Loading...

De Onderbreking

Tunnels en veiligheid

Tunnels en veiligheid

Noord-Holland, Waterwolftunnel

Aantoonbare veiligheid met standaard ICT proces

Werkbare oplossingen door integrale aanpak veiligheid

Tunnelbouw – het bijzondere is gewoon geworden

3D-scan brengt vervormingen snel in beeld

Maastricht, A2 Maastricht

SOS: Meer meten met infrarood

Kennisbank

Tunnels en veiligheid

Tunnels zijn wellicht de bekendste voorbeelden van ondergrondse bouwwerken. Het begon in Nederland met afgezonken tunnels om watergangen te kruisen, inmiddels worden ook boor- en landtunnels breed toegepast. Ontwikkelingen in de praktijk vragen om ontwikkeling in kennis en kunde. Ook op het gebied van veiligheid: ondergronds is het waarborgen van veiligheid vaak complexer dan boven de grond.

Nederland is specialist in afgezonken tunnels. Toch is er ook op dit gebied nog voldoende bij te leren. Gezien de hoge leeftijd van de meeste Nederlandse zinktunnels, is renovatie bijvoorbeeld een actuele en dringende opgave, waarover nog veel vragen leven. Daarnaast neemt de complexiteit bij het realiseren van geboorde tunnels toe: in stedelijke gebieden is het prettig als wegen en spoorlijnen ondergronds gaan, maar er is weinig ruimte om te bouwen en de hinder moet minimaal zijn. We willen in complexere situaties ondergronds bouwen, nog dieper en nog dichter bij de bestaande bebouwing.

Veiligheid is dan ook onlosmakelijk met ondergronds bouwen verbonden. Het werken in de grond heeft al snel effect op de omgeving. Bovendien moet de constructie na oplevering veilig te gebruiken zijn. Dat is op zichzelf al een opgave, maar een bijkomende uitdaging is het vooraf aantoonbaar maken van veilig gebruik, en dat in een complex belangenveld. De laatste jaren leidde dat bij tunnels soms tot problemen. Samen met het netwerk wil het COB ervoor zorgen dat nieuwe tunnels voortaan opengaan zonder gedoe.

Senang in ondergrondse parkeergarage

Onder het glooiende gras van het Catharina Amaliapark in Apeldoorn ligt een tweelaags parkeergarage, ontworpen door Zwarts & Jansma Architecten. Bij het ontwerp stond voor de architecten voorop dat bezoekers zich in de garage prettig en veilig moeten voelen. Om dit te bereiken, hebben ze vanaf het eerste begin alle relevante partijen in de planvorming meegenomen. Met succes; de Brinklaangarage straalt rust en veiligheid uit. 

Wie in een willekeurige parkeergarage eens goed om zich heen kijkt, ziet meestal een matig verlichte grauwe ruimte, lage plafonds vol leidingen en installaties, en om de zoveel meter een betonnen draagbalk ondersteund door betonkolommen. Kortom, een naargeestige en weinig overzichtelijke omgeving waar je het liefst zo kort mogelijk bent. Toen Zwarts & Jansma Architecten de opdracht kregen om een ondergrondse parkeergarage te ontwerpen in het Apeldoornse Catharina Amaliapark wisten ze één ding zeker: het moest geen sombere ruimte worden, maar een garage waar bezoekers goed hun weg kunnen vinden en zich veilig voelen. 

Workshops

De bouw van de parkeergarage is onderdeel van de herinrichting van het gebied rond de Brinklaan. Dit gebied bestond grotendeels uit een parkeerterrein en enkele groenstroken. “De gemeente Apeldoorn wilde dit gebied transformeren tot een groene stadsentree”, vertelt Reinald Top van Zwarts & Jansma. “Toen wij door de gemeente werden ingehuurd, lag er al een landschapsplan van OKRA landschapsarchitecten. In nauw overleg met hen zijn wij een parkeergarage gaan ontwerpen, waarbij een maximale ‘parkbeleving’ centraal stond. Om snel duidelijk te krijgen aan welke eisen de garage moest voldoen en hoe bijvoorbeeld de aan- en afvoerroutes moesten lopen, hebben we workshops georganiseerd met vertegenwoordigers van de gemeente, zoals bouw- en woningtoezicht, verkeerskundigen en ontwerpers openbare ruimte, en met een installatieadviseur en een constructeur. Vervolgens hebben we schetsen gemaakt die we hebben voorgelegd aan klankbordgroepen met bewoners. Deze aanpak leidde tot een ontwerp waarbij we het park met een binnentuin als het ware de garage in trokken.”

Eenduidig kleurgebruik

Top vervolgt: “Helaas voldeed het ontwerp niet aan een zogeheten voornorm, wat voor de brandweer aanleiding was om het af te keuren. Daarna lag het proces lange tijd stil. Na anderhalf jaar klopte de gemeente weer bij ons aan, omdat ze toch een garage wilden hebben. De eisen waren nog steeds hetzelfde: een openbare garage met twee lagen en honderdtwintig parkeerplekken per laag, die zo veel mogelijk wegvalt in het park. En voor ons gold nog steeds dat we een garage wilden ontwerpen waarin bezoekers zich prettig en veilig voelen. We moesten alleen op zoek naar een andere oplossing. Al gauw hadden we het idee dat we het gewenste beeld konden realiseren door uit te gaan van een volledig gesloten garage met een vlak plafond, een transparant en centraal gelegen trappenhuis, een eenduidig kleurgebruik en een goed verlichtingsplan.”

‘‘Door alle leidingen in het beton te storten en de draagbalken in het plafond te integreren, is het plafond helemaal vlak. Dat zorgt voor een overzichtelijke ruimte, waarin de aandacht van de bezoeker alleen gaat naar de elementen die voor hem belangrijk zijn.’’ (Foto: Zwarts & Jansma Architecten)

Gemeenschappelijke visie

Collega-architect Bas Symons vult aan: “We realiseerden ons ook direct dat een dergelijk ontwerp alleen mogelijk was als we alle partijen, zoals constructeurs, installateurs, verkeerskundigen en brandtechnici, vanaf het begin zouden meenemen om tot een integraal plan te komen. De standaard bouwpraktijk bij parkeergarages is namelijk dat eerst de ruwbouw wordt gedaan, en pas daarna kijken de onderaannemers hoe ze de verschillende installaties kunnen aanbrengen. Meestal krijg je dan een optelling van suboptimale oplossingen. Dat wilden wij niet. Daarom hebben we ook bij dit ontwerpproces workshops georganiseerd, waarbij wij ons idee hebben uitgelegd. Vervolgens hebben we aan de anderen gevraagd aan te geven welke mogelijkheden zij zelf zagen om invulling te geven aan ons idee. Dat werkte goed en heeft ervoor gezorgd dat we vrij snel een gemeenschappelijke visie hadden.”

“Door alle leidingen in het beton te storten en de draagbalken in het plafond te integreren, is het plafond helemaal vlak. Dat zorgt voor een overzichtelijke ruimte, waarin de aandacht van de bezoeker niet wordt afgeleid en alleen gaat naar de elementen die voor hem belangrijk zijn, zoals de bewegwijzering. De garage is rechthoekig en voor de wanden zijn we uitgegaan van damwandplanken. Om donkere hoeken te vermijden hebben we ze afgerond. Verder zijn we uitgegaan van een eenduidig kleurenschema. Zo hebben we het plafond en de kolommen wit geschilderd om rust te creëren. De rijbanen zijn lichtgrijs en de wanden en parkeervakken rood. Voor de bewegwijzering hebben we gebruikgemaakt van eenvoudige symbolen en grafische elementen. Met de verlichting hebben we ruimtelijkheid van de garage zo veel mogelijk proberen te vergroten. Vooral de lichtlijnen in een koof langs de wanden dragen daar sterk aan bij.”

Beekdal

Naast een rustige en ruimtelijke uitstraling was een goede inpassing van de garage in het park een belangrijke doelstelling. “Bij de herinrichting stond voorop dat de beek De Grift – die door een persleiding liep – weer bovengronds moest komen”, aldus Top. “De landschapsarchitecten van OKRA hebben dat aangegrepen om het park vorm te geven als een beekdal met glooiende oevers. Samen met hen hebben we ervoor gekozen om een van de hellingen over de garage te laten lopen en de ventilatieopeningen zo veel mogelijk weg te werken in het park. Verder zijn de wegen en de paden verdiept aangelegd, waardoor het park een groene uitstraling heeft.”

Kabels en leidingen

Door de vele ondergrondse kabels en leidingen in het gebied bleek het lastig om een geschikte plek voor de garage te vinden. Daarnaast moest de constructeur slimme oplossingen bedenken, omdat op het dak bomen zijn geplant en de beek er deels overheen loopt. “In het gebied stonden veel grote bomen die zo veel mogelijk zijn gespaard”, legt Symons uit. “Een deel van deze bomen staat op het garagedak. Om dat mogelijk te maken, is de heuvel boven het dak overal anderhalf tot twee meter hoog. Op plekken waar geen bomen staan, hebben we de ophoging deels met EPS (piepschuim) gemaakt. Daardoor blijft het gewicht beperkt en hoefden we de dakconstructie niet overal te versterken”.

Tevreden

Terugkijkend zijn Top en Symons erg tevreden over het eindresultaat. Top: “Bij ons eerste ontwerp kreeg de garage betekenis door het park dat als het ware in de garage werd getrokken. De parkeergarage die er nu ligt, heeft kwaliteit door het unieke eigen ontwerp. Een ontwerp dat ervoor zorgt dat bezoekers zich senang voelen in de garage”.

Waterwolftunnel

De Waterwolftunnel is onderdeel van de vernieuwde provinciale weg N201 tussen Hoofddorp en Amstelhoek. Hij gaat onder de Ringvaart van de Haarlemmermeer door en ligt op de grens van de gemeenten Aalsmeer en Haarlemmermeer.

(Foto: Flickr/European Roads)

De Waterwolftunnel heeft twee gescheiden buizen met elk twee rijstroken en een middentunnelkanaal, dat onder meer dient als vluchtroute. In totaal is de tunnel 1.450 meter lang. Het gesloten deel is 670 meter lang en gaat aan beide kanten over in een open tunnelbak van 300 meter. Aan de oostzijde is er na de open tunnelbak nog een korte tunnel met een lengte van 80 meter.

Slim

Bij de bouw van de tunnel heeft de aannemerscombinatie steeds voor slimme, economisch aantrekkelijke oplossingen gekozen. Voor de aanleg is met damwanden een bouwput gemaakt. Hierin is met onderwaterbeton een vloer gestort die onder een helling ligt. Door in deze vloer wapening aan te brengen, was een aparte constructievloer niet nodig en kon de tunnel minder diep worden aangelegd. De betonnen zijwanden van de tunnel zijn relatief licht uitgevoerd met een dikte van 0,4 meter. Ze maken de constructie waterdicht en verhogen de brandwerendheid. Ze zijn er niet op berekend om de gronddruk tegen te houden. Daarvoor zorgen de stalen damwanden.

De tunnel kruist niet alleen de Ringvaart, maar ook het Bovenlandengebied, een moeraszone waarin de beschermde rugstreeppad leeft. Om te zorgen voor voldoende leefgebied voor deze zeldzame pad is een deel van het tunneldak uitgevoerd als ecologische zone met veeneilandjes. (Foto: Heijmans)

Veiligheid

De Waterwolftunnel is de eerste provinciale tunnel in Noord-Holland die aan de wet Aanvullende regels veiligheid wegtunnels (Warvw) moest voldoen. Reden voor de provincie Noord-Holland en de betrokken gemeenten (Aalsmeer en Haarlemmermeer) om vanaf het begin sterk in te zetten op veiligheid. Ze wilden namelijk voorkomen dat er vertraging zou optreden als gevolg van het niet verlenen van een openstellingsvergunning. Daarom is onder andere gekozen voor een intensief traject rond opleiden, trainen en oefenen (OTO). Alle directbetrokkenen hebben een opleiding en training gehad en hebben vervolgens uitgebreid geoefend, deels met 3D-simulatieprogramma’s.

Doordachte samenwerking bij calamiteiten

Loopt de weg naar aantoonbare tunnelveiligheid via standaardisatie van ICT-processen?

De veiligheid van verkeerssystemen is voor een groot deel afhankelijk van ICT. Dat is zeker bij tunnels het geval. Maar wat als ICT-systemen falen? Wat betekent dat voor de veiligheid? Hoe kun je garanderen en aantonen dat falende ICT-systemen de veiligheid van de tunnelgebruiker niet bedreigen? En is een standaard ICT-proces daarbij de gedroomde oplossing?

Jørgen Heinrich (Movares) stelt dat de nieuwe Landelijke Tunnelstandaard (LTS) de eerste voorzichtige stappen zet richting een gestructureerd proces voor het creëren van veilig werkende software. Er worden echter nog geen standaard processen gevraagd voor het maken, verifiëren en in dienst stellen van software voor tunneltechnische installaties. Als het gaat om de inherente veiligheid van bijvoorbeeld een treinbeveiligingssysteem, draait het altijd om het aantonen van het veilig falen van de hardware en de software. Zeker in de huidige wereld waarin steeds meer software wordt gebruikt om beveiligingssystemen te bouwen, is het aantonen van de veilige en correcte werking van de software cruciaal. Vindt dit nu ook z’n weg naar tunnels? Jørgen Heinrich en Auke Sjoukema (ProRail) praten over nut en noodzaak van een standaard ICT-proces.

Is een standaard proces noodzakelijk om de goede werking van ICT-systemen aan te tonen?

Auke Sjoukema: “Bij ProRail zijn we erachter gekomen dat er ten aanzien van standaards en uniformiteit op het gebied van tunneltechnische installaties verbeteringen noodzakelijk zijn. Ten behoeve van adequaat beheer willen we documenten beter op orde hebben en ervoor zorgen dat tunnels op een uniforme manier bediend en beheerd  worden. Op dit moment kijken we vooral naar processen. De aantoonbaarheid van ICT-systemen is daar wel een onderdeel van, maar staat nu niet boven aan de agenda.”

Jørgen Heinrich: “In de LTS en het nieuwe Ontwerpvoorschrift Tunnels van ProRail worden voorzichtige stappen gezet om ook voor tunnels een gestructureerd proces te creëren. Er wordt gevraagd om een proces dat past binnen de IEC-61508 resp. NEN-EN 50126(de internationale functionele-veiligheidsnormen), of een equivalente oplossing. Dit dient te leiden tot een gestructureerde wijze van het maken, verifiëren en in dienst stellen van de tunnelinstallaties door de opdrachtnemer. Maar de eis betekent ook het nodige voor de opdrachtgever. deze zal namelijk veel strenger moeten toezien op het nakomen van de procesafspraken en het geleverd krijgen van de bewijzen voor correcte en veilige werking. Alleen een proceseis stellen is niet voldoende om een cultuur van veiligheid en aantoonbaarheid te verkrijgen.”

Er wordt kennelijk (nog) niet om zo’n standaard gevraagd. Hoe komt dat?

Jørgen Heinrich: “Er wordt niet expliciet om gevraagd, maar een standaard zou wel een logisch gevolg zijn van de vraag naar aantoonbare beschikbaarheid en veiligheid. Het heeft te maken met volwassenheid van de markt. Je ziet dat er steeds meer op basis van systems engineering wordt gewerkt. Daar volgt uit dat je duidelijke afspraken wilt maken.”

Auke Sjoukema: “Standaardiseren past inderdaad bij de wens om steeds meer te certificeren en valideren. Je moet een bepaalde mate van betrouwbaarheid kunnen aantonen. Daarom sluit ik ook niet uit dat een standaard ICT-proces gevraagd zal gaan worden voor tunneltechnische installaties. Wellicht is er nu nog sprake van onderschatting van het afbreukrisico. Voor treinbeveiligingsystemen zien we een heel strikte normering.  De aanpak bij tunneltechnische installaties is gebaseerd op de certificeringseisen vanuit het Bouwbesluit, onder andere voor brandmeldinstallatie, rookwarmteafvoer en  bluswatervoorziening,  en de Europese eisen voor validatie uit de TSI Safety in Railwaytunnels.”

Wat zou de volgende stap moeten zijn om tot een standaard te komen?

Auke Sjoukema: “Het belang van standaardisatie staat zeker al op de agenda. ProRail heeft nu de interne opdracht om een nieuw treinstilstanddetectiesysteem te ontwikkelen voor de Willemsspoortunnel in Rotterdam. We kijken verder dan alleen die tunnel, door een ‘kookboek’ te ontwikkelen met daarin de receptuur die voor alle tunnels toepasbaar is. Zo komen we tot eenduidige afhandeling.”

Jørgen Heinrich: “Het bewustzijn is absoluut aanwezig. Het ‘kookboek’ dat Auke noemt, kan zeker een goede volgende stap zijn. Daarin leg je de functionaliteit vast, zodat je per tunnel een keuze kunt maken. Dan voorkom je de discussie over wel of geen sprinkler en ga je terug naar de functie. Wil je een brand in een bepaalde tijd kunnen bestrijden, of moet de tunnel zodanig zijn gebouwd dat deze bestand is tegen een brand?”

Hoe moet zo’n standaard ICT-proces tot stand komen? Wie bepaalt?

Jørgen Heinrich: “Bij treintunnels is het vanzelfsprekend ProRail die bepaalt. Dat is dan de opdrachtgever.”

Auke Sjoukema: “Maar dan moeten we wel eerst ons huis op orde hebben. Daarna kunnen we aan dit soort optimalisaties gaan denken. En dat gaat misschien wel sneller dan we denken. Spoorzone Delft levert hopelijk een aantal best practices op die we snel kunnen invoeren.”

Tot slot. Komt zo’n standaard ICT-proces er ook echt?

Jørgen Heinrich: “Ja, dat gaat er komen. Het zou voor de branche en de belastingbetaler goed zijn als er voor het hele proces, vanaf het pakket van eisen, via engineering en bouw tot beheer aan toe, een uniforme aanpak komt. Dat levert meer kwaliteit en scheelt veel faalkosten.”

Auke Sjoukema: “Ja, maar ik weet nog niet met welke diepgang. Het ‘kookboek’ van ProRail zal nooit hetzelfde zijn als dat van Rijkswaterstaat. Maar de processen zijn wel gelijk, en daarin kun je van elkaar leren.”

 Reacties uit het netwerk

Daan Dörr, consultant industriële automatisering:

“Movares en Prorail denken in dezelfde richting als de dienst Stadsbeheer van gemeente Den Haag; zij beogen iets soortgelijks met de Haagse Tunnel Standaard (het ICT deel van de LTS voor stadstunnels).

Veilig werkende software vraagt om standaardisatie (hergebruik van al eerder gerealiseerde en bewezen software) én het in veilige toestand komen van de processen bij het falen van een hardware ICT-onderdeel. Dat laatste heeft alles te maken met de autonome bedrijfszekerheid van een onderdeel en de hardware-architectuur waarin deze is geplaatst.

Software zelf kan niet falen, het is immers niet aan slijtage onderhevig. Van belang is dat software goed is ontworpen en getest, zodat de beoogde tunnelveiligheid met behulp van programmatuur wordt bereikt. ‘Standaard’ software (waaronder systeemsoftware) en ‘standaard’ architectuur (waaronder standaardpakketten) zijn dus sleutelwoorden. Fabrikanten leveren verschillende veelvuldig toegepaste ‘standaards’, het is evident dat het gebruik daarvan meer zekerheid geeft over de goede werking.

Waar de LTS besturingsfunctionaliteit (veelal software) beschrijft, sluit deze niet aan op standaards van leveranciers. Technisch is dit geen probleem, met behulp van applicatiesoftware is alles te bouwen. De LTS heeft vooral een stap gemaakt bij de standaardisatie van de technische processen (TTI’s). De automatisering zal echter voor elke tunnel anders uitpakken. Daar valt veel te halen voor wat betreft veiligheid, en dan niet alleen bij de bouw maar ook bij de verwerking van updates van systeemsoftware.

Bij de Haagse Tunnel Standaard (HTS) wordt geprobeerd meer gebruik te maken van de standaard mogelijkheden van besturingsystemen en wordt door opdrachtnemers zelf gemaakte apparatuur (dit zijn feitelijk geen COTS-producten) uitgesloten. Ook zijn de besturingsarchitecturen en details voor de MMI verder gespecificeerd, tevens worden de applicaties die daaruit volgen eigendom van de opdrachtgever. Hergebruik van (bewezen) software bij verschillende tunnels is zo beter te organiseren.”

Werkbare oplossingen door integrale aanpak veiligheid

Voor het Zuidasdok is een integraal veiligheidsplan ontwikkeld. Bij de totstandkoming zijn verschillende belangen en disciplines bij elkaar gebracht. Jasper Nieuwenhuizen, voorzitter van de werkgroep integrale veiligheid van de projectorganisatie Zuidasdok: “Het unieke is dat meerdere systemen integraal samenwerken. De veiligheidsplannen van drie opdrachtgevers komen hier bij elkaar. Er wordt niet naar ieder object afzonderlijk gekeken, maar naar het gebied als geheel.”

Jasper Nieuwenhuizen en Peter Bals, senior adviseur Proactie bij de Brandweer Amsterdam-Amstelland, waren al in de verkenningsfase bij het project betrokken en maken ook nu nog deel uit van de werkgroep Integrale Veiligheid, waarin naast de initiatiefnemers ProRailRijkswaterstaat en de gemeente Amsterdam ook de gebruikers zitting hebben (NSGVB, hulpdiensten en bevoegd gezag).

Jasper Nieuwenhuizen noemt de passagiersstromen bij het station als voorbeeld voor de integrale aanpak. “Het veiligheidsplan van de NS strekt zich uit tot de deur van het station. Dat van het gemeentelijk vervoersbedrijf (GVB) begint bij de halte. Beide zijn goed voor hun gebied, maar sluiten niet automatisch op elkaar aan. In het Integraal Veiligheidsplan (IVP) gaan we uit van voetgangersstromen in het hele gebied en dus niet per object of discipline.”

Op eenzelfde manier wordt naar een groot aantal veiligheidsaspecten gekeken, variërend van constructieve veiligheid tot sociale veiligheid en van tunnelveiligheid tot waterveiligheid (zie kader onderaan). Jasper Nieuwenhuizen: “We kijken in eerste aanleg naar het reduceren van gevaren. Op basis daarvan voeren we verbeteringen door. Dat leidt tot steeds robuustere plannen. Hierdoor zijn in de uitvoeringspraktijk waarschijnlijk minder wijzigingen nodig. Zo proberen we faalkosten te elimineren.”

Preventie in de planfase

Bij het reduceren van gevaren is de praktische inbreng van brandweer en hulpdiensten onmisbaar. Tegelijkertijd is het voor dergelijke organisaties zeker niet vanzelfsprekend dat zij zich mengen in de planfase van een project. Peter Bals: “Bij de brandweer hebben we net een strategische reis achter de rug die ertoe leidt dat we niet alleen ‘na de vlam’ willen kijken, maar ook ‘voor de vlam’. De kern van de brandweer is dat we in actie komen als het eigenlijk al te laat is. Dat wordt ook steeds duurder. Daar komt bij dat in het verleden in projecten vaak vertragingen ontstonden als gevolg van eisen van de brandweer. Door de brandweer heel vroeg in het proces te betrekken, kun je dat voorkomen.”

“Wij kunnen het abstracte denken van ontwerpers versterken vanuit onze concrete invalshoek”, vervolgt Bals. “Knelpunten kunnen we in de contracteringsfase oplossen. Zo kwamen we al vroeg tot de conclusie dat de bereikbaarheid voor brandweer en hulpdiensten tijdens de aanleg van de noordtunnel een groot knelpunt zou kunnen worden. Door het ontwerp en de fasering te optimaliseren is dit potentiële veiligheidsknelpunt in de voorfase al weggenomen Overigens zal de brandweer deze ‘stap naar voren’ ook in andere projecten gaan maken. We proberen deze werkwijze ook bij kleinere projecten in beeld te krijgen. Ideaal zou zijn als veiligheid al wordt meegewogen in de fase waarin een projectontwikkelaar een eerste voorstel aan de gemeente doet.”

Bestuurlijke consensus

De aanpak waarin zoveel disciplines in zo’n vroeg stadium bij het project zijn betrokken, is bijzonder. Al in 2009, toen vast kwam te staan dat de variant ‘Dok onder de grond’ gefaseerd zou worden uitgevoerd, werd tot de integrale aanpak besloten. In een bestuursovereenkomst, getekend door het ministerie van Infrastructuur en Milieu, de gemeente Amsterdam, de stadsregio Amsterdamen de provincie Noord-Holland, werd vastgelegd dat alle betrokken partijen gezamenlijk aan een integraal veiligheidsplan zouden werken. Jasper Nieuwenhuizen: “Voorheen is wel geëxperimenteerd met een Veiligheidseffectrapportage, maar dat is nooit goed van de grond gekomen. Deze aanpak voldoet wel aan de verwachtingen.”

Impressie dwarsdoorsnede van mogelijke eindsituatie voor A10 en spoor (trein en metro). Ook is de huidige A10 weergegeven. Dit wordt in de eindsituatie openbare ruimte. (Beeld: Projectorganisatie Zuidasdok)

Voorkomen dat het misgaat

Aanleiding voor het IVP was onder meer het rapport Sneller en beter van de commissie Elverding. Deze commissie onderzocht in 2008 waar het misgaat in de besluitvorming over infrastructuurprojecten en kwam met aanbevelingen om tot snellere en betere uitvoering van grote infrastructurele projecten te komen. De aanbeveling van de commissie Elverding om de besluitvorming te verbeteren door ‘een strakke procesbeheersing en kwaliteitsbewaking in alle fasen, onder meer door middel van een procesplan bij het begin van elke fase’, werd in Amsterdam opgepakt.

De belangen zijn dan ook groot. Zuidasdok is een enorm project, dat zich over een groot aantal jaren uitstrekt en in allerlei opzichten een enorme impact op de omgeving zal hebben. Jasper Nieuwenhuizen: “Het is een heel belangrijk gebied in Nederland, dat je niet zomaar ‘dicht’ kunt doen. Werken met de winkel open vergt extra voorbereidingen. Integraal kijken draagt bij aan het op een zo hoog mogelijk niveau bewaken van de kwaliteit.”

Definitie veiligheidsthema’s

Veiligheidsthema

Definitie

Arbeidsveiligheid

De veiligheid van personen die beroepshalve aanwezig zijn. In het kader van het IVP ligt de scope op bouwactiviteiten.

Bouwveiligheid

Veiligheid van werknemers en omstanders bij een bouwplaats (arbeidsveiligheid en omgevingsveiligheid bouw gecombineerd).

Brandveiligheid

Veiligheid van personen met betrekking tot brand en de gevolgen van brand voor een constructie.

Constructieve veiligheid

De veiligheid van personen met betrekking tot het bezwijken van of het ontstaan van schade aan een constructie.

Externe veiligheid transport

De kans om te overlijden als rechtstreeks gevolg van een voorval bij het transport van een gevaarlijke stof (via weg, water, spoor en/of leiding).

Fysieke veiligheid

Fysieke veiligheid is het gevrijwaard zijn (en het gevrijwaard voelen) van gevaar dat voortvloeit uit ongevallen van natuurlijke en gebouwde omgeving. Dit gevaar bedreigt materiële en immateriële zaken die de maatschappij waardevol acht, zoals leven en gezondheid van mens en dier, goederen, het milieu en het ongestoord functioneren van de maatschappij [NIFV].

Integrale veiligheid

Alle veiligheidsaspecten van een systeem in samenhang beschouwd.

Machineveiligheid

De veiligheid voor gebruikers en onderhouds- en bedienend personeel van machines.

Omgevingsveiligheid bouw

De veiligheid van personen, niet zijnde werknemers, in de omgeving van bouwwerkzaamheden.

Overige interne fysieke veiligheid

Interne fysieke veiligheid omvat alle veiligheidsthema’s van interne veiligheid, uitgezonderd sociale veiligheid. Toch blijven er enkele onderwerpen over:veiligheid bij ontruimingen zonder brand en veiligheid bij grote drukte (crowding).

Security

De bescherming of beveiliging van inrichtingen, personen en infrastructuur tegen moedwillige verstoringen.

Systeemveiligheid

De veiligheid van degenen die aanwezig zijn in het systeem (railverkeer, wegverkeer, vaarwegverkeer, etc.), zoals reizigers, personeel en overige aanwezigen in de nabijheid van het systeem.

Transferveiligheid

Veiligheid van de passanten en gebruikers die zich verplaatsen binnen de transferruimte van de Openbaar Vervoer Terminal OVT. Transferveiligheid valt binnen dit IVP uiteen in onderdelen van andere veiligheidsthema’s (onder meer brandveiligheid in de OVT, spoorwegveiligheid ter plaatse van perrons, veiligheid bij grote drukte, verkeersveiligheid binnen de OVT) en wordt niet separaat beschouwd.

Sociale veiligheid

De mate waarin mensen beschermd zijn en zich beschermd voelen tegen persoonlijk leed door misdrijven (criminaliteit), overtredingen en overlast door andere mensen.

Spoorwegveiligheid

Veiligheid op en rondom het spoorwegnet in Nederland, zowel van treinreizigers en passanten (wegen langs het spoor, spoorwegkruisingen) als werkers aan het spoor. De metro wordt beschouwd bij het thema spoorwegveiligheid.

Tunnelveiligheid

Veiligheid van personen in omsloten verkeersconstructies.

Waterveiligheid

Veiligheid van personen of objecten met betrekking tot hoog-water (ook als gevolg van het binnendringen in ruimten onder maaiveld).

Wegverkeersveiligheid

Veiligheid van verkeersdeelnemers, als gevolg van deelname aan het wegverkeer. Het openbaar vervoer bestaande uit bussen en trams wordt ondergebracht bij het thema wegverkeersveiligheid.

 

Tunnelbouw – het bijzondere is gewoon geworden

Afgelopen jaar werd Nederlands oudste tunnel, de Maastunnel in Rotterdam, gerenoveerd en oogt deze weer als nieuw. Daarmee beschikt Nederland over een ondergronds monument van allure. Of andere tunnels ooit die status bereiken, is de vraag. Nederland telt er inmiddels meer dan zeventig. Waar het bij de Maastunnel nog om uniek pionierswerk ging, is tunnelbouw anno 2020 niet meer zo bijzonder als het was. En dat is misschien wel de grootste verdienste van de sector.

Anno 2020 zijn er diverse tunnels in aanbouw. Het tunneloverzicht op de website van het COB telt in totaal momenteel meer dan zeventig (geplande) tunnels. Daarnaast is de ontwikkeling die de tunnelbouwsector in Nederland heeft doorgemaakt ook zichtbaar in tunnels tot ver buiten onze landsgrenzen. Nederlandse bedrijven zijn de afgelopen decennia betrokken geweest bij tal van prestigieuze tunnelprojecten in vrijwel alle werelddelen.

Bij de Maastunnel begon het marktleiderschap op het gebied van afgezonken tunnels. De vele rivierkruisingen in de dichtbevolkte Hollandse delta leidden tot steeds meer afzinktunnels en bij elk project namen het kennisniveau en de status van Nederland als tunnelbouwland toe. De ambitie om in slappe bodem ook tunnels te kunnen boren, leidde tot de Tweede Heinenoordtunnel. Een kwart eeuw later zijn ook geboorde tunnels heel normaal. Bovendien zijn het niet meer alleen ‘obstakels’ als waterwegen die tunnelaanleg rechtvaardigen: landtunnels faciliteren stedelijke groei én doorstroming van weg- en spoorverkeer.

Afzinktunnels

Het bouwprocedé voor afzinktunnels is in al die jaren niet wezenlijk veranderd. In een dok bouw je een aantal 100 tot 150 meter lange betonnen dozen, waarvan de kopse kanten open zijn. De kopse kanten maak je wel tijdelijk dicht, zodat ze drijvend getransporteerd kunnen worden. Op de plaats waar de tunnel moet komen, graaf je een sleuf in de rivierbodem of sla je een palenbed. De tunneldelen laat je gecontroleerd afzinken in de sleuf, waarna de tussenwanden worden verwijderd en een aaneengesloten tunnel ontstaat.

Wat in het ene project werd uitgeprobeerd, konden we verder brengen in het volgende project. De projecten konden als het ware steeds op elkaars schouders gaan staan.

De precieze invulling van het proces veranderde in de loop der tijd natuurlijk wel degelijk. Tal van nieuwe vindingen hebben de afzinktunnel verder geperfectioneerd. In de begindagen moesten de afzinkcommandanten het nog zonder elektronica doen. Landmeters op de kant, duikers onder water, extra mensen op het tunnelelement en op de sleepboten voorzagen de afzinkcommandant continu van informatie. Deels per telefoon, maar vaak ook met vlagsignalen. Inmiddels zijn gps en geavanceerde software niet meer weg te denken. De afzinkcommandant kan een tunneldeel met een lengte van meer dan honderd meter met een tolerantie van millimeters op zijn plek brengen.

De uitdagingen bij het vervoer van de tunnelelementen zijn in de loop der jaren fors toegenomen. De eerste afzinktunnels werden nog in de directe omgeving van de afzinkplaats gebouwd. Al sinds de jaren zeventig van de vorige eeuw wordt voornamelijk gebruikgemaakt van een bouwdok bij Barendrecht. Dat betekende bijvoorbeeld voor de Wijkertunnel dat voor het eerst vervoer van tunnelelementen over de Noordzee en het Noordzeekanaal plaatsvond. Kort daarna werden de eerste tunnelelementen voor de Piet Heintunnel, gebouwd in Antwerpen, eveneens via de Noordzee naar Amsterdam vervoerd. Het waren belangrijke ervaringen voor latere projecten, zowel in eigen land als ver daarbuiten.

TTOW

De afdeling Tunneltechniek en ondergrondse werken (TTOW) van het Koninklijk instituut van ingenieurs (KIVI), opgericht in 1971, heeft een belangrijke rol gespeeld in de ontwikkeling en borging van de kennis over afzinktunnels. De oprichting van de sectie Tunneltechniek van het KIVI was een uitvloeisel van een internationale conferentie over tunnelbouw, geïnitieerd door de Organisation for economic co-operation and development (OECD), waar werd gepleit voor meer internationale samenwerking. De Nederlandse afdeling zou een vehikel zijn om samenwerking met andere landen tot stand te brengen. In 1981 leidde de toevoeging ‘en ondergrondse werken’ tot de huidige naam.

Kennis delen en samen nieuwe wegen onderzoeken, waren in de beginjaren van TTOW de belangrijkste drijfveren. Zo werden in de begintijd studies uitgevoerd naar de waterdichtheid van afgezonken tunnels, de invloed van temperatuurschommelingen op de tunnelconstructie, retourbemaling, ventilatie van railtunnels en de kosten van verschillende bouwmethodes. In de loop der jaren werd bijvoorbeeld ook het voorkomen van opdrijven van zinktunnels in teamverband bestudeerd.

“Het was een beetje een zoektocht om afspraken op het gebied van ondergronds bouwen op papier te krijgen”, vertelde prof. ir. A. (Toon) Glerum in een interview ten behoeve van het boek 40 jaar passie voor ondergronds bouwen in 2011. “We zochten naar normen voor gebieden waar we nog niets van wisten. Daarin speelde ook de internationale component. Via de International tunneling association (ITA) werkten we mee aan het opstellen van regels.” In de beginjaren speelde Nederland al een relatief grote rol binnen de ITA. In 1971 telde Nederland al zeven verkeerstunnels en twee railtunnels, waarvan de meeste waren gerealiseerd met de afzinkmethode. In 1996 werd het aantal afzinktunnels wereldwijd geschat op 81, waarvan 21 in Nederland. Professor Glerum: “In die tijd was het afzinken een zaak van de Amerikanen en van ons. Maar het waren compleet naast elkaar bestaande werelden. Nadat de Denen de Maastunnel met betonnen elementen hadden aangelegd, zijn we in Nederland op die voet verdergegaan. In de Verenigde Staten was het altijd staal.”

Invaren stalen zinktunnel bij Boston. (Foto: bron onbekend)

Gemeenschappelijke praktijkonderzoek boortunnels (GPB)

Zoals de binnen TTOW verenigde ingenieurs gezamenlijk aan kennisontwikkeling werkten ten aanzien van onder andere afzinktunnels, zo werd vanaf 1995 binnen het COB in gezamenlijkheid gewerkt aan de kennis die nodig was om in slappe bodem geboorde tunnels te kunnen verwezenlijken. Peter van den Berg, nu directeur infrastructuur bij Deltares, was vanuit zijn geotechnische achtergrond destijds nauw betrokken bij het Gemeenschappelijke praktijkonderzoek boortunnels (GPB): “Het platform GPB ontstond rond 2000. Daarvoor was ik al betrokken bij onderzoek rond de Tweede Heinenoordtunnel en de Botlekspoortunnel. Daar ging het nog met name om geotechnisch onderzoek, tunnelconstructie en boortechniek. De daar opgedane kennis kon ik later oppakken binnen het platform GPB. Het was een heel mooi onderzoeksproject. Er waren zes projecten (de Westerscheldetunnel, de Sophiaspoortunnel, de tunnel onder Pannerdensch Kanaal, de Boortunnel Groene Hart, de Noord/Zuidlijn en RandstadRail) van waaruit gezamenlijk onderzoek werd geïnitieerd. Wat in het ene project werd uitgeprobeerd, konden we verder brengen in het volgende project. De projecten konden als het ware steeds op elkaars schouders gaan staan. Ik gebruik het voorbeeld van deze vorm van praktijkonderzoek nog heel vaak. Deze manier van werken, waarbij je projecten direct in je onderzoek betrekt en ruimte hebt om te experimenteren, levert namelijk heel veel op. Niet alleen qua kennis, maar ook omdat er tussen aannemers, opdrachtgevers en ingenieursbureaus automatische kennisdeling ontstaat.”

Peter van den Berg vervolgt: “Het was een mooie, rijke tijd. We hebben het boren in slappe bodem met het GPB enorm snel kunnen ontwikkelen. Daarbij ging het overigens niet alleen om het door het COB gefaciliteerde onderzoek, maar ook om de samenwerking met het buitenland, zoals bijvoorbeeld Japan. Daar was ondergronds bouwen al veel meer gemeengoed. Zo werkte het COB nauw samen met de Japan tunnel association (JTA) en had GeoDelft (nu Deltares) een intensieve uitwisseling met het Geo-research institute in Osaka. De kennis en ervaring daar hebben we geabsorbeerd. Het mooie aan de Japanse aanpak was dat daar heel veel meetgegevens werden verzameld. In Nederland willen we begrijpen wat er precies gebeurt en bouwen we daar modellen op. Met de Japanse aanpak konden die modellen ook gevalideerd worden. Daar ontstond dus een mooie complementariteit.”

“Met het onderzoek in het kader van het GPB hebben we het gecontroleerd boren in slappe bodem in de vingers gekregen. Dat hebben we bijvoorbeeld teruggezien bij het boren van de Noord/Zuidlijn. In dat project is zoals bekend wel een en ander misgegaan, maar dat had niets te maken met het boorproces. Dat is gecontroleerd verlopen. Dat is een resultaat dat mede te danken is aan het GPB.” De aanpak zoals in het GPB paste volgens Peter van den Berg in de ontwikkelingsfase van geboorde tunnels op dat moment. “Voor zo’n programma heb je wel projecten nodig die dergelijke vragen hebben. Dat is op technisch vlak nu weer aan de orde, maar de vragen zijn anders. We hebben kennisleemtes op het gebied van deformaties, degratie en voegen. De vragen anno 2020 gaan ook over andere aspecten, zoals de inpassing in de omgeving en de klimaatbestendigheid van infrastructuur.”

Razendsnelle ontwikkeling

De ervaringen in Japan zorgden ervoor dat men het in Nederland ook aandurfde om tunnels te gaan boren. Na de eerste praktijkproef ging het snel. In de vijftien jaren die daarop volgden, werden tien tunnels geboord. Daarbij werd de techniek van het boren in slappe bodem per project verder vervolmaakt. Indachtig de Nederlandse waterbouwtraditie, werden innovatieve oplossingen niet geschuwd. De tweede geboorde tunnel, de Westerscheldetunnel tussen Zeeuws-Vlaanderen en Zuid-Beveland, was met zestig meter meteen een van de diepste geboorde tunnels ter wereld.

Met de sinds 1995 opgedane ervaring heeft Nederland zich razendsnel ontwikkeld in de nichemarkt voor boren in slappe bodem. Nederlandse ingenieursbureaus kunnen vanuit hun gecombineerde kennis over zink- en boortunnels op basis van de omstandigheden en de vraag van de klant een afgewogen keuze maken voor de ene of de andere techniek. Op die manier heeft ook de kennis van tunnelboren een weg naar het buitenland weten te vinden.

Landtunnels

De behoefte aan ‘nieuwe’ ruimte in steden heeft geleid tot steeds meer ondergrondse infrastructuur, zoals weg- en spoorverbindingen die niet per se ondergronds hoeven vanwege een obstakel als een rivier of een bestaande spoorlijn, maar waar voor ondergronds wordt gekozen omdat er bovengronds geen ruimte is, of de impact van infrastructuur op de leefomgeving te groot zou zijn. In die gevallen komen ondergrondse weg- en spoortunnels nadrukkelijk in beeld. Niet alleen in de grote steden in de Randstad, maar ook steeds vaker daarbuiten.

Bij de Sijtwendetunnel (Leidschendam-Voorburg) en de overkapping Barendrecht werd voor het eerst gekozen voor het ondergronds brengen van infrastructuur om de stad te helen. Bekende recente voorbeelden zijn Spoorzone Delft, de Leidsche Rijntunnel bij Utrecht en de Willem Alexandertunnel in Maastricht. In feite zijn alle locaties waar aaneengesloten stedelijke gebieden doorkruist worden door wegen en/of spoorlijnen, in potentie gebieden waar landtunnels een oplossing kunnen zijn.

Door het ondergronds brengen van de spoorlijn in Delft is een barrière in de stad weggenomen. (Foto: Flickr/Wattman)

Nieuwe uitdagingen

Tunnelprojecten zijn per definitie complex, waarbij naast verschillende overheden (Rijk, provincie en gemeenten) ook veel andere belanghebbenden zijn betrokken. De plaatselijke omstandigheden, eisen vanuit wet- en regelgeving en wensen van betrokkenen zijn van grote invloed op de te kiezen technische oplossing. De tunnelsector staat allang niet meer voor alleen technische uitdagingen. Het wordt steeds ingewikkelder om ondergrondse infrastructuur aan te leggen, te onderhouden en te renoveren. Sinds in 1995 het COB werd opgericht om kennisontwikkeling rondom het boren van tunnels in slappe bodem te realiseren, zijn er steeds weer andere uitdagingen de boventoon gaan voeren.

De verbreding van de kennisvraag werd de afgelopen vijfentwintig jaar niet alleen ingegeven door de complexiteit van tunnelprojecten. Er waren ook externe ontwikkelingen die tot grote veranderingen hebben geleid. Zo ontstond er na een brand in de Mont Blanctunnel op Europees niveau nieuwe wetgeving, die er in Nederland toe leidde dat niet alleen nieuwe, maar ook bestaande tunnels aan nieuwe voorschriften moesten voldoen. Problemen met openstellingsvergunningen als gevolg van veiligheidseisen en de complexiteit van de tunnelinstallaties leidden tot de Landelijke Tunnelstandaard (LTS). En in het afgelopen decennium groeide het besef dat de beschikbaarheid van het bestaande tunnelareaal onder druk zou komen te staan als gevolg van noodzakelijke renovaties. Deze ontwikkelingen hebben veel invloed op de kennisvragen die bij het COB geadresseerd worden.

Focus op veiligheid

De extra aandacht voor tunnelveiligheid zoals vastgelegd in de Wet aanvullende regels veiligheid wegtunnels (Warvw), was een rechtstreeks gevolg van een aantal branden in Alpentunnels rond de eeuwwisseling, waarbij tientallen doden vielen. Naar aanleiding van die rampen stelde de Europese Unie een bindende richtlijn op. Al in 2001 kwamen de ministers van verkeer van Oostenrijk, Frankrijk, Duitsland, Italië en Zwitserland bij elkaar om de veiligheidseisen voor tunnels te harmoniseren. Op Europees niveau kwam men tot de conclusie dat ‘tunnelveiligheid een aantal maatregelen vereist, onder meer met betrekking tot geometrische vorm en ontwerp van de tunnel, beveiligingsapparatuur inclusief verkeerstekens, verkeersbeheer, training van alarmdiensten, interventieprogramma’s, informatie voor gebruikers over gedrag in tunnels en betere communicatie tussen de verantwoordelijke autoriteiten en alarmdiensten zoals politie, brandweer en reddingsteams’.

De in 2004 gepubliceerde richtlijn was van toepassing op ‘alle tunnels in het trans-Europese wegennet van meer dan 500 meter lang, ongeacht of deze in gebruik, in aanbouw, dan wel in de ontwerpfase zijn’. In Nederland werd daar anders over gedacht. In de Warvw, die in 2006 werd aangenomen, is sprake van tunnels langer dan 250 meter, waarbij overigens wel werd bepaald dat tunnels van voor 2006 langer dan 500 meter uiterlijk in 2014 aan de nieuwe wet zouden moeten voldoen en dat voor tunnels langer dan 250 meter 2019 als uiterste datum zou gelden.

Landelijke Tunnelstandaard

Eind 2008 ontstonden problemen rond de openstelling van de Roer- en Swalmentunnel bij Roermond. Omdat technische installaties niet op tijd af waren, kon het bevoegd gezag de tunnels slechts gedeeltelijk openstellen. “Die situatie was de aanleiding voor wat de Landelijke Tunnelstandaard (LTS) is geworden”, weet Ronald Gram van Covalent, die van het begin af aan een rol speelde in de totstandkoming en implementatie van de LTS.

“Hoogleraar ondergronds bouwen Bandy Horvath werd naar aanleiding van de situatie rondom de Roer- en Swalmentunnel om advies gevraagd. De conclusie was dat het niet om een technisch, maar om een organisatorisch probleem ging. Horvath en zijn commissie adviseerden om een tunnelregisseur aan te stellen die mandaat moest hebben van zowel de opdrachtgever als de opdrachtnemer. En zo is het ook gebeurd. Hans Ruijter werd aangesteld als tunnelregisseur voor die projecten. Ik werd vanuit Rijkswaterstaat als technische man aan het team toegevoegd. Al snel bleek dat de problematiek bij meer tunnels speelde. Er waren op dat moment vijf tunnelprojecten in verschillende ontwikkelingsfases, waar vergelijkbare problemen speelden of dreigden te gaan spelen. Het ging om de A2 Maastricht, Combiplan Nijverdal, de Tweede Coentunnel, de Leidsche Rijntunnel en de Ketheltunnel in de A4.”

Het inzicht dat we dit niet per tunnel moesten oplossen, maar met een brede oplossing moesten komen, leidde tot het idee van een landelijke standaard.

“Uit een quickscan bleek inderdaad dat de risico’s bij die projecten vergelijkbaar waren. De opdracht aan Hans Ruijter werd verbreed en hij werd landelijk tunnelregisseur. Het inzicht dat we dit niet per tunnel moesten oplossen, maar met een brede oplossing moesten komen, leidde tot het idee van een landelijke standaard. Daarin moest worden beschreven wat nodig was om een tunnel veilig in gebruik te kunnen stellen, aangevuld met een convenant met betrekking tot het voorzieningenniveau, zodanig dat een en ander zo ingepast zou kunnen worden in de nieuwe Warvw. Op basis van die uitgangspunten is de LTS geschreven en vervolgens meteen getoetst in de praktijk van projecten. De Tweede Coentunnel is daar uiteindelijk buiten gebleven, omdat openbreken van het contract tot te grote risico’s zou leiden, maar de andere vier projecten voldeden wel om de LTS te vervolmaken.”

Ronald Gram vervolgt: “Met de LTS ligt er een basis met aanknopingspunten als je een nieuwe tunnel wilt bouwen of er een wilt renoveren. De standaard biedt veel handvatten. Hoe controleer je de techniek en hoe toepassing in bediening en beheer? Je hoeft niet alles opnieuw te verzinnen.”

“Achteraf kun je beredeneren dat veiligheid zo’n belangrijk onderwerp is geworden, doordat men onzeker was. In de periode 2005-2009 zorgde een omwenteling bij Rijkswaterstaat ervoor dat men de gewenste functie ging omschrijven, in plaats van rechtstreeks aansturen. Dat betekent dat je op een heel andere manier moet aantonen dat je aan de eisen hebt voldaan. De LTS was in feite het antwoord van opdrachtgevers en opdrachtnemers om aan de onzekerheid die daaruit volgde, een einde te maken.”

Tunnelprogramma

Een andere kijk op veiligheid, samenwerken in projecten, ruimtedruk, mobiliteitsdruk, smart mobility, big data, de veranderende overheid, de mondige burger, de energietransitie en klimaatadaptatie. Dat zijn tegenwoordig de ontwikkelingen die op een of andere manier deel zijn gaan uitmaken van de kennisvraag met betrekking tot tunnels, zo is geconstateerd bij het formuleren van een langetermijnvisie op tunnels in 2016. Inmiddels is het daaruit ontstane tunnelprogramma volop in uitvoering.

De komende tien jaar staan er zo’n dertig tunnelprojecten (nieuwbouw en renovatie) op de agenda. Het is opnieuw belangrijk dat de krachten worden gebundeld. In het tunnelprogramma wordt gewerkt aan onderzoeksprojecten die ervoor zorgen dat de praktijkprojecten met minder hinder en meer waarde gerealiseerd kunnen worden. De kennisvraag is dus anders dan 25 jaar geleden, maar de gezamenlijke precompetitieve aanpak die in 1995 is gekozen om kennishiaten snel en adequaat in te vullen, is anno 2020 nog steeds de basis voor de succesvolle aanpak van het COB.

3D-scan brengt vervormingen snel in beeld

Rijkswaterstaat voert regelmatig inspecties en deformatiemetingen uit om de onderhoudstoestand en vervormingen van afgezonken tunnels te volgen en tijdig te kunnen ingrijpen bij potentiële gebreken. Samen met adviesbureau Arcadis is onderzocht of deze monitoring verder kan worden verbeterd. Daartoe is onder andere als pilot een 3D-scan gemaakt van de Kiltunnel.

“De meeste Nederlandse zinktunnels zijn op staal gefundeerd”, vertelt Harry Dekker, coördinerend adviseur Tunnels bij Rijkswaterstaat. “Concreet betekent dit dat de verschillende elementen waaruit deze tunnels zijn opgebouwd, op een relatief losgepakte zandlaag liggen. Daardoor zijn afgezonken tunnels gevoelig voor zettingen. Als deze zettingen groot en ongelijkmatig zijn, ontstaan er spanningen in de tunnelconstructie die tot scheurvorming en lekkage kunnen leiden. Daarom ligt de nadruk bij onze inspecties op het meten van vervormingen.”

“Onlangs heeft Arcadis een analyse gemaakt van de meetsystemen voor het monitoren van de deformaties van afgezonken tunnels. Daaruit bleek dat we in diverse afgezonken tunnels wel periodiek de verplaatsingen van de zinkvoegen meten, maar niet van de tussenliggende mootvoegen (zie kader). Tegelijkertijd blijkt bij tunnels waar de mootvoegen wel worden ingemeten, dat de grootste deformaties vaak juist dáár optreden. Op basis van deze analyse hebben we het advies gekregen om in meerdere tunnels de mootvoegen van meetbouten te voorzien, zodat we voortaan ook deformaties op die plekken kunnen meten. Dat advies volgen we zeker op, maar we weten dan nog niet hoe groot de vervormingen van de mootvoegen zijn sinds het gereedkomen van een tunnel. Inzicht in deze absolute deformaties maakt het mogelijk om per mootvoeg een inschatting te geven van de kans op lekkage of andere mogelijke schades of risico’s.

Nulsituatie

Dekker vervolgt: “Voor de absolute deformaties zouden we van iedere tunnel de nulsituatie moeten kennen. Dat is helaas niet zo. Van de meeste tunnels zijn de zettingsmetingen pas een jaar na oplevering gestart – waarbij de mootvoegen zelden zijn meegenomen – terwijl je ervan uit kunt gaan dat in de eerste maanden na het afzinken, onderspoelen en aanvullen van de zinksleuf al forse zettingen optreden.”

“Om te onderzoeken of we de vervorming van de mootvoegen toch kunnen kwantificeren, ook als er in het verleden geen metingen ter plaatse zijn uitgevoerd, hebben we met Arcadis een pilot gedaan met een 3D-scan. De pilot hebben we uitgevoerd bij de Kiltunnel, omdat dit een van de weinige afgezonken tunnels is waar een goede nulmeting is gedaan en vervolgens ook regelmatig zettingsmetingen zijn gedaan bij de mootvoegen. Dat biedt de mogelijkheid om de uitkomsten van de pilot te vergelijken met de werkelijk opgetreden zettingen.”

Nauwkeurig ingemeten

“Voor de proef hebben we de huidige geometrie van de tunnel met een 3D-scan nauwkeurig ingemeten”, legt senior-projectleider Joost Visschedijk van Arcadis uit. “Ook hebben we op basis van de ontwerptekeningen een 3D-model van de tunnel gemaakt om na te gaan of ontwerptekeningen te gebruiken zijn om de zogeheten ‘as built’ situatie vast te stellen. Daarvoor hebben we de actuele metingen vergeleken met het model. Daaruit bleek snel dat de tunnel niet op de hoogte is gebouwd die op de tekeningen is aangegeven. Zo lag het model op sommige plekken lager dan de gescande hoogte. Dat zou betekenen dat de tunnel is in de loop van de tijd is gestegen, terwijl we uit de zettingsmetingen weten dat de constructie op een aantal plekken fors is verzakt.”

Als volgende stap heeft Arcadis gekeken of je de relatieve vervormingen van mootvoegen kunt bepalen als je alleen de opgetreden zettingen van de zinkvoegen kent. Daarvoor hebben de onderzoekers gewerkt met een referentievlak. Dit vlak ligt met de hoekpunten boven de meetbouten in de zinkvoegen, waarbij de hoogte van elk hoekpunt afhangt van de gemeten zetting. Hierdoor kan het referentievlak exact op de hoogte worden gebracht van de meetbouten direct na de bouw. Visschedijk: “Om de vervormingen over de hele lengte van de constructie vast te stellen, hebben we de verschillen tussen het referentievlak en de scan bepaald. Deze verschillen laten zien hoe de constructie over de gehele lengte is vervormd. De vervormingen van de mootvoegen ten opzichte van het referentievlak die met de scan zijn bepaald, komen goed overeen met de eerder gemeten deformaties.”

Waardevol

“Natuurlijk vermoedden we al dat je de nulsituatie achteraf niet betrouwbaar kunt reconstrueren”, stelt Dekker. “Dat betekent dat je de absolute zettingen van de mootvoegen niet kunt achterhalen. We weten nu echter wel dat je de relatieve vervormingen van de mootvoegen met een 3D-scan snel en goed kunt bepalen. Die uitkomst betekent niet dat we binnenkort alle oude zinktunnels gaan inscannen. Hebben we echter het idee dat een mootvoeg beschadigd is, met lekkage als gevolg, dan kunnen we een 3D-scan laten maken om de relatieve vervormingen goed in beeld te brengen.”

“Vervormingen van mootvoegen zijn een serieus probleem: we denken dat lekkages bij afgezonken tunnels vrijwel altijd het gevolg zijn van een beschadiging van een mootvoeg. Daarom hebben we dit probleem ook door TU Delft en TNO laten onderzoeken. Uit numerieke berekeningen blijkt dat de kraagconstructie inderdaad zodanig kan beschadigen dat er een scheur ontstaat die tot lekkage leidt.”

“Dat de meeste tunnels een beetje lekken is al lang bekend en in de praktijk goed te beheersen, maar we willen wel graag weten of lekken op termijn steeds groter worden. En als dat zo is, hoe we ze dan afdoende kunnen repareren. Een aantal zinktunnels is inmiddels bijna vijftig jaar oud en het is de bedoeling dat ze na een grondige renovatie minimaal nog eens vijftig jaar meegaan.”

A2 Maastricht

In de nacht van 15 op 16 december 2016 is de nieuwe tunnel in de A2 bij Maastricht in gebruik genomen; de eerste dubbellaagse tunnel in Nederland. In 2011 begon het consortium Avenue2 met de bouw van de vier tunnelbuizen. De onderste twee zijn bestemd voor het doorgaande verkeer en de bovenste twee voor het regionale en lokale verkeer. Bovenop de tunnel komt een langgerekt park met voet- en fietspaden en tweeduizend lindebomen.

Bovenop de tunnel komt de Groene Loper, een lintvormig park voor fietsers en voetgangers. Door zijn groene en recreatieve karakter verbindt de Groene Loper de wijken aan weerskanten van de A2 weer met elkaar. Langs het park komen (deels) nieuwe woningen, die passen in het Maastrichtse straatbeeld. In het park komen tweeduizend lindebomen die geschikt zijn om te groeien in de relatief dunne grondlaag bovenop het tunneldak. (Foto: Avenue2)

Een belangrijk voordeel van gescheiden tunnelbuizen is dat onderhoud en beheer eenvoudiger zijn uit te voeren. Zo kan het verkeer tijdelijk worden verplaatst naar de andere tunnelbuizen als in een tunnelbuis werkzaamheden nodig zijn. Daarnaast zorgt het stapelen van rijbanen ervoor dat de tunnel smaller wordt.

Totaalplan

Sinds de jaren zestig van de vorige eeuw moet al het doorgaande wegverkeer door Maastricht gebruik maken van de N2. Deze weg met twee keer twee rijstroken, gelijkvloerse kruisingen met stoplichten en een maximum snelheid van vijftig kilometer per uur, zorgt voor talrijke problemen. Zo vormt de weg een barrière tussen het oostelijke en westelijke deel van Maastricht en veroorzaakt het vele verkeer geluid- en stankoverlast. Verder staan er op de weg en de aansluitende snelweg A2 veel files en is geregeld sprake van onveilige verkeerssituaties.

Reeds in de jaren tachtig werd nagedacht hoe deze problemen konden worden opgelost. In 2003 zijn Rijkswaterstaat, de provincie Limburg en de gemeenten Maastricht en Meerssen gestart met een totaalplan voor verkeersinfrastructuur, stadsontwikkeling en natuur en milieu. Uiteindelijk heeft dit geleid tot het project ‘De Groene Loper’. Naast de bouw van de tunnel omvat het onder meer de aanleg van een park bovenop de tunnel – dat een groene verbinding vormt met de landgoederen net ten noorden van de stad – de ontwikkeling van nieuwe stadsentrees bij de tunnelmonden, en vernieuwing en verdere ontwikkeling van het stadsdeel Maastricht-Oost.

Om de planontwikkeling en inspraakprocedures zo snel mogelijk te laten verlopen hebben de vier opdrachtgevende partijen – Rijkswaterstaat, provincie Limburg en de gemeenten Maastricht en Meerssen – gekozen voor een gecombineerde aanpak van de Tracé- en MER-procedure, de wijzigingen van de bestemmingsplannen en de aanbesteding. Voor de aanbesteding is een prijsvraag uitgeschreven. Vijf consortia hebben hieraan meegedaan. Uiteindelijk heeft het consortium Avenue2, dat bestaat uit de bouwbedrijven Ballast Nedam en Strukton, de aanbesteding gewonnen.

Tijdens de Dag van de Bouw 2013 kon het publiek een bezoek brengen aan de tunnel in aanbouw. (Foto: Flickr/Jeroen van Lieshout)

Stapsgewijze aanleg

De nieuwe, gestapelde tunnel is aangelegd in een bouwkuip. Om ruimte voor deze bouwkuip te creëren, is de bestaande weg in westelijke richting verplaatst. De werkzaamheden voor de bouwkuip zijn in 2012 gestart bij de tunnelmonden bij het Europaplein aan de zuidkant en verkeersknooppunt Geusselt aan de noordkant. Daarna werkten twee zogeheten ’tunnelbouwtreinen’ vanaf deze tunnelmonden naar elkaar toe.

De bouwkuip werd in stappen aangelegd. Hiertoe is het tunneltracé verdeeld in ruim honderd ‘moten’ van elk ongeveer 24 meter lang. Bij de aanleg van de bouwkuipwanden bracht de aannemerscombinatie tussen de verschillende moten damwanden aan, zodat de bouwkuip per ‘compartiment’ kon worden ontgraven. Na de (gedeeltelijke) ontgraving werden stempels of groutankers aangebracht om ervoor te zorgen dat de wanden van de bouwkuip niet naar binnen werden gedrukt.

Voor het maken van de wanden van de bouwkuip paste Avenue2 drie verschillende technieken toe. Bij de tunnelmonden bij Geusselt en het Europaplein zijn damwandplanken in de grond getrild. Binnen de bebouwde kom, tussen de John F. Kennedysingel en de Terblijterweg – waar intrillen geen optie is vanwege de te grote trillingshinder voor de nabije bebouwing – werden cement-bentonietwanden gemaakt waarin de aannemer vervolgens stalen damwandplanken liet zakken.

De tunnel op 29 maart 2014. Stempels houden de bouwkuipwanden op hun plaats. (Foto: Flickr/Etienne Muis)

Tussen de ANWB- en de Gemeenteflat is gekozen voor betonnen diepwanden omdat hier moest worden gewerkt met een zogeheten wanden-dakconstructie. Op dit deel van het tunneltracé ontbrak de ruimte om naast de bestaande weg een bouwkuip te maken. Daarom is de wanden-dakconstructie in twee fasen aangelegd. Eerst is het deel aan de kant van de ANWB-flat gemaakt. Vervolgens is over dit deel de N2 gelegd, waarna het het deel aan de kant van de Gemeenteflat is gebouwd.

Om de bouwkuip droog te houden, paste Avenue2 bemaling toe. Door het wegpompen van water uit de bouwkuip daalt de grondwaterstand ook in de directe omgeving, wat ongewenst is. Om deze verlaging van het grondwaterpeil zo veel mogelijk te beperken en de natuurlijke grondwaterstroming zo min mogelijk te verstoren, werkte de aannemerscombinatie met een retourbemaling: het water uit de bouwkuip werd via leidingen naar zogenoemde retourvelden naast de bouwkuip gepompt zodat het weer kan infiltreren.

Ingebruikname

Het in gebruik nemen van de vier tunnelbuizen was een flinke technische operatie. Op 15 december 2016 werd na de avondspits begonnen met het instellen van een verkeersomleiding, zodat de wegenbouwers de wegmarkeringen konden aanpassen, de nieuwe verkeers- en matrixborden konden instellen en andere laatste werkzaamheden konden uitvoeren. Om 23.10 uur kon de eerste bus met hoogwaardigheidsbekleders en gasten de tunnel in rijden en zo de eerste tunnelbuis in gebruik nemen. Het reguliere verkeer volgde om 23.40 uur. Daarna werden een voor een de andere buizen geopend. De vierde en laatste buis is om 8.00 uur in de ochtend in gebruik genomen.
>> Lees meer op de website van A2 Maastricht

Cybersecurity

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.”

Dit was de Onderbreking Tunnels en veiligheid

Bekijk een ander koffietafelboek: