening in en wordt hij volgestort met beton. Hierbij duwt het beton de steunvloeistof uit de sleuf. Zodra de wanden klaar zijn wordt hiertussen een dak gemaakt. Vervolgens kan de grond onder het dak worden ontgraven en de tunnelconstructie worden afgemaakt, terwijl de hinder bovengronds minimaal is.
Alleen bij de tunnelmonden en kruisingen met open water heeft de aannemerscombinatie een andere bouwmethode toegepast. Hier is met damwanden een bouwkuip gemaakt, waarin vervolgens de tunnel is gebouwd. Om eventuele effecten van de bouwwerkzaamheden op de omgeving exact waar te nemen – en op tijd maatregelen te kunnen treffen – heeft de aannemer samen met ProRail een uitgebreid monitoringprogramma uitgevoerd.

Innovatief

Bij het bouwproject zijn ook innovatieve technieken toegepast. Met crosshole sonic logging zijn bijvoorbeeld defecten in diepwanden opgespoord. Dit onderzoek vond plaats in kader van het Geo-Impuls/TU Delft-promotieonderzoek van Rodriaan Spruit. Crosshole sonic logging maakt gebruik van het principe dat een geluidsgolf die door beton gaat, met een andere snelheid beweegt dan wanneer hij door bentoniet of een holle ruimte gaat. Door bij diepwanden aan weerszijden van een voeg zenders te hangen die een hoogfrequent signaal uitzenden dan wel ontvangen, kun je de looptijd en de sterkte van de signalen dóór de voeg vastleggen. Met die gegevens kun je vervolgens de kwaliteit van de voeg over de gehele lengte van de diepwand bepalen. In Delft is met deze techniek met succes een zwakke plek in een diepwand gedetecteerd.

Ondergronds station

Het nieuwe ondergrondse station ligt bovenop de tunnel, vlak naast het bestaande station dat op termijn een andere bestemming krijgt. De stationshal op de begane grond is onderdeel van het nieuwe stadskantoor. Direct naast het station, onder het stationsplein, is een ondergrondse fietsenstalling voor 5.000 fietsen en iets verderop aan de Phoenixstraat een ondergrondse parkeergarage voor 650 auto’s. Het stationsplein is ingericht als een vervoersknooppunt, waar reizigers eenvoudig kunnen overstappen op tram, bus en taxi.

Het oude en het nieuwe station. (Foto: Ronald Tilleman)

Herontwikkelen

De gemeente Delft heeft de bouw van de spoortunnel aangegrepen om het hele gebied rond de spoorlijn te herontwikkelen. Hiervoor heeft ze een stimuleringssubsidie gekregen in het kader van de voorbeeldprojecten Intensief Ruimtegebruik. De grond die vrijkomt als het spoor naar de ondergrond is verplaatst, gaat Delft onder andere gebruiken voor de aanleg van een stadspark met veel water en de bouw van woningen en kantoren. De Spaanse architect en stedenbouwkundige Joan Busquets heeft voor het gebied een stedenbouwkundige visie ontwikkeld.

'Kan de onderdoorgang niet gewoon daar?'

Men neme een Bouw Informatiemodel (BIM), drie grote smartboards en een zaal vol stakeholders en je doet aan Virtual Design and Construction. Zo eenvoudig lijkt het op het eerste gezicht, maar niets is minder waar. De VDC-methode van Royal HaskoningDHV is een omslag in denken; een andere aanpak die lef vergt.

Volgens Royal HaskoningDHV zorgt Virtual Design and Construction (VDC) voor een breed gedragen ontwerp, minder faalkosten en een snellere doorlooptijd. “Je krijgt meer voor minder”, stelt Jeffrey Rampaart, projectmanager bij het adviesbureau.

“Bij een bouwproject heb je te maken met een keten van partijen. Iedereen streeft ernaar om een efficiënt ontwerp te creëren, waarmee het project binnen het budget, binnen de gestelde tijd en naar ieders tevredenheid kan worden gerealiseerd. Maar de schakels in de keten werken vaak relatief solitair en dat kan een efficiënt ontwerp in de weg staan. Elke partij heeft zijn eigen beleving en verwachtingen bij het project: hoe zorg je dat deze bij elkaar komen? Hoe zorg je ervoor dat iedereen die een belang heeft bij het project, meewerkt aan de oplossing? Wij denken dat je dit bereikt met een visuele methode zoals VDC.”

In beeld

VDC is ontwikkeld door Stanford University en door Royal HaskoningDHV geadopteerd en verder ontwikkeld. De methode is het best uit te leggen aan de hand van de iRoom, een ruim opgezette kamer met drie smartboards aan de muur. Hierop is tijdens een VDC-sessie voor een bouwproject een 3D-weergave van het ontwerp te zien (een BIM), evenals andere relevante informatie, zoals het Programma van Eisen of een luchtfoto van het plangebied. De deelnemers – vertegenwoordigers van alle stakeholders in het project – gebruiken de borden om ontwerpoplossingen te onderzoeken. Hoe scherp mag de bocht maximaal zijn, kunnen we nog een middenberm toevoegen, hoe ervaart een fietser de onderdoorgang? Op zulke vragen wordt ter plekke een antwoord gezocht.

De iRoom in het kantoor van Royal HaskoningDHV in Amersfoort. (Foto: RHDHV)

Het visualiseren van het ontwerp is dan ook een belangrijk aspect van VDC. Het is echter niet het enige. Ook de organisatie en het proces spelen een rol. Bij het selecteren van de deelnemers voor een VDC-sessie moet bijvoorbeeld over de organisatie worden nagedacht: je hebt alle stakeholders nodig om tot een echt integraal ontwerp te komen. Rampaart: “Met VDC werk je geïntegreerd op drie niveaus: een parallel proces vervangt het traditionele volgtijdelijke proces, je betrekt technische en niet-technische stakeholders en op productniveau integreer je zaken zoals ramingen, PvE, risicodossier, enzovoort.”

Simultaan, snel en samen

“VDC is dus meer dan het samen kijken naar een BIM. Sterker nog, het kan ook zonder BIM. Gezamenlijk nadenken over het ontwerp kan ook met flip-overs en post-its. Maar om alle stakeholders bij het proces te betrekken, moet je het ontwerp goed in beeld brengen en dat is bij de complexe projecten van tegenwoordig vrijwel onmogelijk zonder digitale hulpmiddelen”, meent Rampaart.

“De schermen zorgen er daarnaast voor dat je verschillende informatiebronnen kunt combineren. Je kunt bijvoorbeeld de uitgangspunten van het ontwerp letterlijk naast de visualisatie houden, of de huidige en geplande situatie met elkaar vergelijken. Door de visuele benadering kan bovendien iedereen meepraten, de barrière tussen technisch specialisten en beleidsmakers en bestuurders wordt veel kleiner. De klant voelt zich hierdoor meer gehoord. En misschien nog wel belangrijker: je kunt direct laten zien wat een wijziging in het ontwerp voor effect heeft, waardoor sneller keuzes gemaakt kunnen worden. Wat gebeurt er als je de onderdoorgang wat meer naar links plaatst? Is er dan nog voldoende ruimte voor een fietspad? Voor zulke wijzigingen hoef je nu niet terug naar de tekentafel. Je voert het ter plekke uit, waarna je ook gelijk het resultaat kunt bespreken. Dat werkt enorm efficiënt.”

Ideaal dus, dat VDC. Waarom zijn we nog niet massaal overgestapt? Rampaart: “Met VDC wordt het ontwerpproces een open proces, iedereen heeft inspraak. Dat schrikt sommige mensen af. De civiele bouwwereld is een conservatieve wereld, omdat de risico’s vaak groot zijn. Een radicaal andere aanpak wordt hierdoor niet direct omarmd. Je moet met een heel andere blik naar je eigen processen kijken. Daar is lef en vertrouwen voor nodig.”

Echte data

Royal HaskoningDHV gebruikt VDC nu twee jaar, en met succes. Rampaart denkt dat het bij projecten gemiddeld een kostenbesparing van tien tot dertig procent oplevert. “Daarnaast krijgt de klant een betere oplossing, omdat je de vraag nog eens tegen het licht houdt.” VDC leidde onder meer bij een alternatievenstudie voor spoorkruisingen in Ermelo tot tevredenheid van de klant. “We hebben daar de bestaande omgeving gedigitaliseerd en vervolgens de nieuwe plannen erin verwerkt”, vertelt Rampaart. “Zo ontstond er een heel nauwkeurig beeld van de toekomstige situatie. De gemeente kan het plan hiermee goed uitleggen aan het college, de gemeenteraad en inwoners.”

Het verschil met ‘gewone’ visualisaties is dat het 3D-model bij VDC gebaseerd is op de data van zowel de omgeving als het ontwerp. Ook de ondergrond wordt meegenomen. Bodem- en hydrologisch onderzoek, het DINOLoket, de GBKN en het Kadaster leveren veel van de benodigde gegevens. Maar zoals menig ondergrondse bouwer weet, blijft er altijd onzekerheid bestaan, bijvoorbeeld over de lokale bodemgesteldheid en de ligging van kabels en leidingen. Rampaart beaamt dat. “Informatie over ondergrondse infrastructuur wil inderdaad nog wel eens afwijken van de werkelijkheid. Bij VDC levert dat echter minder grote hindernissen op, omdat afwijkingen in de data veelal te klein zijn om het proces te verstoren. Bovendien zijn eventuele consequenties snel in beeld te brengen en aan te passen.”

Tijdens de VDC-sessie onderzoeken stakeholders mogelijke ontwerpoplossingen. (Foto’s: RHDHV)

Beleving

“De kracht van VDC is dat het ontwerp gaat leven. Techniek wordt beleving. Natuurlijk kunnen we de wethouder van Amersfoort vertellen wat je als automobilist ziet als je de tunnel inrijdt. Of een plaatje daarvan laten maken en hem dat laten zien. Maar als de wethouder die vraag stelt in een VDC-sessie, kun je ter plekke inzoomen op de inrit, de camera draaien en de situatie in beeld brengen. Tijdens een VDC-sessie voor een nieuwe onderdoorgang in Ermelo opperde iemand halverwege: ‘Kan de onderdoorgang niet gewoon in het midden?’. Toen hebben we het object domweg opgepakt en langs het spoor gesleept om te kijken waar hij paste. Zo kom je er ook achter wat níet kan en dat is evengoed nuttig om te weten.”

SOS: Meer meten met infrarood

Hoe kan data helpen tunnels veiliger te maken? Bieden nieuwe technieken of inzichten kansen om de veiligheid te verhogen of de veiligheid op niveau te houden met hogere beschikbaarheid of tegen lagere kosten? Ontwikkelingen op ICT-gebied gaan snel. Meer rekenkracht en daaruit volgende snellere verwerking van data, maken het zinvol bestaande oplossingen tegen het licht te houden. In de Westerscheldetunnel is een proef gedaan met infraroodsensoren als basis voor het snelheidsonderschrijdingssysteem (SOS). Daaruit blijkt dat de beperkingen van bestaande systemen met detectielussen, kunnen worden weggenomen.

Het bedrijf Soltegro heeft op eigen initiatief een SOS ontwikkeld en vervolgens de N.V. Westerscheldetunnel bereid gevonden mee te werken aan een proefopstelling. “Ontwikkeling in eigen beheer is wellicht ongebruikelijk”, zegt commercieel directeur Jan-Martijn Teeuw van Soltegro, “maar past wel bij onze werkwijze. Wij positioneren ons tussen ingenieursbureaus en automatiseringbedrijven in. Bij ons werken veel ICT-specialisten, maar ook elektrotechnisch en werktuigkundig ingenieurs. Met die disciplines werken we op een integrale manier aan projecten. En dat brengt met zich mee dat wij ook anders tegen problemen aankijken.”

Manager systems engineering en innovatie Franc Fouchier legt uit wat dat in de praktijk inhoudt: “De ervaring die wij hebben opgedaan in de softwarewereld projecteren we op de civieltechnische wereld. Dat betekent dat je eerst een probleem goed analyseert zonder daarbij al oplossingsrichtingen in het achterhoofd te hebben en pas in tweede instantie kijkt naar de combinatie van technieken die je kunt inzetten om dat probleem op te lossen. In de praktijk is deze aanpak vaak niet mogelijk, omdat bepaalde oplossingen zijn voorgeschreven. Zo staat in de tunnelstandaard dat je voor snelheidsmeting inductielussen moet toepassen. In onze optiek heb je voor een optimale oplossing keuzevrijheid nodig. Daarom konden we het SOS dat we in de Westerscheldetunnel hebben getest ook alleen maar in eigen beheer ontwikkelen.”

“In onze optiek heb je voor een optimale oplossing keuzevrijheid nodig.”

Elk voertuig meten

Met een SOS kan worden gedetecteerd of de snelheid van voertuigen op een willekeurig punt te laag wordt en er daardoor gevaarlijke situaties ontstaan die bijvoorbeeld kunnen leiden tot kop-staartbotsingen. Het gebruik van inductielussen om snelheidsverschillen te detecteren kent een aantal beperkingen. Er wordt alleen gemeten op de plaats van de lus, en defecten aan een inductielus leiden bij vervanging vrijwel altijd tot verminderde beschikbaarheid van de tunnel. Jan-Martijn Teeuw: “Met onze sensoren zijn we in staat elk voertuig in de tunnel uniek te detecteren. Je volgt het bewegende object en dat biedt meer mogelijkheden. Je verzamelt meer informatie. Met behulp van software kun je detecteren of voertuigen afwijkend gedrag vertonen. Het gaat dus verder dan alleen detecteren of een willekeurig voertuig op een bepaalde plaats onder een minimumsnelheid komt. Bovendien kun je door bijvoorbeeld een kapotte sensor een meting missen en nog steeds een betrouwbaar resultaat hebben.”

In de Westerscheldetunnel is het systeem van Soltegro op een deel van het traject geïnstalleerd, naast het bestaande systeem. De wegverkeersleiders hebben beide systemen gemonitord en Soltegro feedback gegeven. In een halfjaar tijd zijn enorm veel meetgegevens verzameld. Daaruit blijkt dat de betrouwbaarheid van het systeem bijzonder hoog is. De mensen van de Westerscheldetunnel hebben beaamd dat het goed heeft gefunctioneerd. “De betrouwbaarheid is cruciaal”, vindt Jan-Martijn Teeuw. “Als systemen te vaak valse meldingen geven, is het gevolg dat wegverkeersleiders het niet meer serieus nemen en ook niet reageren als er wel iets aan de hand is. Dan neemt de veiligheid per definitie af.”

Tijd in plaats van afstand

Implementatie van een SOS met infraroodsensoren vindt, net als bij gebruik van detectielussen, plaats op basis van een risicoanalyse. Bij een steile uitrit, zoals bij de Westerscheldetunnel, mag je verwachten dat de snelheid van vrachtwagens sneller terugloopt. In zo’n situatie zal bij beide systemen sprake zijn van meer meetpunten dan in een vlak deel van de tunnel. Het verschil zit in de meeteenheid. Bij gebruik van detectielussen is er per definitie sprake van afstand. Met de sensoren wordt gemeten in tijd, en is het ook mogelijk om meer dan alleen snelheidsverschillen te detecteren.

Franc Fouchier: “Met infrarood detecteren we bijvoorbeeld ook of al het verkeer ineens naar één baan opschuift. Dat kan voor de wegverkeersleiding een teken zijn dat er sprake is van bijvoorbeeld afgevallen lading, langzaam rijdend verkeer of stilstand. En de data die je verzamelt kun je ook gaan gebruiken om verkeersbewegingen te voorspellen. Het is voorstelbaar dat je met dit systeem ruim van tevoren kunt voorspellen waar en wanneer filevorming ontstaat en dat je vanuit het systeem vervolgens meteen deze informatie naar in-carsystemen verstuurt. Daar kun je overigens de wegverkeersleider als buffer tussen zetten. Het is maar net wat de wegbeheerder wil.”

Gebruikersinterface van het ontwikkelde SOS. (Beeld: Soltegro)

Waar gaat dat naartoe?

“In de wereld van het ‘Internet of Things’ krijgen we steeds meer situaties waarin systemen beslissingen gaan nemen”, vervolgt Franc. “Wij verwachten dat het die kant op gaat. Vandaar onze integrale visie en de keuze om niet de omgeving te detecteren, maar het object dat in die omgeving beweegt. De informatie die door het object wordt gegenereerd, opent nieuwe toepassingsmogelijkheden.” Jan-Martijn Teeuw: “We richten ons nu in eerste aanleg op tunnels, maar er kan natuurlijk veel meer met deze techniek. Je kunt er bijvoorbeeld ook mee detecteren hoe voertuigen in een parkeergarage bewegen. Voor ons is de volgende stap om in gesprek te gaan met beheerders van tunnels waar detectielussen echt niet voldoen. In de praktijk van de tunnelstandaard zie je nu al wel dat er ruimte komt voor projectspecifieke afwijkingen en er wordt al gesproken in termen van ‘standaard of gelijkwaardig’. Daar liggen kansen voor deze vorm van detectie, maar formeel zou de toepassing nu alleen kunnen in niet-rijkstunnels.”

Kennisbank

Artwork: "Library" by Lori Nix | www.lorinix.net

Dit was de Onderbreking Meten is weten

Bekijk een ander koffietafelboek: