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

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

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

Bouwmethode

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

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

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

Groutboog niet waterdicht

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

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

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

Verhoogde luchtdruk

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

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

Bemalingsproblemen

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

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

Inzichten

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

Rijkswaterstaat verandert. De missie is verbreed. Er staat onder andere: ‘We beheren en ontwikkelen de rijkswegen, -vaarwegen en -wateren en zetten in op een duurzame leefomgeving’. Dat laatste betekent onder meer dat projecten integraler worden aangevlogen. Edwin van der Wel: “Het betrekken van de leefomgeving bij projecten betekent dat we breder kijken naar maatschappelijke waardecreatie.”

“Het streven naar een duurzame leefomgeving maakt onderdeel uit van de missie”, constateert Van der Wel. “Je zag al eerder dat de focus op de drie netwerken – hoofdwegen, hoofdvaarwegen en hoofdwatersystemen – werd verbreed naar de betekenis van die netwerken voor de omgeving. De oprichting van een directie Leefomgeving binnen Rijkswaterstaat in 2013 heeft dat proces versneld. Verbindingen van A naar B worden meer bekeken vanuit het perspectief van gebiedsontwikkeling.”

De huidige missie luidt:

“Rijkswaterstaat is de uitvoeringsorganisatie van het ministerie van Infrastructuur en Milieu. We beheren en ontwikkelen de rijkswegen, -vaarwegen en wateren en zetten in op een duurzame leefomgeving. Samen met anderen werken we aan een land dat beschermd is tegen overstromingen. Waar voldoende groen is, en voldoende en schoon water. En waar je vlot en veilig van A naar B kunt. Samen werken aan een veilig, leefbaar en bereikbaar Nederland. Dat is Rijkswaterstaat.”

Anders werken

“Uitgangspunt is dat alles wat we doen, meerwaarde oplevert voor het gebied waarin we werken. Dat zien we terug in een integrale aanpak, meer samenwerking en de toegenomen bereidheid om van elkaar te leren. De inbreng van Rijkswaterstaat ligt vooral op een andere manier van werken. Bij een project als A13/A16 zie je dat deels al terug. We hebben actief de omgeving opgezocht en hebben samen met buurten en wijken gekeken naar duurzame oplossingen. Het tunnelidee voor dat tracé is uit de omgevingssessies voortgekomen.”

“De nadruk op het meer samen met belangengroepen en burgers ontwikkelen, heeft overigens ook een heel praktische reden. Het bereikbaarheidsfonds dat wordt gevoed met aardgasbaten, houdt in 2028 op te bestaan. Dat lijkt nog ver weg, maar rekening houdend met de doorlooptijd van grote infrastructurele projecten, is dat al ‘overmorgen’. Dus ook vanuit die invalshoek zullen we veel meer met elkaar in gesprek moeten over maatschappelijke meerwaarde.”

“Rijkswaterstaat is de afgelopen jaren een opener organisatie geworden. Meer gericht op samenwerken en samen ontwikkelen. Dat hoeven we intern overigens niet hard te roepen, want het leeft bij de mensen, en de publieke zaak zit bij Rijkswaterstaat-medewerkers in de genen. Het lastige zit in het in de praktijk brengen van brede samenwerking. Het is een leerproces, waarbij we ook andere partijen nodig hebben om dat proces te begeleiden. Platform31 zit van oudsher in die hoek en het COB heeft met de evaluatie van de Sluiskiltunnel laten zien dat het een netwerk is dat het leren goed kan organiseren, kennis kan ontwikkelen en beschikbaar maken.”

Waarde van de ondergrond

Bij alle projecten heeft Rijkswaterstaat met de ondergrond te maken. Geldt de ondergrond met alles wat daarin reeds plaatsvindt, als een randvoorwaarde, of wordt de ondergrond specifiek gezien als kans om meer maatschappelijke waarde te creëren? Edwin van der Wel: “Het is allebei en meer. Te vaak zien we nog dat bodem en ondergrond als randvoorwaarde zijn veronachtzaamd. Tegelijk wordt maatschappelijk een steeds groter beroep gedaan op de ondergrond en wordt het steeds drukker met kabels, leidingen, gaswinning, geothermie, warmte-koudeopslag (WKO) en de drinkwatervoorziening. Voor de Rijkswaterstaat-netwerken en projecten gaat het niet sec om de ondergrond. Maar we hebben natuurlijk wel met de ondergrond te maken omdat die deel uitmaakt van het systeem waarin we werken. Belangrijk is dat je vroegtijdig rekenschap geeft van wat er allemaal speelt, ook in de ondergrond.”

“Als Bodem+ staan we daarnaast voor een duurzame omgang met de bodem en de ondergrond. Het begrip ‘natuurlijk kapitaal’ als randvoorwaarde voor een circulaire economie, zoals dat nu vanuit het beleid naar voren komt, geeft daaraan nieuwe invulling. Gebruik van bodem en ondergrond kan meerwaarde leveren, maar vraagt ook zorg en investering. Of je dat allemaal in geld kunt uitdrukken is de vraag. Je bent er niet met een maatschappelijke kosten-batenanalyse (MKBA). Kun je door de ondergrond te gebruiken duurzame waarde toevoegen?”

Van der Wel noemt het onderzoek van zijn afdeling naar warmtenetten in Nederland als voorbeeld. “Het ministerie van IenM heeft ons gevraagd te onderzoeken hoe warmtenetten in de steeds drukkere ondergrond kunnen worden ingepast. We willen daarin als EZ, IenM, de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) en Rijkswaterstaat samen kunnen optrekken. Als het gaat om energie, heeft het ministerie van Economische Zaken het primaat. Maar de verantwoordelijkheid voor de ruimtelijke ondergrondse inpassing ligt bij IenM. Dat begint met het in kaart brengen van algemene kennis die binnen de BV Nederland beschikbaar is, nieuwe kennis ontwikkelen en al die kennis vervolgens ontsluiten. Het resultaat dat van ons gevraagd wordt, is een aanpak waarmee partijen verder kunnen.”

Daniëlle Bakkes wilde graag een grootschalige en ingewikkelde kwestie als afstudeeronderzoek aan de Academie voor Bouwkunst. De waterproblematiek van Maastricht bleek zeer geschikt. Ze zocht de pijnpunten op en transformeerde die tot aanwinsten voor de stad.

Ze rondde haar winnende afstudeerproject al ongeveer een jaar geleden af, maar Daniëlle kan nog goed vertellen hoe het plan tot stand kwam. “Als interieurarchitect werk je altijd op relatief kleine schaal, dus ik zag dit als dé kans om eens iets groots aan te pakken. Daarnaast wilde ik een project waar ik mijn gevoel in kwijt kon; wel iets technisch, maar met ruimte voor poëzie. Ik kwam uit op de waterproblematiek in Limburg. Omdat ik zelf uit het gebied kom, weet ik dat ook Limburg regelmatig te maken heeft met wateroverlast, maar veel mensen weten dat niet. Ik heb ingezoomed op Maastricht, en daarna op de binnenstad, omdat daar de problemen het grootst zijn. Mensen hebben wel eens gezegd dat dat de rode draad is door mijn afstuderen: het opzoeken van de grootste problemen.”

Het zoeken naar problemen doet Daniëlle niet voor niets. Hoe meer problemen je bij elkaar zet, hoe groter de oplossing kan zijn, stelt ze. Je hebt meer speelruimte. Daniëlle: “Dat was ook mijn kracht bij dit project. Door mijn achtergrond kon ik vrij denken, ik werd niet belemmerd door technische kennis. Bij Rijkswaterstaat zei iemand: ‘Jij durft te zeggen wat wij niet eens durven denken’. Natuurlijk had ik de uitvoerbaarheid wel in mijn achterhoofd, maar het mocht geen obstakel zijn. Mijn doel was kwaliteit aan de stad toevoegen. Het gaat bij zulk soort plannen om een termijn van vijftig jaar en daarin kan volgens mij een heleboel gebeuren, als je er nu op gaat inzetten.”

Haar plan omvat een open waternetwerk met een permanente functie in de stad; geen afvoerstelsel dat ongemerkt zijn werk doet (zie kader). “Er zijn wel eerder bypasses voor de Maas voorgesteld,” aldus Daniëlle, “maar die vermeden het centrum. Terwijl water juist daar heel waardevol kan zijn, voor de beleving van de inwoners en bijvoorbeeld voor de temperatuur in de stad. Je gaat veel investeren om het waterprobleem op te lossen; dan is het wel zo leuk als je er meer kwaliteit voor terugkrijgt. Ik vond het daarnaast belangrijk dat bewoners en bezoekers het water zien, zodat ze het probleem beter begrijpen. Een mooi park met een lege geul waar eens in de honderd jaar water doorheen stroomt, dat snapt niemand.”

Keuzes

Een groot probleem met een grote oplossing klinkt misschien leuk, maar hoe pak je zoiets aan? Daniëlle: “Ik moest wel echt anders denken dan normaal. Ik heb het consequent aangepakt door steeds per schaalsprong een keuze te maken en daarmee verder te gaan. Je wordt gek als je steeds bedenkt: wat als ik dit kies, welke keuzes moet ik dan straks maken? Ik heb me per schaal geconcentreerd op wat er op dat moment nodig was. Mocht de keuze later echt niet goed blijken, kun je altijd nog terug. Maar dat heb ik eigenlijk nooit hoeven doen.”

Daniëlle maakte haar keuzes vooral op intuïtie, waarbij ze zo nodig naar verantwoording zocht in haar conceptmodellen. Ze legt uit: “Die had ik in een vroeg stadium gemaakt, kleine modellen van beton met vilt. Anderen zullen er waarschijnlijk weinig aan zien, maar ze hielpen mij te herinneren wat ik in een eerdere fase belangrijk vond, waarom ik iets op een bepaalde manier had gedaan. Zo wist ik bij de nieuwe keuze wat ik wel en niet moest doen.”

Uiteindelijk leidde de keuzes tot een ‘prachtig ontworpen en vormgegeven plan’ dat ‘de waterproblematiek en de mogelijkheden van de ondergrond op een zeer innovatieve manier combineert’, aldus het juryrapport van de Schreudersstudieprijs 2012. Daniëlle zou graag vaker als conceptuele denker willen aanschuiven bij grootschalige projecten. “Vooral projecten waar verschillende dingen bij elkaar komen, spreken me aan, zoals binnenstedelijke vraagstukken. Ik vind het interessant om te zien wat het een voor consequenties heeft voor het ander, en hoe het een het ander ook kan helpen. Ondergrond en water spelen daarbij vaak een belangrijke rol, dus dat zijn onderwerpen waar ik me graag in verdiep.”

Tussen Delft en het Kethelplein bij Schiedam is tussen 2011 en 2015 het ontbrekende deel van de A4 aangelegd. Onderdeel van dit zeven kilometer lange stuk snelweg is de Ketheltunnel, een landtunnel op de grens van de gemeenten Schiedam en Vlaardingen.

De Ketheltunnel (Foto: COB) ligt grotendeels op maaiveld en heeft twee buizen en een middenkanaal dat onder andere dient als vluchtroute. De tunnel is bijna veertig meter breed en is een categorie C-tunnel. Dat houdt in dat vrachtauto’s met gevaarlijke stoffen die kunnen exploderen, niet door de tunnel mogen.

De weg tussen de noordelijke tunnelmond en Delft is grotendeels verdiept aangelegd om verstoring van het open weidelandschap van Midden-Delfland zoveel mogelijk te voorkomen. Ten noorden van de tunnel ligt de weg bijna anderhalve kilometer lang ruim zes meter diep in een bak met geluidswerende wanden en naar beneden gerichte ledverlichting. Vervolgens ligt de weg ruim tweeënhalve kilometer half verdiept – circa twee meter onder maaiveld – met aan beide zijden een begroeide aarden wal.

Bij de realisatie van de tunnel is veel aandacht besteed aan een goede landschappelijke inpassing en het minimaliseren van overlast voor de omgeving. Bovenop de constructie is bijvoorbeeld een park aangelegd, waarin omwonenden kunnen recreëren. Verder liggen tegen de zijwanden aarden taluds om de landtunnel aan het oog te onttrekken. In deze taluds zijn de drie dienstgebouwen aangebracht. Het noordelijke deel van de tunnelconstructie is met betonnen luifels verbreed tot tachtig meter. Op dit bredere deel zijn sportvelden aangelegd en onder de luifels zijn parkeerplaatsen gemaakt.

Het wegdek van de tunnel ligt direct op het zand en de vier wanden van de tunnel – de buitenwanden en de wanden van het middenkanaal – zijn elk gefundeerd op een rij vibropalen. De tunnel is opgebouwd uit vijftig moten van veertig meter lang die ter plekke zijn gemaakt.

Tunnelbuizen

De oostelijke tunnelbuis, met verkeer richting Delft, is 1.620 meter lang en heeft vier rijstroken. De westelijke buis, met verkeer richting Kethelplein, is 1.950 meter lang en heeft drie rijstroken. Twee daarvan zijn voor doorgaand verkeer. De derde rijstrook is de afrit naar de A20 richting Hoek van Holland. Deze splitst al voor de tunnel af en loopt, afgescheiden door verdringingsstrepen, parallel aan de hoofdrijbanen. Voor de vroege afsplitsing is gekozen om weefbewegingen in de tunnel te voorkomen. In de westelijke tunnelbuis is voldoende ruimte om in de toekomst een vierde rijstrook aan te leggen.

Door de verschillende lengtes liggen de tunnelmonden van de tunnelbuizen aan de zuidzijde ruim driehonderd meter van elkaar af. De oostelijke buis begint meer naar het noorden, omdat in de Wet aanvullende regels veiligheid wegtunnels (Warvw) is vastgelegd dat er tien seconden rijtijd moet zitten tussen een samenvoeging – in dit geval het Kethelplein – en het begin van de oostelijke tunnelbuis.

Aan de noordzijde liggen de tunnelmonden wel naast elkaar. De tunnel gaat hier over in het verdiepte tracé. Daarna volgt het half verdiepte deel. In Delft sluit de weg op maaiveld aan op de bestaande A4 richting knooppunt Ypenburg.

Grondwater

Een paar maanden voor de opening van de tunnel, op 18 december 2015, was het nog even spannend of Rijkswaterstaat alle vergunningen rond zou krijgen. De diepwanden van de verdiepte bak bleken minder waterdicht dan gedacht. Daardoor moet dagelijks ongeveer 1.400 kubieke meter grondwater rond de bak worden onttrokken in plaats van de geplande 400 kubieke meter. Door deze grotere onttrekking kan er schade aan gebouwen in de omgeving ontstaan en kan het veen sneller inklinken. Dat was reden voor het waterschap om de benodigde watervergunning niet zonder meer af te geven. De vergunning kwam pas nadat Rijkswaterstaat had aangegeven een deel van het onttrokken water via retourbemaling diep in de bodem te herinfiltreren en het grondwaterpeil en de gebouwen uitgebreid te gaan monitoren.