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.

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.

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 ProRail, Rijkswaterstaat en de gemeente Amsterdam ook de gebruikers zitting hebben (NS, GVB, 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.”

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.”

Een brug om de files op de Antwerpse ring te verminderen en de havens beter te ontsluiten haalde het niet. En het alternatief, een afzinktunnel, paste niet binnen het budget. Een dikke laag Boomse Klei biedt de uitweg. Nu komt er een dubbeldekstunnel, gebouwd volgens de wanden-dakmethode, met diepwanden in de ondoorlatende kleilaag. Een oplossing die bijna een half miljard euro goedkoper is dan de afzinktunnel.

Antwerpen zucht al decennia onder een enorme verkeersdruk. Dagelijks passeren honderdduizenden auto’s de stad, waaronder een fors aantal vrachtwagens. Dat zorgt elke dag voor lange files, geluidsoverlast en luchtverontreiniging. Om deze problemen op te lossen, zoeken verkeerskundigen al heel lang naar opties om de ringweg – die tot nu toe geen ring is – te sluiten. Bij een gesloten ring kan het verkeer zich beter over het wegennet verdelen, wat leidt tot minder files. Verder zorgt het sluiten van de ring aan de westzijde van de stad voor een betere ontsluiting van de havens.

Geen Lange Wapper of afzinktunnel

Een paar jaar geleden leek de oplossing gevonden. Het plan was om een bijna twee kilometer lange dubbeldekstuibrug aan te leggen, de Lange Wapper genoemd, over het Albertkanaal en de aangrenzende havens (Straatsburgdok en Amerikadok), richting het nieuw te bouwen verkeersknooppunt Oosterweel. In een referendum stemden de Antwerpenaren echter tegen dit plan.

“Toen bleek dat de brug niet haalbaar was, is in 2010 als alternatief een ontwerp gemaakt voor een dubbele afzinktunnel met vier keer twee rijstroken die min of meer het tracé van de brug volgde”, vertelt Frank Kaalberg ontwerpmanager van studiebureau RoTS (Rechteroever TunnelSpecialisten), dat bestaat uit een combinatie van Grontmij en Witteveen+Bos. “Door de Beheersmaatschappij Antwerpen Mobiel werd ons in 2012 gevraagd dit ontwerp voor de Oosterweelverbinding kritisch te bekijken en te zoeken naar optimalisaties én een besparing van bijna een half miljard euro. Na een grondige review van het ontwerp concludeerden we dat het een goed plan was, maar inderdaad niet voldeed aan de economische eisen.”

Brainstormsessie

“Vervolgens hebben we een brainstormsessie gehouden om te zien op welke punten we het ontwerp en de bouwmethode konden optimaliseren en hoe we de bouwkosten konden reduceren. Ook hebben we gekeken hoe we de hinder voor de omgeving en de scheepvaart tijdens de bouw zouden kunnen beperken. Tijdens die sessie kregen we het idee om de twee tunnelelementen – met elk twee buizen – niet naast elkaar, maar op elkaar te plaatsen. Als afzinktunnel zou dat echter niet gaan. Toen beseften we dat de dikke laag Boomse Klei de mogelijkheid biedt om met diepwanden een dubbeldeks cut-and-covertunnel te maken zonder dat een kostbare onderwaterbetonvloer met trekankers nodig is. De klei die daar vanaf circa twintig tot dertig meter diepte in de ondergrond zit, is namelijk heel stevig en vrijwel waterondoorlatend.”

Aanpak

Kaalberg vervolgt: “Om zo’n tunnel onder de havens te kunnen bouwen, moet eerst een tijdelijke kistdam worden gemaakt. Daarvoor worden vanaf pontons damwanden tot een diepte van circa 25 tot 30 meter aangebracht, net in de Boomse Klei. Vervolgens wordt de ruimte tussen de damwanden opgevuld met zand. Daarna moet als het ware worden gespeeld met de grondwaterstand in de kistdam om de damwanden goed te ’trimmen’. Als dat is gebeurd, kunnen de diepwanden worden gemaakt. Ze worden 1,2 meter dik en komen tot een diepte van ongeveer 43 meter. Ze staan dus voor een groot deel in de Boomse Klei.”

“Na de buitenwanden worden de wanden van het middenkanaal van de tunnel gemaakt. Deze worden alternerend als diepwand uitgevoerd: dan weer wordt over een bepaalde lengte de linkerwand gemaakt, en dan weer alleen de rechter. Later worden de ontbrekende delen van de middenwanden met blokken gipsbeton gebouwd. Dat is niet alleen aanmerkelijk goedkoper, maar zorgt er ook voor dat de explosiebestendigheid van de tunnel toeneemt. Bij een eventuele explosie bezwijken de gipsbetonwanden vrij eenvoudig, wat zorgt voor een volumetoename en daarmee voor een explosiedrukvermindering.”

“Aangezien het tunneldak op een diepte van ongeveer acht meter onder de waterspiegel van het Albertkanaal komt, worden de diepwandsleuven niet helemaal tot bovenaan volgestort met beton. De bovenste acht meter, waar geen wapening zit, wordt gevuld met los materiaal dat later weer eenvoudig te verwijderen is. Als alle diepwanden gereed zijn, wordt een deel van het zand weggegraven, het grondwater weggepompt en worden tijdelijke stempels geplaatst. Vervolgens worden van boven naar beneden het dak en de vloeren gemaakt. Aantrekkelijk daarbij is dat het dak direct op het harde zand kan worden gestort.”

Kaalberg vervolgt: “Als het dak gereed is, wordt de grond eronder weggegraven, worden weer tijdelijke stempels geplaatst en de eerste vloer gemaakt. Voor de tweede vloer volgen deze stappen nog een keer. Zodra de hele tunnelconstructie klaar is, wordt een laag zand aangebracht op het tunneldak. Daarna worden de damwanden weggehaald en is de onder water liggende cut-and-covertunnel een feit. In grote lijnen gaan we voor het gehele tunneltracé uit van deze werkwijze, maar er zijn nog wel een paar locaties waar het iets gecompliceerder is. Een mooi voorbeeld is de plek waar de tunnel het voormalige Stadsdroogdok kruist.”

Oplossingen

“Ter hoogte van het voormalige Stadsdroogdok ligt op de bodem nog de zes meter dikke betonnen vloerplaat van het droogdok, vrijwel precies op de plek waar de tunnel moet komen. Die constructie moet worden verwijderd. Om dat te kunnen doen, hebben we een aanpak bedacht waarbij een bouwput wordt gemaakt en eerst alleen aan de buitenkant van het dok in een smalle kistdam een diepwand wordt aangebracht. In het huidige ontwerp wordt de andere kant van de bouwput ter plekke van het historische pomphuis met vriestechnieken afgesloten. Dat gebeurt om het gebouw te sparen en de overlast voor het restaurant in het pomphuis te minimaliseren. Als de bouwput dicht is en tijdelijke stempels geplaatst zijn, kan de dikke betonconstructie worden gesloopt. Vervolgens wordt de kuip weer gevuld met zand voor het aanbrengen van de andere diepwanden, waarna de tunnel volgens de ‘normale’ manier ‘onderdaks’ wordt afgebouwd.”

“Iets meer naar het oosten kruist de tunnel de Straatsburgbrug. Daar hebben we een oplossing moeten bedenken om een brugpijler tijdelijk te ondersteunen, zodat hij later op het tunneldak kan komen te staan, boven de middenwand. Voor de kruising met de Noorderlaanbrug – die nog iets oostelijker ligt – hebben we een vergelijkbaar probleem moeten oplossen. Iets voorbij deze brug kruist de tunnel het Albertkanaal waarna hij aansluit op het noordelijke deel van de ringweg. De kruising met het Albertkanaal wordt in twee stappen gebouwd, eerst de ene helft en dan de andere. Op die manier ondervindt de scheepvaart zo min mogelijk hinder.”

Design by testing

Aan het vernieuwende ontwerp van RoTS is veel denk- en rekenwerk voorafgegaan. Volgens Kaalberg was dat echter niet voldoende om tot een goed en uitvoerbaar ontwerp te komen: “Met vakmanschap, creativiteit en digitale rekentools kun je een heel eind komen, maar er zijn altijd onderdelen op het raakvlak van geotechniek en constructies die lastig zijn te kwantificeren. We weten bijvoorbeeld niet zeker hoe groot de invloed is van de zwel van de Boomse klei op constructies. Je kunt dan twee dingen doen: extra maatregelen treffen om de risico’s voldoende af te dekken of een proef doen om te zien hoe het in de praktijk uitvalt. Ik ben groot voorstander van de tweede optie, ook wel ‘design by testing’ genoemd. Door proeven te doen, weet je zeker of je aanpak straks werkt en voorkom je dat er onnodige kosten worden gemaakt. Aangezien er op grote delen van dit tunneltracé onzekerheden spelen, is besloten om hier, net als bij de Noord/Zuidlijn, van deze ontwerpfilosofie uit te gaan.”

“In een verloren hoekje naast de bestaande ringweg hebben we bijvoorbeeld getest of het lukt om damwanden aan te brengen tot een diepte van 27 meter. Op een groot deel van het tracé bestaat de ondergrond namelijk uit glauconiethoudend zand, en het is bekend dat dit zand soms tot problemen leidt tijdens het heien. Bij de proef deden deze problemen zich inderdaad voor, maar met enige aanpassingen kregen we de damwanden toch op diepte.”

Een andere proef moet duidelijk maken hoe de Boomse Klei zich rondom de diepwanden en onder de onderste tunnelvloer gedraagt tijdens de bouw en als de tunnel gereed is. Kaalberg: “Naast het zwelonderzoek gaan we met deze proef na of de wanden echt tot een diepte van 37 meter moeten worden gemaakt of misschien minder lang kunnen. Om beide aspecten te onderzoeken, hebben we een proefbouwkuip gemaakt met damwanden – met diepwanden zou het te duur worden – waarbij we eerst een stuk grond hebben afgegraven om op de gewenste diepte te komen. Met onder andere waterspannings- en extensometers volgen we nu het gedrag van de klei tijdens de ontgraving. De proefput is eind oktober op diepte en dan weten we meer.”

Onderwaterbumper

“Een onderdeel dat we nog verder moeten uitzoeken betreft de aanvaarbeveiliging. In het Amerikadok moeten grote zeeschepen een bocht maken. Als een schip daarbij uit koers raakt – wat een paar jaar geleden nog is gebeurd – kan het de tunnelconstructie beschadigen. Om dat te voorkomen, gaan we uit van een forse onderwaterberm. Toen uit simulaties bleek dat dit niet voldoende is, hebben we ook nog een onderwaterbumper ontworpen, een soort vangrail die bestaat uit twee rijen damwanden met daartussen onderwaterbeton en horizontale damwandplanken als extra versterking. Het havenbedrijf is hiermee nog niet akkoord gegaan, omdat ze vrezen dat deze bumper bij een eventuele aanvaring te veel schade aan de schepen veroorzaakt. Hier moeten dus nog ontwerpmodificaties worden doorgevoerd.”

Kostenreductie

Een belangrijk opgave voor RoTs was het vinden van besparingen. De tunnel mag namelijk niet duurder worden dan de eerder geplande tuibrug. Volgens Kaalberg is dat gelukt: “Uiteindelijk hebben we een kostenreductie van ruim 450 miljoen euro gerealiseerd. Door de tunnel te stapelen kunnen we bijvoorbeeld één vloer weglaten. Op een totale lengte van bijna twee kilometer scheelt dat enorm. Een andere grote besparing realiseren we doordat we het aantal benodigde kunstwerken bij de Oosterweelknoop hebben teruggebracht van veertien naar zes. Dat is mogelijk doordat de tunnelbuizen in ons ontwerp boven elkaar liggen en niet naast elkaar zoals bij de oorspronkelijke afzinktunnel. Daardoor zijn minder ingewikkelde vlechtpatronen nodig. Verder leidt ons ontwerp tot veel minder hinder voor de scheepvaart. Er hoeven bijvoorbeeld geen afzinksleuven te worden gebaggerd en er ontstaan ook geen stremmingen door de aanvoer van grote tunnelelementen.

In mei 2013 ging de Tweede Coentunnel open voor het verkeer. Dat was het moment waarop de renovatie begon van de pal ernaast gelegen Eerste Coentunnel. Deze afzinktunnel onder het Noordzeekanaal stamt uit 1966 en moet nodig worden gemoderniseerd om weer vijftig jaar op een goede en veilige manier het autoverkeer over de A10 tussen Amsterdam en Zaandam te kunnen verwerken. De tunnelconstructie wordt gerenoveerd en er worden maatregelen genomen om de luchtkwaliteitsbeheersing te verbeteren. Verder krijgt de tunnel alle verkeers- en tunneltechnische installaties die in de Tweede Coentunnel zijn toegepast om te voldoen aan de eisen van de nieuwe tunnelstandaard.

De renovatie wordt in opdracht van Rijkswaterstaat uitgevoerd door het consortium Coentunnel Company en is onderdeel van het DBFM-contract ‘Capaciteitsuitbreiding Coentunnel’ dat loopt tot 2037. De planning is dat de gerenoveerde tunnel medio 2014 in gebruik wordt genomen. Dan biedt deze tunnel drie vaste rijbanen voor het wegverkeer dat in zuidelijke richting rijdt, van Zaandam naar Amsterdam.

Werkzaamheden

Er is gestart met sloopwerkzaamheden. Alle tegels van de wanden zijn verwijderd evenals stukken beton die niet meer voldeden, het wegdek en alle oude kabels, leidingen en installaties. De wanden zijn voorzien van een onderhoudsarme betonnen afwerklaag en deels van brandwerend materiaal om te zorgen dat de tunnel bij een eventuele brand zijn constructieve integriteit behoudt. Ook de plafonds zijn voorzien van (hergebruikt) hittewerend materiaal.

Voor het verbeteren van de luchtkwaliteitsbeheersing in de tunnel is de open dakconstructie bij de tunnelmonden vervangen door dichte ‘plafonds’. Verder is een schoorsteen van 25 meter hoog gebouwd die de uitlaatgassen uit de tunnel moet afvoeren. Om de plafonds te kunnen maken, moest een aantal betonnen stempels bij de tunnelmonden worden verwijderd. Een tijdelijke stempelconstructie – die de functie van de stempels overnam – zorgde er tijdens de bouwfase voor dat de hoge wanden niet naar binnen werden gedrukt en de tunnel ondertussen toegankelijk bleef voor het werkverkeer.

Door het verwijderen van de betonnen stempels en andere sloopwerkzaamheden nam het gewicht van de tunnelconstructie tijdelijk fors af. Daardoor bestond de kans dat de constructie door het grondwater omhoog zou worden gedrukt. Om dat te voorkomen, zijn stapels stalen rijplaten als extra gewicht op de tunnelvloer gelegd.

De tunnel wordt voorzien van diverse installaties die zorgen voor een vlotte en veilige doorstroming van het verkeer. Daarbij gaat het om camera’s, matrixborden boven de weg, verplaatsbare informatiepanelen en sensoren in het wegdek die registreren of het verkeer rijdt of stilstaat. Verder krijgt de tunnel ventilatoren die bij brand de rook uit de tunnel afvoeren, brandbluspompen die automatisch aangaan en licht- en geluidsignalen die passagiers richting de vluchtwegen leiden. De aansturing van al deze installaties gebeurt met een geavanceerd bedienings- en besturingssysteem.

Aanpak

Vanwege de korte periode waarin de renovatie en het testen van alle installaties moeten zijn afgerond, is het cruciaal dat alle werkzaamheden in één keer goed gaan. Dat vereist een goede engineering en bouwfasering. De Coentunnel Construction, de uitvoerende organisatie onder de Coentunnel Company, heeft hiervoor ingenieursbureau Sophia Engineering ingeschakeld.

Het ontwerpteam heeft bij de engineering al rekening gehouden met alle installaties en kabels en leidingen, zodat de kans op onaangename verrassingen tijdens de uitvoering minimaal is. Verder is er een driedimensionaal model gemaakt, waarin alle werkzaamheden in de tijd zijn gevisualiseerd. Dit model zorgt er niet alleen voor dat de fasering helder is, maar geeft direct inzicht in de complexe aanpassingen van de betonvormen van de schoorsteenconstructie en laat zien welke raakvlakken er zijn tussen de verschillende werkzaamheden

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

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

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

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

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

Lange historie

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

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

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

Bovengrondse kwaliteit

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

Zero-land-use-thinking

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

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

Geotechniek voor Ondergrondse Ruimteontwikkeling

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

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

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