1
thema
Hoe werkt een volautomatische autoberging? De automobilist rijdt zijn auto in een van de lifthuisjes en stapt uit. Een lift met draaischijf brengt de auto vervolgens naar een van de twee verdiepingen (foto 7). Dan pakt de parkeerinstallatie de auto bij de wielen en zet hem op een trolley, die de auto parkeert in een van de beschikbare vakken. Het parkeren van de auto duurt ongeveer 30 seconden. Het ophalen kost 30 seconden tot 3 minuten. Kijk voor een animatie op www.cementonline.nl.
Metamorfose Haagse Noordwal-Veenkade onder andere dankzij volautomatische autoberging
Auto’s onder historische gracht 26
8 2 014
Auto’s onder historische gracht
ing Kees Spendel, ir Cornelie Marks, ing Ewald van der Waals Gemeente Den Haag
1 Storten onderwaterbeton voor de volautomatische autoberging in Den Haag 2 Luchtfoto locatie Noordwal-Veenkade 3 Oude situatie (1970) 4 Nieuwe situatie (2014)
2
In het centrum van Den Haag, tussen de Paleistuin en de Torenstraat (fig. 2), is op een klein oppervlak (3500 m2) een waar technisch hoogstandje verricht. De oude gracht is hier in ere hersteld en twee bruggen zijn vervangen. Onder de gracht is in een betonnen bak bovendien een parkeergarage gerealiseerd, uitgevoerd als volautomatische autoberging. Vanwege de diepte van de ontgraving, de kwetsbare omgeving en het maatschappelijk belang, is veel aandacht besteed aan (geotechnische) risico’s en omgevingsmanagement. De oude Singelgracht tussen de Prinsessewal en de Torenstraat verdween in de jaren twintig in een duiker onder het maaiveld. Zo kon bovengronds meer ruimte worden gecreëerd voor het verkeer (foto 3). In de jaren tachtig ontstond de wens de gracht in ere te herstellen. Als onderdeel van het in 2009 ingestelde Verkeerscirculatieplan in de binnenstad van Den Haag, werd uiteindelijk geld gereserveerd voor de herinrichting van dit deel van de Noordwal-Veenkade. Het gehele gebied rond de gracht wordt opnieuw ingericht met lindebomen, klassieke verlichting en nieuw straatmeubilair.
3
Om de meer dan zestig parkeerplaatsen die hierdoor verdwenen te compenseren, besloot de gemeente onder de gracht een twee lagen diepe parkeergarage met 158 plekken aan te leggen. De nieuwe parkeerplaatsen zijn bestemd voor bewoners, ondernemers en werkenden uit de omgeving. Op straat ontstaat daardoor meer parkeerruimte voor bezoekers van de binnenstad. Gekozen is voor een volautomatische autoberging (VAB, zie kader) en niet voor een traditionele garage, omdat langs de historische gracht geen plaats is voor hellingbanen en trappenhuizen. Aan beide zijden van de gracht komt, tussen de bomen, een lifthuisje (fig. 5). Om ze zo transparant mogelijk te houden, worden ze grotendeels van glas gemaakt. De VAB is vergelijkbaar met de autoberging aan de Apeldoornselaan in Den Haag, die ruim zeven jaar geleden is gerealiseerd onder het tramspoor.
4
Constructie garagebak en gracht De hoofddraagconstructie van de garage bestaat uit een langwerpige betonnen bak met in dwarsrichting een wandstructuur. De bak begint bij de Toussaintkade, ligt tot voorbij de nieuw gebouwde Torenstraatbrug en heeft een totale lengte van 106 m. De overspanning bedraagt circa 18 m. De Torenstraat-
Auto’s onder historische gracht
8 2 014
27
thema 5 Impressie van de nieuwe gracht met de twee entreehuisjes voor de VAB 6 3D-model Scia raamwerk 7 VAB met traversewagen
Ontwerp en bestek De gemeente Den Haag heeft zelf het ontwerp uitgewerkt, van haalbaarheidsstudie tot traditioneel bestek. Adviesbureau Fugro onderzocht de geotechnische aspecten nader, met veel aandacht voor omgevingsbeïnvloeding. Het bestek voor dit werk is traditioneel aanbesteed. De parkeerinstallatie is, inclusief de gebouwgebonden installaties als de mistblusinstallatie, vluchtluiken en speedgates, als DCM-contract aanbesteed tijdens de DO-fase van de betonnen bak. Op grond van het ontwerp van de parkeergarage is het ontwerp van de betonconstructie geoptimaliseerd en gereed gemaakt voor bestek.
brug staat op het dek van de garage. Daarom is de gracht ter plaatse van de brug versmald door de kademuren naar binnen te plaatsen op het dek van de VAB (fig. 6). De dwarswanden zijn grotendeels 0,2 m dik en liggen h.o.h. 6,95 m. Onder de brug zijn de wanden 0,25 m dik en liggen h.o.h. 4,75 m, vanwege de hogere belasting. Verder kent de bak een 0,6 m dik dek, een 0,2 m dikke tussenvloer en een 0,45 m dikke bodemvloer (fig. 8). De bodem van de bouwkuip is een 1,2 m dikke onderwaterbetonvloer die met 485 Gewi-ankerpalen op zijn plaats wordt gehouden. Het dak van de parkeergarage is tevens de bodem van de gracht. Dit dak is tegen beschadiging door uitbaggeren
beschermd met een betonnen deklaag. Op de dakvloer rust 1,9 m water, de diepte van de gracht. In de langsrichting worden de wanden van de garage gevormd door damwanden die zijn afgewerkt met een drielaagse coating. Door deze relatief korte stalen damwanden (AZ-40-700) naar maaiveld door te trekken, ontstaan de kademuren van de nieuwe gracht. Deze kademuren liggen op precies dezelfde plek als de oude, op een onderlinge afstand van ongeveer 18 m. Ze zijn bekleed met beton en aan de grachtzijde afgewerkt met metselwerk. Zo krijgen ze het uiterlijk van de bestaande kademuren. De constructie van de ondergrondse bak, brug en kademuren is met het Scia 3D raamwerkprogramma gemodelleerd en berekend (fig. 6a en 6b).
Opties bouwputmethode Voor het maken van de bouwput zijn voor dit project twee methoden onderzocht. 1 Bouwput droog ontgraven (tijdelijk polderprincipe) door gebruik te maken van de natuurlijke klei-op-veenlaag. 2 Bouwput nat ontgraven en gebruikmaken van onderwaterbeton.
1 Polderprincipe Het tijdelijke polderprincipe is een goedkope en in Den Haag veel toegepaste methode. In de stad zijn vele bouwputten gemaakt door het benutten van de in de natuur aanwezige kleiop-veenlaag (waterremmende laag) op een diepte van NAP -13
5
28
8 2 014
Auto’s onder historische gracht
6a
7
tot -16 m. Door lange stalen damwanden tot in de klei-opveenlaag in te brengen, ontstaat een wand- en bodemafsluiting. Deze voorkomt dat bij het leegpompen van de bouwput water uit de omgeving wordt onttrokken. Dit is nodig sinds het langdurig bemalen buiten de bouwput verboden is in Den Haag, na de ernstige verzakkingen van de omgeving door waterstandverlaging bij aanleg van de Utrechtsebaan. Voorwaarde is dat een voldoende dikke klei-op-veenlaag aanwezig is en dat er evenwicht is tussen de grondbelasting en de opwaartse druk op de laag. Zo niet, zou de klei-op-veenlaag kunnen barsten en de bouwput kunnen vollopen met water.
6b
te leveren aan de opwaartse waterkracht. Onderzocht is of de van nature afsluitbare klei-op-veenlaag voldoende dik is, zo ja hoe diep die ligt en tot welke diepte kan worden ontgraven zonder dat de laag opbarst door de waterdruk. In dit geval moest worden ontgraven tot een diepte van NAP -8,35 m. Op basis van het grondonderzoek en de dikte van de aangetroffen weerstandslaag op circa NAP -16 m, is bepaald dat de homogeniteit van de waterremmende laag zeer discutabel is. Er kan niet met zekerheid worden gezegd dat voldoende waterremming aanwezig is en een forse bemaling in de zandlaag tussen NAP -8 m en NAP -16 m met effecten naar de omgeving werd niet uitgesloten. De afsluitende laag was dus te zwak om te gebruiken. Op grond van dit advies is in het ontwerp de bouwputmethode met damwanden en onderwaterbetonvloer verder uitgewerkt.
Realisatie De oude duiker inclusief de nog in de ondergrond achtergelaten oude kademuren, moest voor realisatie worden gesloopt (fig. 10). Na sloop is de grond weer aangevuld en zijn de trekankers geplaatst, waarna de bouwput gedeeltelijk droog kon worden ontgraven. Om vervorming van de damwanden tijdens de ontgravings- en bemalingsfase te minimaliseren, zijn op twee niveaus stempelramen aangebracht en waar nodig voorzien van een voorspankracht. Na het eerste stempelraam, is net boven de naderhand te storten grachtbodem/dek het tweede stempelraam aangebracht. Hiertoe werd de grondwaterstand
2 Onderwaterbeton Bij de methode met onderwaterbeton wordt geen gebruikgemaakt van de afsluitbare laag. De bouwput wordt gemaakt door kortere stalen damwanden de grond in te brengen. Vervolgens wordt de bouwput in den natte ontgraven. Om de bouwkuip waterdicht te maken, wordt een tijdelijke onderwaterbetonvloer gestort die met trekpalen op zijn plaats wordt gehouden. Daarna kan de put worden leeggepompt zonder dat grondwater uit de omgeving wordt onttrokken.
Planning start uitvoering
oktober 2012
eerste compartiment ruwbouw gereed
december 2013
tweede compartiment ruwbouw gereed augustus 2014 ingebruikname VAB ten behoeve van inbouw installaties
september 2014
gracht hersteld
september 2014
oplevering straat/gracht
maart 2015
Welke van de twee?
oplevering VAB voor proefperiode
april/mei 2015
Een belangrijke voorwaarde voor droog ontgraven, is dat de afsluitende laag dik en diep genoeg is om voldoende tegendruk
definitieve oplevering VAB
najaar 2015
Auto’s onder historische gracht
8 2 014
29
thema
Noordwal
K + L strook ca. +0,10 NAP
4000 / 4580
300 1200 5850 50 750 1900 250 2250600 200 50 450
stadsverwarming: 323,9 x 5,6 – 450,0 vps 1992 -1,24 / -1,31 Ø500 nieuw riool
9050
-5,350 - 7,500 -8,300 9,550 -
var. ca. 9451
9050
+1,130 410
Veenkade ca. +0,755
as VAB wp. - 0,430
450
- 2,350
-2,500
stalen damwand AZ 40 – 700 N
8
afstand kademuur varieerd tov as VAB ca. 8373
afstand kademuur tov as VAB 8790
6200
5000 afschot
NAP Ø400 -1,28 / -1,14 K + L strook ca. 4700 / 5000
afwerkvloer etage -1 dik 50 / 30 afschot
afwerkvloer dik 30 / 50 afschot -7,850
-7,800
1200
ca. 5140
var. ca. 12 566 ca. 6366 800
in te storten hwa.
5000 etage -2 afschot
- 8,300 - 9,850 ontgravingsdiepte 9200
9200
GEWI-ankers
-13,500
met 2 m verlaagd. Na plaatsing van het tweede stempelraam kon het eerste worden verwijderd, met uitzondering van de stempels ter plaatse van de liftschachten. De trekankers zijn gemaakt vanaf het maaiveld en naderhand voorzichtig uitgegraven. Vervolgens is nat ontgraven tot de onderzijde van de onderwaterbetonvloer NAP -9,85 m. Na het aanbrengen van de onderwaterbetonvloer (foto 1) kon de put worden leeggemalen (foto 9). In de zo ontstane droge put zijn vervolgens de constructieve vloer, tussenvloer, wanden en dak van de VAB gestort. Al het beton (C30/37) is ter plaatse gestort.
stalen damwand AZ 40 – 700 N
-13,500
Uitdagingen in de uitvoering Geotechnische risico’s Bij dit project is op een beperkt bouwterrein en op korte afstand van kwetsbare bebouwing een diepe bouwkuip gerealiseerd. Veel aandacht is besteed aan het beheersen van de geotechnische risico’s en aan omgevingsmanagement. Voorbeelden hiervan zijn het uitvoeren van veldproeven voorafgaand aan de bouw in verband met het trillingsarm inbrengen van damwanden, en het uitvoeren van bezwijkproeven op de
9
Onderwaterbetonvloer De onderwaterbetonvloer dient als horizontale waterafdichting van de bouwkuip. Hij wordt op zijn plaats gehouden door de trekankers. Voor de ankers is gekozen voor de gespoelboorde Gewi-ankerpaal, verbuisd ingeboord en over de volledige lengte onder verhoogde druk afgeperst (type A, conform CUR-richtlijn 236). De dikte van het onderwaterbeton is bepaald bij de maatgevende situatie: bij leegstand van de bouwkuip. Met een staafdiameter van 63,5 mm, een waterstandverschil van 9,35 m, een h.o.h.-afstand van de ankerpalen Lx = 2,0 m en Ly = 2,1 m, werd aan de gestelde rotatiecapaciteitseis van CUR-Aanbeveling 77 voldaan bij een vloerdikte van 1,2 m. Voor de veerstijfheid van de Gewi-ankerpaal is 45 MN/m aangehouden en een horizontale belasting uit de damwand bedroeg 348 kN/m. Tijdens het nat ontgraven maakte de machinist gebruik van een beeldscherm waarop de locaties van de palen en de knijper in beeld werden gebracht. Door de graafwerkzaamheden zijn slechts vijf ankers geknikt. Deze zijn hersteld door ze onder water af te branden en weer op te lengen.
30
8 2 014
Auto’s onder historische gracht
8 Dwarsdoorsnede nieuwe gracht met ondergrachtse VAB 9 Lege bouwkuip met stempelraam 10 Dwarsdoorsnede situatie met oude overkluizing en oude kademuren; links staan twee kademuren omdat de gracht ongeveer een eeuw na aanleg is versmald
ca. +1,250
5900
reparatielaag spuitbeton +1,310
ca. 6000
1050
bestaand riool 300/450 op houten fundering
± -1,450 t.m. -1,160
1120
breedte watergang op waterlijn -2,30
ca. +1,040
+0,185
Bilderdijkstraat 1,030- t.m. 1,280-
-2,300 -2,790
510
duiker 6980 8000
bestaand riool 300/450 op houten fundering
restanten oude kademuur van metselwerk op houten palen. afmetingen en fundering met verzwaring h.o.h. ca. 10 m onbekend geheel slopen incl. palen trekken
490
historische kademuur constructie. materialen en fundering onbekend geheel slopen incl. palen trekken restanten oude kademuur van metselwerk op houten palen. afmetingen en fundering met eventuele verzwaring onbekend. geheel slopen incl. palen trekken
+0,850 +0,810 wp. ± -0,430
2300 3910
+0,185
ca. 4650
asfaltverharding met tramspoor +1,170 +1,120
toekomstige damwand VAB
Torenstraat NAP
ca. 1020 1050
320
ca. 8300
510
toekomstige damwand VAB buiten werking zijnde zinker t.b.v. gas, geheel verwijderen
7a 9
ankerpalen. Daarnaast is het risico van mogelijke verzakkingen geëlimineerd door toepassing van compensation grouting onder de meest kwetsbare panden. Compensation grouting is een techniek voor grondverbetering, waarbij grout in de bodem wordt geïnjecteerd met het doel de grond te verdringen en te verdichten, om daarmee de grond als het ware op te tillen.
Op grond van de berekeningen – waarbij het effect van compensation grouting niet is meegenomen – werd geconcludeerd dat de vervormingen ter plaatse van de liftschacht niet zouden voldoen. Dankzij de twee heffingen met compensation grouting is het gelukt om de betonnen bak te maken binnen de strenge, maximale relatieve rotatie-eis van 1:1200.
Tijdsdruk De bouwput is in twee fasen gebouwd. Tijdens de eerste fase was er maar tien maanden tijd om alles te slopen en weer op te bouwen (slopen, bouwput maken, garage bouwen, brug bouwen). Dat had te maken met de tram die niet langer dan tien maanden mocht omrijden in verband met de bereikbaarheid. Dit was een van de grootste uitdagingen in de uitvoering en het is succesvol verlopen. De tram kon, tien maanden nadat deze uit dienst was genomen, op 16 december 2013 weer over de Torenstraatbrug rijden.
Tot slot Mede door een open communicatie met de omwonenden is getracht de onvermijdelijke overlast zo veel mogelijk te beperken. De vroegtijdige onderkenning en beheersing van risico’s en de samenwerking tussen alle partijen (gemeente, adviseurs, aannemer en omwonenden), hebben ervoor gezorgd dat deze cruciale fase voor project Noordwal-Veenkade is geslaagd. ☒
Locatie De twee storten van de onderwaterbetonvloeren (van 1000 respectievelijk 1540 m3), midden in de Haagse binnenstad, waren een grote logistieke uitdaging (foto 1).
● PROJECTGEGEVENS
project Volautomatische autoberging Noordwal-Veenkade in Den Haag opdrachtgever en directievoering gemeente Den Haag
Auto’s onder historische gracht
Drukken damwanden
ontwerp gemeente Den Haag
Het drukken van de stalen damwanden is voor 98% gelukt. Daar waar het niet lukte om ze drukkend naar NAP -13,5 m te krijgen, is uiteindelijk de wand verlengd door groutkolommen aan de binnenzijde van de stalen damwanden aan te brengen, onderaan vanaf NAP -10,5 tot -13,5 (onderzijde stalen damwanden). De betonnen bak is in tweeën gestort zonder voeg. In september 2014 is de bak waterdicht opgeleverd en kon het water de gracht in.
geotechnisch adviseur Fugro BV, Leidschendam
8 2 014
aannemer BAM Civiel Zuidwest installaties Palis Parking Technologies sloop- en grondwerk BAM Milieu bemaling en sondering BAM Nelis De Ruiter damwanden Gebr. Van ’t Hek trekankers BAM Speciale Technieken bekisting BAM Materieel
31
