Evaluatie Tweede Heinenoordtunnel

Evaluatie Tweede Heinenoordtunnel Technische, juridische en contractuele aspecten bij de bouw van de eerste geboorde tunnel in Nederland,

1996-1999

Rijkswaterstaat directie Zuid-Holland Bouwdienst Rijkswaterstaat Tunnel Combinatie Heinenoord Centrum Ondergronds Bouwen

Auteursrechten

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd,

opgeslagen in een

geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van CaB. Het is toegestaan overeenkomstig artikel 15a Auteurswet 1912 gegevens uit deze uitgave te citeren in artikelen, scripties en boeken, mits de bron op duidelijke wijze wordt vermeld, alsmede de aanduiding van de maker, indien deze in de bron voorkomt.

"© RWSrrCH/COB-rapport

'Evaluatie Tweede

Heinenoordtunnel' CaB, Gouda, november 2001. Aansprakelijkheid

CaB en degenen die aan deze publicatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het samenstellen van deze uitgave. Nochtans moet de mogelijkheid niet worden uitgesloten dat er toch fouten en onvolledigheden in deze uitgave voorkomen. Ieder gebruik van deze uitgave en gegevens daaruit is geheel voor eigen risico van de gebruiker, en CaB sluit - mede ten behoeve van al degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt - iedere aansprakelijkheid uit voor

schade die mocht voortvloeien

uit het gebruik van deze uitgave en de daarin opgenomen gegevens,

tenzij de schade mocht voortvloeien uit opzet of grove schuld zijdens CaB en/of degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt.

Introductie De Tweede Heinenoordtunnel onder de Oude Maas is de eerste geboorde tunnel met grote diameter, die in Nederland is gebouwd. De tunnel bestaat uit een oosten een westbuis van 950 m lengte, exclusief toeritten van 155 m. De inwendige diameter van elke tunnelbuis is 7,6 m, de uitwendige diameter 8,3 m. Het diepste punt van de tunnel ligt op 28 m -NAP. De aanleg vond plaats tussen 1996 en 1999. Gezien het unieke karakter van dit project is de tunnel door de minister van Verkeer en Waterstaat aangewezen als praktijkproject, samen met de Botlekspoortunnel. De status van praktijkproject houdt in dat het project tot doel had om nieuwe kennis en ervaring op te doen, zowel op technisch als op organisatorisch terrein, mede ten behoeve van toekomstige projecten. In technisch opzicht was de Tweede Heinenoordtunnel geheel nieuw: een tunnelboormachine met vloeistofondersteuning aan het boorfront, was in ons land met zijn slappe grondsoorten nog nooit toegepast. Bij het ontwerp en de uitvoering van dit praktijkproject is een schat aan kennis opgedaan die zijn en worden gebruikt voor volgende boortunnelprojecten. Om kennis op te doen over het voor Nederland nieuwe fenomeen van het tunnelboren is gebruik gemaakt van uitgebreid programma van metingen en proeven tijdens de bouw van de tunnel. Daarbij is organisatorisch extra aandacht besteed aan het coördineren van de proeven en de bouwwerkzaamheden. In dit rapport zijn kennis en ervaring die zijn opgedaan bij ontwerp en uitvoering vastgelegd. Het geheel bestaat uit 11 deelrapporten die zijn geschreven door direct betrokkenen bij de Tweede Heinenoordtunnel. Daarbij wordt een onderscheid gemaakt tussen technische en niet-technische aspecten, zoals communicatie, contractvorming en vergunningverlening. Een (boor)tunnel is tenslotte geen geïsoleerd technisch object, maar maakt deel uit van de omgeving. De diverse bijdragen in dit rapport zijn geschreven tijdens de uitvoering van de tunnel, op het moment dat de kennis 'in de hoofden' aanwezig was. Dit houdt tevens in dat sommige aanbevelingen voor toekomstige projecten gedateerd kunnen overkomen; zij moeten echter bezien worden in de context van het moment. Degenen die hun kennis op deze manier hebben vastgelegd hebben dat gedaan met de bedoeling om die kennis voor anderen toegankelijk te maken. Voor alle betrokkenen was de Tweede Heinenoordtunnel een uniek project, waarop zij met trots terugkijken. Met dit rapport wordt ook de reeks publicaties afgesloten die via het COB verkrijgbaar zijn over het project. Een volledig overzicht van de beschikbare publicaties en verschenen nieuwsbrieven is achter in dit rapport opgenomen. Achtergrond informatie over het project is ook opvraagbaar via www.cob.nl/tht. Namens de in het praktijkproject samenwerkende Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat Directie Zuid-Holland Bouwdienst Rijkswaterstaat Tunnelcombinatie Heinenoord v.o.f. (TCH) Centrum Ondergronds Bouwen (COB),

partijen:

ir. F.F.M. de Graaf, hoofd afdeling tunnelbouw Rijkswaterstaat

Inhoudsopgave evaluatie Tweede Heinenoordtunnel Introductie Korte samenvattingen Technische aspecten

1 2 3 4 5 6 7

Grondonderzoek Liningontwerp en detaillering Boorproces, dataproces, TBM-ontwerp Dichtblok Grondscheiding/grondstromen Schade aan segmenten westbuis Pilot project staalvezelbeton

Niet-technische aspecten

8 9 10 11

Omgevingsmanagement: communicatie en vergunningverlening Juridische aspecten Contractvorming, risico-analyse, verzekeringen, organisatie en kwaliteitsborging Proevenbegeleiding

Literatuurgegevens

COB-rapporten

Tweede Heinenoordtunnel

(K100)

SAMENVATTINGEN 1.

GRONDONDERZOEK

Ten behoeve van de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel is een veldonderzoek uitgevoerd, dat deels op het water plaatshad. Daarbij ging het om sonderingen en boringen, vin-, pressiometeren dilatometerproeven, alsmede monopoolproeven en dichtheidsmetingen. Er zijn tevens peilbuizen geplaatst voor het registereren van stijghoogten van het grondwater. Op de monsters, verkregen uit de boringen is een grootschalig laboratoriumonderzoek verricht. Het grondonderzoek wees uit dat de grondopbouw tot NAP 15 m zeer grillig is, met daaronder een stijve zandlaag met stijve kleilagen. Deze klei van Kedichem gaf vertraging bij het doorboren ervan en bleek in de praktijk niet altijd op de aangegeven plaats te liggen die het geotechnisch profiel aangaf. Aanbevolen wordt om in vervolgprojecten de geotechnisch adviseur in een vroeg stadium bij het ontwerp te betrekken, juist omdat het boorproces sterk afhankelijk is van de eigenschappen van de grond. Geconcludeerd wordt ondermeer, dat triaxiaalproeven soms onrealistische uitkomsten geven. Aanbevolen wordt in-situ meetmethoden ter bepaling van eigenschappen van de grond meer aandacht te geven ten koste van laboratoriumonderzoek.

2.

L1NINGONTWERP EN DETAILLERING

In dit deel van de evaluatierapporten worden de ontwerpuitgangspunten van de THT uiteengezet. Waar dat mogelijk was is het ontwerp vergeleken met de ervaringen tijdens de aanleg, vanuit de gedachte dat een ontwerp een voorspelling is en dat metingen en vaststellingen van schadebeelden pas toegevoegde waarde hebben als deze kunnen worden vergeleken met het ontwerp. Allereerst wordt ingegaan op de ontwerp-belastingen, zowel tijdens de bouwfase als tijdens de gebruiksfase. Ingegaan wordt op veiligheden en onveiligheden die in de schematisatie van de belasting zijn opgenomen. Tijdens de uitvoering worden twee schadebeelden geconstateerd: schade in de nok-holteverbindingen tussen de segmenten en schade aan de sluitsteen. Aanbevelingen worden gedaan om deze schaden in volgende projecten te voorkomen. Ten aanzien van de belastingschematisatie worden voor de boortunnel Groene Hart suggesties gedaan, vanuit de ontwerpervaringen van de THT en de Westerscheldetunnel. Ten aanzien van de wapening wordt geconstateerd dat de definitieve korrel- en waterbelasting uitstekend door de elementen kan worden opgenomen, maar dat belastingen tijdens de bouwfase in het ontwerpproces onvoldoende bekend waren. De proef die is genomen met staalvezelbetonnen segmenten is geslaagd. Aanbevolen wordt een combinatie van staalvezelbetonnen nokken en traditioneel gewapende segmenten te onderzoeken. Op het gebied van detaillering zijn uitgebreide proeven met de rubber afdichtingsprofielen. Om het risico van schade aan de nok-holteverbinding te verminderen, is een verbeterde detaillering van dit detail voor de Westerscheldetunnel gemaakt, die tot minder schade moet leiden. Overigens is door een vergrote speling bij de tweede buis van de THT al een beter schadebeeld ontstaan. Het ontwerp ten aanzien van duurzaamheid was bij de THT gebaseerd op een levensduureis van 100 jaar. Voor toekomstige tunnels wordt van de opdrachtnemer verlangd dat deze door middel van probabilistische berekeningen, gebaseerd op het Europese onderzoek Duracrete, aantoont dat de segmenten aan deze levensduureis voldoen.

3.

BOORPROCES, DATAPROCES, TBM-ONTWERP

Deze rapportage bestaat uit twee delen: de werkvoorbereiding en de uitvoering van de Tweede Heinenoordtunnel. Bij de beschrijving van de gebeurtenissen is een chronologische volgorde nagestreefd. Het boren met grote diameter, tijdens de ontwerpfase van deze tunnel een voor ons land nog onbekend fenomeen, staat in dit rapport centraal. Vanaf het ontwerp en de bouw van de tunnelboormachine zijn aannemer en opdrachtgever bij het bouwproces betrokken. Deze samenwerking in bouwteamverband, alsmede het structureel gevoerde overleg tijdens de uitvoering zijn voor de partijen goed bevallen. Het rapport geeft voorts een overzicht van grote en kleine problemen tijdens het boorproces, waaronder schade aan de betonnen lining, problemen met de staartafdichting en boorfrontinstabiliteit. Bij deze gebeurtenissen worden

steeds de maatregelen vermeld die zijn genomen om soortgelijke schade in de toekomst te voorkomen. Dit heeft ertoe geleid dat de tweede tunnelbuis al met aanzienlijk minder problemen kon worden geboord. In hoofdstuk 4 (conclusies) worden de gebeurtenissen nog eens beknopt op een rij gezet.

4.

DICHTBLOK

Bij geboorde tunnels kunnen in de starten ontvangstschacht dichtblokken worden gemaakt om intreden van grond en water in de tunnel te voorkomen bij passage van de tunnelboormachine. Bij de Tweede Heinenoordtunnel zijn deze dichtblokken voor het eerst toegepast. Het dichtblok moet belasting afdragen op de wand van de schacht naast de cirkelvormige opening in de damwand, en tevens goed aansluiten op de wand van de schacht om lekkage te voorkomen. Hiervoor is een bepaalde sterkte nodig, maar deze moet ook weer niet te hoog zijn om overmatige slijtage aan de snijtanden van de TBM te voorkomen. In dit rapport wordt de afweging van varianten beschreven. Het uitgevoerde dichtblok is gemaakt door de met water gevulde bouwput te vullen met een lage sterkte mortel van de sterkte B5. De dichtblokken bleken goed te voldoen, zowel wat het doorboren als de waterdichtheid betreft.

5.

GRONDSCHEIDING

I GRONDSTROMEN

Tijdens het boren van de tunnel wordt een bentonietvloeistof gebruikt voor de afvoer van de uitkomende grond. De grond en de bentonietvloeistof worden in een scheidingsinstallatie gescheiden, waarna de grond in depot wordt afgevoerd en het bentonietmengsel wordt hergebruikt. In deze rapportage wordt vastgesteld dat deze scheidingsinstallatie voldoende capaciteit had. Een probleem was wel om een goede prognose te maken van de hoeveelheden uitkomende grond. Vooraf gemaakte schattingen hiervan liepen sterk uiteen, daarom is een meetprogramma uitgevoerd om theoretische en werkelijke volumes grond te kunnen vergelijken. Bij het meten zijn diverse problemen opgetreden, reden waarom wordt geadviseerd goed rekening te houden met optredende meetonnauwkeurigheden en met defect rakende apparatuur. Het bleek niet mogelijk dit direct te constateren. De gehele grondscheiding is ook beschreven in het CUR/COB-rapport K 200-08 'Hergebruik van grond uit boortunnels'.

6.

SCHADE AAN SEGMENTEN WESTBUIS

Deze rapportage geeft de analyse weer van de 'schadecommissie' Tweede Heinenoordtunnel. Na een uiteenzetting over uitgangspunten voor het ontwerp en inbouw wordt ingegaan op de geconstateerde schade, die voornamelijk tijdens of direct na inbouw van de segmenten plaatsvond ten gevolge van belastingen tijdens de bouwfase. Schade aan nokholteverbindingen is hierbij belangrijk, evenals die aan de sluitsteen. Geconstateerd wordt dat de plaatsingstolerantie van de elementen klein is ten opzichte van de plaatsingsnauwkeurigheid. Aanbevolen wordt daarom in volgende projecten veel aandacht te geven aan nauwkeurige inbouw, de nok-tolerantie te vergroten en boogstralen toe te passen groter dan 700 m. Het rapport bevat tevens de resultaten van een studie naar de duurzaamheidseisen (levensduur 100 jaar) aan de lining van de tunnel. Het gaat daarbij om de invloed van de diverse vormen van schade en reparaties op de duurzaamheid. Ook wordt geconstateerd dat de dekking op de wapening in de kopvlakken onvoldoende is, dit kan binnen de gestelde levensduur wapeningscorrosie geven door chloride-indringing door dooizouten.

7.

PILOTPROJECT STAALVEZELBETON

Het pilotproject had tot doel 16 ringen van de westbuis uit te voeren in staalvezelbeton, als alternatief voor de overige segmenten die in traditioneel gewapend beton zijn uitgevoerd. Ten aanzien van de staalvezelbetonnen segmenten is een uitgebreide monitoring uitgevoerd op de aspecten scheurvorming, vochtplekken/lekkages en betonschade. Het bleek dat vochtplekken en lekkages, in tegenstelling tot de traditionele elementen, ter plaatse van conusgaten regelmatig optraden. Ook het aantal vochtplekken bij de ringvoegen was groter dan bij de overige segmenten. Betonschaden zijn nauwelijks opgetreden; met name bij de sluitsteen lijkt staalvezelbeton minder gevoelig voor schade. Op grond hiervan kan deze proef als geslaagd worden beschouwd.

8.

OMGEVINGSMANAGEMENT, VERGUNNINGVERLENING

COMMUNICATIE

EN

Bij grote infrastructurele projecten als geboorde tunnel is een goede communicatie met de omgeving van groot belang. Onder omgeving wordt hier verstaan omwonenden en locale overheidsinstanties. Bij de voorbereiding en uitvoering van de tunnel is veel geïnvesteerd in communicatie met bewoners en milieugroeperingen. Pro-actieve communicatie bevordert de acceptatie en kan latere bedenkingen en bezwaarschriften bij vergunningverlening voorkomen. Deze open houding werpt ook zijn vruchten af bij de vergunningverlening door provinciale en locale overheden. Het vormen van projectgroepen met betrekking tot vergunningen, waarin alle betrokkenen waren vertegenwoordigd, bevorderde de lntorrnatleuitwisseling en gaf duidelijkheid over de verschillende verantwoordelijkheden en bevoegdheden.

9.

JURIDISCHE ASPECTEN

De bouw van de eerste geboorde tunnel in Nederland was aanleiding om te onderzoeken of de bestaande wetgeving knelpunten oplevert voor het ondergronds bouwen. Tevens worden in dit deel de vergunningen en contracten beoordeeld op juridische gronden. Beschouwd worden het privaatrecht, het milieurecht, het ruimtelijk bestuursrecht (waaronder de woningwet) en het bouwrecht. Bij het milieurecht komt onder meer de provinciale vergunningverlening krachtens de Ontgrondingenwet en de Grondwaterwet aan de orde. Ook wordt aandacht besteed aan de klassieke waterstaatswetgeving .. Bij het aannerninqsrecht wordt ingegaan op het 'Design and build-contract tussen RWS en de aannemingscombinatie TCH. Een bijzonder aspect hierbij was de risico-verdeling tussen ontwerpende aannemer en opdrachtgever bij dit praktijkproject. Duidelijk wordt dat standaardcontracten, zonder aanpassingen, niet goed gebruikt kunnen worden om op design and build-contracten te worden toegepast.

10.

CONTRACTVORMING, RISICO-ANALYSE, ORGANISATIE EN KWALITEITSBORGING

VERZEKERINGEN,

In dit document komen vooral organisatorische aspecten rond de Tweede Heinenoordtunnel aan de orde: contract(vorming), risico-analyse en -beheersing, organisatie en kwaliteitsborging. Gezien het bijzondere karakter van de THT als proefproject met de eerste geboorde tunnel met grote diameter in Nederland, spreekt het vanzelf dat bovengenoemde organisatorische aspecten bij dit project van nog groter belang zijn dan bij traditionele bouwwerken. Na een voorgeschiedenis van de voorbereiding van deze tunnel, wordt ingegaan op risicoanalyse, die bij een design and construct project als dit een grote rol speelt. De risico-analyse vormt de basis voor het ontwerpen bouwcontract.

11.

PROEVENBEGELEIDING

De Tweede Heinenoordtunnel is als eerste geboorde tunnel en als praktijkproject van groot belang om kennis en ervaring op te doen over het boorproces zelf en de invloed daarvan op de omgeving. Het doen van proeven tijdens de aanleg is daarvoor een unieke gelegenheid. De uitgevoerde proeven bij de aanleg van de tunnel waren tevens een potentiële bron van conflicten, omdat het doen van proeven de voortgang van het bouwproces kon belemmeren. Deze tegengestelde belangen werden reeds in een vroeg stadium onderkend en heeft geleid tot het instellen van een coördinatiecentrum met drie proevenbegeleiders. Deze hadden tot taak de proeven in te passen in het bouwproces, waarbij als randvoorwaarde gold dat het nemen van proeven geen stilstand van het boorproces mocht veroorzaken. Bij dit coördinatiecentrum waren de volgende partijen betrokken: Bouwdienst RWS, TCH en COB/K 100. Bij de evaluatie is vastgesteld dat deze proevenbegeleiders hun nut bewezen hebben. Ook kwam naar voren dat aanvankelijke afstemmingsproblemen verminderden doordat partijen meer begrip en belangstelling voor hun wederzijdse doelstellingen kregen.

1

GRONDONDERZOEK

Datum: Opstellers:

7 januari 1999 H.R.E. Dekker S. van Baars

1-1

INHOUD

1.

INLEIDING

,

1-3

2.

VELDONDERZOEK

1-4

3.

LABORATORIUMONDERZOEK

1-5

4.

ADVISERING VOOR ONTWERP

1-6

5.

EV AL UATIE. . . .. . . . .. . . . .. . . . . .. . .. . . . . .. .. .. .. .. . . .. . . . .. . . . . .. . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. .. . .. 1-7

5.1 5.2

Veld-en laboratoriumonderzoek Geotechnische informatie.......................................................................

LITERATUUR

1-2

,

1-7 1-8 1-10

1.

INLEIDING

In de eerste helft van 1994 is een grondonderzoek uitgevoerd ten behoeve van het ontwerp van de Tweede Heinenoordtunnel. Het grondonderzoek heeft bestaan uit velden laboratoriumproeven. Op basis van de verkregen resultaten zijn ontwerpparameters geadviseerd. In deze evaluatie worden eerst de uitgevoerde proeven kort samengevat. Vervolgens wordt in hoofdlijnen aangegeven hoe de proefresultaten zijn gebruikt voor het adviseren van de ontwerpparameters. Hierop volgt de evaluatie en wordt nader ingegaan op zaken die in het vervolg anders zouden moeten worden aangepakt.

1-3

2.

VELDONDERZOEK

In eerste instantie zou de Tweede Heinenoortunnel een traditioneel afgezonken tunnel worden. In verband hiermee is in 1990 een vooronderzoek uitgevoerd, waarbij 21 sonderingen en 5 boringen zijn uitgevoerd. Afgezien van het feit dat deze niet alle in het tracé vielen, was dit onderzoek uiteraard te beperkt van omvang. Het in 1994 uitgevoerde veldonderzoek [1] omvatte: 107 sonderingen (waarvan 18 op het water) 18 boringen (waarvan 3 op het water) 4 vinproeven 3 pressiometerproeven 6 dilatometerproeven 2 monopoolproeven dichtheidsmetingen in 2 verticalen in de rivierbodem plaatsen van 5 peilbuizen en registreren stijghoogten Sonderingen en boringen zijn alom bekende verkenningstechnieken. een beeld van de opbouw van de ondergrond, maar dienden ook parameters via correlaties (sonderingen) en het verkrijgen van laboratoriumonderzoek door middel van boringen. De vinproef (ongedraineerde) schuifsterkte van klei enJof veen te bepalen, door nodig is om een vin in de grond rond te draaien, conform NEN 5106.

Deze gaven niet alleen voor het bepalen van monstermateriaal voor is gebruikt om de de kracht te meten die

Pressio- en dilatometerproeven zijn uitgevoerd om de in-situ stijfheid van de ondergrond te bepalen. Bij de pressiometerproef wordt een cilindrische cel in een boorgat gebracht, waarvan de mantel vervolgens door middel van vloeistofdruk, naar buiten wordt geperst. Bij de pressiometerproef wordt een soort spade in de grond gebracht, waarin een membraan is opgenomen die middels gasdruk naar buiten wordt gedrukt. Voor beide proeven geldt dat op basis van de gemeten druk en vervorming van cel respectievelijk membraan, de elasticiteitsmodulus van de ondergrond kan worden bepaald. De monopoolproeven zijn gebruikt om in-situ de waterdoorlatendheid van zandlagen te bepalen. Met een sondeerstang wordt een sonde weggedrukt, waarin via een filter een constant debiet de grond in wordt gepompt. Door op twee andere niveaus op de sonde de waterdrukken te meten, kan een doorlatendheid worden bepaald. Met behulp van de dichtheidsmetingen is de dichtheid van de zandlagen boven de tunnel bepaald in het gedeelte onder de rivier. Hiertoe wordt het elektrische geleidingsvermogen van grondmassief en grondwater bepaald met behulp van een sondeerconus, voorzien van twee sets elektroden. Via calibratie in het laboratorium wordt de dichtheid afgeleid.

1-4

3.

LABORATORIUMONDERZOEK

Op de monsters die uit de boringen zijn verkregen is een groot aantal proeven c.q. onderzoeken verricht: 124 volumegewichtbepalingen van monsters 58 volumegewichtbepalingen van meters Begemannboring ca. 100 classificatieproeven (watergehalte, porositeit etc.) 79 bepalingen van de korrelverdeling 56 bepalingen van de plasticiteitsindex 23 samendrukkingsproeven 24 CU-triaxiaalproeven 16 CD- triaxiaalproeven 22 bepalingen van de activiteit van kleimonsters (volgens Skempton) enkele bepalingen van de humus- en kalkgehalte, pH-waarde, rondheid van de zandkorrels en max/min dichtheid. Bovengenoemde bepalingen van volumegewicht, watergehalte, porositeit etc. zijn gebruikt voor het bepalen van de korrel spanningen. Deze spanningen vormden de basis voor het bepalen van de grondsterkte. De sterkteparameters van de grond werden bepaald met de triaxiaalproeven. Korrelverdelingen, rondheid van de zandkorrels, activiteit van kleimonsters enz. zijn van belang geweest voor het boorproces en het scheidingsproces grond-bentoniet. Hierbij moet ook gedacht worden aan de slijtage van de snijtanden, de kwaliteit van de bentonietsuspensie en de uitlevering van de grond; dit laatste is van belang voor de opslag in depot. De activiteit van klei speelt een rol bij het risico van verkleven van de klei aan het snij rad van de TBM.

1-5

4.

ADVISERING VOOR ONTWERP

Op basis van de uitgevoerde sonderingen en boringen, hebben geologen geotechnische lengteprofielen voor het oosten westtracé vervaardigd, alsmede 5 dwarsprofielen. Aangezien hierbij veel interpretatie ruimte is, is specifieke geologische kennis van groot belang. Opgemerkt wordt dat het verloop van de lagen, die qua gesteldheid en eigenschappen gelijkwaardig zijn, van groot belang is voor het opzetten van berekeningen en het sturen van het boorproces op hoofdlijnen. Zoals verwacht, werd een zeer grillig verloop van grondlagen geconstateerd. In dit gebied heeft in het verleden de rivier veel invloed gehad. Op talloze plaatsen werden opgevulde geulen aangetroffen. De holocene lagen, tot een diepte van ca. NAP -15 m, bestaan uit opgebracht zand, klei en slappe klei- en veenlagen. Beneden dit niveau wordt een stijve zandlaag aangetroffen met daarin stijve kleilagen (laag van Kedichem). Uit een historisch en geologisch onderzoek is niet gebleken dat er grote obstakels in de grond voorkomen, zoals scheepswrakken, bommen, boomstammen, zwerfkeien en dergelijke. De ontwerpparameters zijn bepaald voor de noordoever, de zuidoever en het gedeelte onder de oude Maas. In deze gebieden zijn de sondeerresultaten statistisch bewerkt. Hiermee is de spreiding van de conusweerstand per grondlaag bepaald. Op basis hiervan is ook de spreiding in grondparameters bepaald, voor zover er een correlatie bestaat tussen conusweerstand en grondparameter . Tevens zijn in deze gebieden alle resultaten van laboratoriumen veldproeven verzameld en vergeleken met de resultaten van deze correlaties. Bij het bepalen van de verwachtingswaarde van een parameter heeft uiteraard ervaring een belangrijke rol gespeeld. Er vindt duidelijk een interpretatieslag plaats. Bovendien moet worden nagegaan voor welk rekenmodel een parameter wordt gebruikt. Per model kan voor eenzelfde parameter het gebruik van verschillende waarden noodzakelijk zijn.

1-6

5.

EVALUATIE

5.1

Veld- en laboratoriumonderzoek

In het algemeen kan worden gesteld dat het uitgevoerde grondonderzoek adequaat is geweest. Het aantal uitgevoerde sonderingen en boringen was voldoende. De elektrische dichtheidsmetingen bleken achteraf niet nodig. Aanvankelijk werd gedacht dat de dichtheid van de zandlaag boven de tunnel van belang zou zijn om de gevoeligheid voor piping na te gaan. Later bleek hiervoor geen geschikt model voorhanden te zijn en werd het risico voor piping beperkt door een stringente controle tijdens de uitvoering. Voor de gevoeligheid ten aanzien van piping behoeven deze proeven niet meer te worden uitgevoerd. Voor los gepakte zanden kan deze meting echter wel zinvol zijn. De dichtheid geeft dan, in combinatie met de resultaten van andere proeven, een beeld van de verwekingsgevoeligheid van zandlagen tijdens het boren. De inzet van in-situ technieken om stijfheid en waterdoorlatendheid te bepalen, zijn zeer waardevol gebleken. De resultaten zijn consistent en leveren meer informatie op dan alleen het gebruik van correlaties met de conusweerstand of laboratoriumproeven. Met name de in het laboratorium uitgevoerde sterkte- en stijfheidsmetingen (triaxiaalproeven) leverden teleurstellende resultaten op. Doordat veel uitkomsten buiten het ervaringsgebied vielen en sterk afweken van de waarden uit tabel Ivan NEN 6740, zijn deze grotendeels terzijde gelegd. Het verdient aanbeveling in de toekomst meer in-situ proeven te doen voor het bepalen van de stijfheid en de doorlatendheid van de grond. Overigens is ook bij andere projecten geconstateerd dat triaxiaalproeven tot niet-realistische uitkomsten leiden; een voorbeeld is een cohesie die veel groter dan nul was voor zand. Geadviseerd wordt om zeker op zand geen (CD)triaxiaalproeven te doen, om de
In het gedefinieerde grondonderzoek was één dubbele 13-uursmeting in een peilbuis opgenomen. Achteraf bleek dat een meting in één peilbuis onvoldoende is om de communicatie tussen de pleistocene zandlagen en de rivierwaterstand voldoende te kunnen analyseren. Vervolgens zijn op beide oevers aanvullende metingen in twee peilbuizen verricht, die voor dit doel geplaatst zijn. Het feit dat het getij van de Oude Maas zich ook voortplant in de zandlagen onder en naast de rivier, maakt dat deze metingen van groot belang zijn voor het ontwerp en de uitvoering van een boortunnel. Aanbevolen wordt om in het algemeen: peilbuizen te plaatsen op beide oevers in alle watervoerende lagen en op een zodanige afstand van de rivier dat getij-invloeden vrijwel nihil zijn; hiermee kan een indruk worden verkregen van de natuurlijke variatie in de grondwaterstand; peilbuizen te plaatsen op beide oevers nabij de rivier, in de watervoerende laag juist onder de rivier; in een vroeg stadium te starten met peilbuiswaamemingen, zodat ten minste informatie over één jaar wordt verkregen. In het totaal moeten in situaties waar sprake is van voortplanting van het getij in de te doorboren zandlaag, in het totaal 4 dubbele 13-uursmetingen, simultaan in twee peilbuizen op beide oevers, worden uitgevoerd. Hierdoor wordt een goed beeld verkregen van de communicatie tussen de rivier en de te doorboren zandlaag onder de rivier. Bij de Tweede Heinenoordtunnel is de noodzaak hiertoe aanvankelijk onvoldoende onderkend.

5.2

Geotechnischeinformatie

Voor het vervaardigen van de geotechnische profielen is in hoofdzaak gebruik gemaakt van de sonderingen die om de 25 m (op het land) of om de 50 m (op het water) zijn gemaakt. Ondanks de zorg waarmee de profielen zijn vervaardigd, kan het werkelijke verloop van de scheidingsvlakken tussen de diverse grondlagen aanzienlijk afwijken van hetgeen is getekend. Op sommige plaatsen kunnen afwijkingen optreden van vele meters, bijvoorbeeld door de aanwezigheid van een oude geul die met zand is opgevuld. De beide geotechnische profielen lenen zich uitstekend voor het globale ontwerp en de globale sturing van het boorproces. Op de plaats waar het "leermoment" van de blow-out is opgetreden, blijkt echter een aanzienlijk verschil te bestaan tussen het oostelijk en het westelijk geotechnisch profiel. Dit impliceert dat plaatselijk de variatie in het verloop van het scheidingsvlak tussen de voorkomende grondlagen, nogal groot is. In feite blijkt een tweedimensionale weergave hier tekort te schieten. Een continue driedimensionale weergave is in dergelijke situaties noodzakelijk. Wellicht kan hierbij in de toekomst gebruik worden gemaakt van geofysische verkenningstechnieken [5]. Bij het opzetten van het grondonderzoek voor de Tweede Heinenoordtunnel waren deze technieken nog in ontwikkeling. In de praktijk wordt nogal eens vergeten dat het getekende profiel "slechts" een benadering is en wordt het teveel als "de waarheid" gezien. Voor kritieke doorsneden zou echter altijd detailonderzoek plaats moeten vinden. Door de geotechnisch adviseur meer bij ontwerp en 1-8

uitvoering te betrekken, kan de noodzaak adviseur een rol moeten spelen bij het bepaald door de specifieke geotechnische zeer sterke interactie is tussen grond constructeur nauw samen moeten werken.

hiertoe tijdig worden gesignaleerd. Tevens zou deze beoordelen van risico's die in grote mate worden situatie. Met name voor boor tunnels geldt dat er een en constructie, zodat geotechnische adviseur en

Gedurende de uitvoering van het project hebben zich vooral problemen voorgedaan bij het doorboren van de klei van Kedichem. De locatie van deze laag bleek in werkelijkheid soms af te wijken van hetgeen was aangegeven op het geotechnische profiel. Bovendien werd in de klei van Kedichmen een veel hogere wrijving ondervonden dan verwacht. De voortgang van het boorproces in de Kedichemklei lag dan ook aanzienlijk lager dan in het zand van de Kedichemformatie. Hierbij speelde de vorming van kleiballen ook een belangrijke rol. Deze verstopten de afvoeropening voor de bentonietslurry aan de voorzijde van het schild. Bovendien gaf de klei in de scheidingsinstallatie de nodige problemen. Het is dus van belang exact te weten waar deze kleilagen voorkomen. Voor de diverse grondparameters zijn, per deelgebied, de verwachtingswaarden en de waarden met 5 % onder- en overschrijdingskans gepresenteerd. De spreiding in deze parameters is, voor zover mogelijk, bepaald op basis van de spreiding in de gemeten conusweerstanden in een grondlaag. Deels is de spreiding ook gebaseerd op ervaring. Bij een review van de geotechnische aspecten van het ontwerp, waarbij ook het grondonderzoek is beschouwd [4], is hierover opgemerkt dat door de wijze van presenteren de indruk wordt gewekt dat de waarden zijn gebaseerd op statistische analyses van het laboratoriumonderzoek. Tevens wordt gesteld dat de wijze waarop de combinatie van proefresultaten en ervaring heeft geleid tot de uiteindelijk geadviseerde waarde van de diverse parameters, ondoorzichtig is. Als algemeen punt is in deze review opgemerkt dat een beschouwing over de relaties tussen risicovolle gebeurtenissen, rekenregels, parametergrootten en proefresultaten ontbreekt. Dit had in de definitiefase van het grondonderzoek moeten gebeuren. Een dergelijke beschouwing had wellicht geleid tot meer sonderingen in het traject onder de Oude Maas. Met name voor dit traject is het vanwege het blow-out gevaar van groot belang de laagopbouw boven de tunnel goed in beeld te brengen. Opgemerkt wordt dat zeer plaatselijke verstoringen vrijwel nooit worden ontdekt; ook niet met veel meer sonderingen. Als die verstoringen door menselijk handelen zijn veroorzaakt, zal dit uit een historisch onderzoek moeten blijken. Samenvattend kunnen de volgende aanbevelingen voor de toekomst worden geformuleerd: De geotechnische adviseur van de opdrachtgever dient in een vroeg stadium bij het project te worden betrokken om gedurende de ontwerpen uitvoeringsfase een adviserende rol te vervullen, vooral waar het gaat om risico's die een relatie met de grond hebben. De inzet van geofysisch onderzoek moet worden meegenomen bij het opstellen van een plan voor grondonderzoek. De nieuwe technieken moeten gericht zijn op het verkrijgen van een continu beeld van de ondergrond, bij voorkeur 3D. De toepassing van in-situ meetmethoden ter bepaling van de relevante eigenschappen van de grond, dient meer aandacht te krijgen Dit ten koste van laboratoriumonderzoek. Met het meten van grondwaterstanden dient in een zeer vroeg stadium te worden gestart. 1~9

LITERATUUR

1. Intern document: Veldonderzoek Tweede Heinenoordtunnel, Grondmechanica Delft, CO350020/75, 15 september 1994. 2. Intern document: Laboratoriumonderzoek Tweede Heinenoordtunnel, Grondmechanica Delft, CO-350020/80, 10 oktober 1994. 3. Intern document: LVT Heinenoord, Grondparameters voor tunnelberekening, Grondmechanica Delft, CO-349080/65, 30-12-1994. 4. Intern document: Review geotechnische aspecten geboorde Tweede Heinenoordtunnel, Gemeentewerken Rotterdam, 94-238/A, 19 januari 1995. 5. CDR-rapport 2000-6 'Beslissingsondersteunend systeem voor mariene geofysische verkenningstechnieken' , CDR, Gouda, 2000 (zie ook www.geosurveyselect.com).

1-10

2

LININGONTWERP EN DETAILLERING

Datum: Opstellers:

2 februari 1999 G. Kooijman E.H. Negen J. Ruitenberg E.J. Sonke

2-1

INHOUD

1.

INLEIDING

2-4

2. 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3

BELASTINGEN OP TUNNELEMENTEN In het ontwerp gehanteerde belastingen Belastingsgevallen Niet beschouwde belastingsgevallen in het ontwerp Veiligheden liningberekening Onveiligheden liningberekening Ervaringen tijdens aanleg Schadeanalyse : Nokbelasting Sluitsteen~ Aanbevelingen

2-5 2-5 2-5 2-6 2-6 2-7 2-7 2-7 2-8 2-8 2-9

,

3. REKENMODELLEN 3.1 Ontwerpfase 3.1.1 Uitgangspunten 3.1.2 Vertaling 3D-probleem naar 2D-probleem 3. 1.3 Beddingsschematisatie 3.1.4 ..Belastingschematisatie 3.2 Suggesties ten aanzien van modellering 3.2.1 Boortunnel Groene Hart 3.2.2 Westerseheldetunnel

2-10· 2-10 2-10 2-10 2,..10 2-11 2-11 2-11 2-12

4. 4.1 4.2 4.3

WAPENING Ontwerpaspecten wapeningsbepaling Ervaringen tijdens de bouwfase Aanbevelingen

2-14 2-14 2-14 2-15

5. 5.1 5.2 5.3 5.4

DETAILS Ringvoeg : Kaubit versus triplex Afdichtingsprofiel / Datwylerprofiel. Detaillering nok-holte Boutverbinding

2-16 2-16 2-16 2-18 2-19

6. 6.1 6.2 6.3 6.4 6.4.1 6.4.2

DUURZAAMHEID Ontwerpfase Ervaringen tijdens de uitvoering Aanbevelingen ten aanzien van duurzaamheid Betonsamenstelling Ontwerpfase Ervaringen in de uitvoeringsfase

2-20 2-20 2-20 2-20 2-20 2-20 2-21

2-2

6.4.3

Aanbevelingen

LITERATUUR

2-21 2-23

2-3

1.

INLEIDING

In dit deel van het evaluatierapport liningontwerp en de detaillering.


(THT) wordt ingegaan op het

De algemene lijn van evaluatie is gebaseerd op het feit dat "een meting (hoe is het gerealiseerd?) slechts toegevoegde waarde heeft als hij kan worden vergeleken met een voorspelling (hoe was het ontwerp?)." Dit is aangegeven in onderstaande figuur. Op basis van deze evaluatie worden conclusies getrokken en aanbevelingen gedaan ten nutte van andere boortunnelprojecten in Nederland. Gezien het feit dat het ontwerp van de Westerscheldetunnel en het referentie ontwerp van de boortunnel Groene hart reeds zijn afgerond, zijn ontwerpervaringen met deze tunnels meegenomen in deze evaluatie.

Hoe is het ontworpen? VOORSPELLING Hoe is het daadwerkelijk gerealiseerd? ERVARING OF METING Conclusies en aanbevelingen EVALUATIE

2-4

2.

BELASTINGEN OP TUNNELEMENTEN

2.1

In het ontwerp gehanteerde belastingen

In het ontwerp van de Tweede Heinenoordtunnel belastingscombinaties meegenomen:

(THT) zijn de volgende belastingen en

2.1.1 Belastingsgevallen Voor de bouwfase zijn de volgende belastingen onderzocht: •

De kracht waarmee de vijzels in de TBM zich afzetten tegen de reeds geplaatste lining: Hierbij is rekening gehouden met de bedrijfslast van 35.000 kN en de maximale vijzelkracht van 56.000 kNo In de bouwfase blijken de vijzelkrachten gemiddeld 30.000 kN te bedragen.

•

De groutdruk op de lining: Er wordt gerekend met een overdruk van 0,1 bar op de gronddrukken (druk van 1.5 bar voor een doorsnede met een geringe waterdruk en 3 bar voor een doorsnede met een maximale waterdruk). De groutdruk is als een constante belasting om de tunnel beschouwd en het hydrostatische deel is weggelaten.

NB. Er zijn nog geen voorschriften waarin getalsmatig is vermeld welke bouwfase-belastingen moeten worden aangehouden. In DIN 1045 en de Empfehlungen Tunnelbauwerke im Lockergestein worden bouwfasebelastingen als aandachtspunt gememoreerd, maar niet gespecificeerd. In gebruiksfase zijn de volgende belastingsgevallen

meegenomen:

•

Eigen gewicht tunnel

•

Gronddruk

• • •

Waterdruk Gelijkmatig verdeelde verkeerslast Tweezijdig ongelijkmatige verkeerslast

• • •

Ongelijkmatige verkeerslast direct boven de tunnel Eenzijdige ongelijkmatige verkeerslast Gelijkmatig verdeelde last van een gezonken schip

• Eenzijdige ongelijkmatige last van een gezonken schip • Ontgraving (1.5m*1.5m) t.b.V. graven kabel Temperatuursbelastingen, krimp en kruip van beton zijn niet maatgevend, omdat de vele voegen deze spanningen in de segmenten verhinderen, gezien in lengterichting van de tunnel. Dit geldt niet voor de ringrichting. Verder zijn in de berekeningen nog aanvullende belastingsgevallen

beschouwd:

•

Een voorvervorming gegeven aan het systeem volgens de Empfehlungen wo=R/200. Dit getal is bepaald door ervaring en kan worden vergeleken met de imperfectie van een pendelstaaf.

•

Breuk van 1 nok 2-5

• Vergroot grondgewicht in de kritische doorsnede. • •

Belastingen als gevolg van verplaatsing van de segmenten. Brandbelasting: voor de Tweede Heinenoordtunnel gold dat de kosten van het aanbrengen van een brandwerende bekleding groter waren dan het risico van het afspatten van een gedeelte van de betonnen wand (risico=kans*gevolg). Er is een berekening gemaakt voor alleen de eindsituatie waarin wordt aangetoond dat de tunnelring stabiel blijft na afspatten van de dekking en het verloren gaan van de binnenste wapening. Daarbij is uitgegaan van een brand volgens de standaard brandcurve (ISO-brandcurve) gedurende een uur. Er is gerekend met een gescheurde doorsnede. Er is niet gerekend met een temperatuursgradiënt over de wand tijdens de brand.

2.1.2

Niet beschouwde belastingsgevallen in het ontwerp

In de liningberekeningen beperkt beschouwd:

zijn de volgende belastingsgevallen

tijdens de uitvoeringsfase

•

wiellasten van de trailers op het tunnelliningdeel verhard;

•

meenemen van druk op lining uitgeoefend door de staartdichting;

•

onvolledige groutvulling rondom de lining;

• •

het raken van de TBM aan de lining; het verlaten van de ring uit het schild.

2.1.3

waarvan de groutomhulling

niet of

nog niet is

Veiligheden liningberekening

De veiligheden hieronder hebben louter betrekking op krachten, er wordt niets gezegd over de veiligheden ten aanzien van vervormingen, omdat hiervoor geen eisen zijn vermeld in de normen. NB. Aannamen die gunstig werken op de krachtswerking, kunnen juist weer ongunstig werken op vervormingen. •

Voor het liningontwerp is een overall-veiligheidsfactor toegepast (groot 1,75, volgens DIN1045), die is ingevoerd bij de bepaling van de segmentafmetingen en de wapening. Vervolgens bevatten de aannamen ten aanzien van belasting, de schematisering van de bedding en het vaststellen van de grondparameters nog veiligheden, die nauwelijks afzonderlijk zijn te bepalen.

•

Belastingsschematisatie volgens S&D gerekend Schulze en Duddeck [1].

•

Er wordt niet gerekend met wrijving in de ringvoegen. Deze wrijving is er echter wel door de aanwezigheid van de triplexplaat jes en reduceert de dwarskracht in de nokverbinding.

•

De langsvoegen worden berekend als zijnde een volledig scharnier. Dit is echter niet het geval, de langsvoegen kunnen een (beperkt) moment opnemen waardoor het maximale moment wordt gereduceerd. Het scharnier is in de schematisatie als een punt aangenomen, terwijl het in werkelijkheid een bepaalde breedte heeft waardoor het een beperkt moment kan opnemen. Doordat de langsvoegen niet volledig scharnieren wordt de constructie stijver en zal deze meer moment aantrekken, dus de volledige scharnieren zijn ten opzichte van de optredende momenten gunstiger.

2-6

er wordt

met een primaire

spanningstoestand

•

Er wordt een minimum wapeningspercentage in de segmenten toegepast. Het benodigde wapeningspercentage dat volgt uit de berekeningen is kleiner.

•

De doorsnede is niet volledig uitgenut; deze kan meer normaalkracht is.

•

De beddingsveren worden in de 3D raamwerkberekeningen op de cirkelpunten aangenomen. In werkelijkheid is de bedding uitgesmeerd langs het hele segment.

•

Nokberekening: puntbelastingen,

•

Voor de invoer van de grondparameters zijn de 5%-karakteristieke Hierbij is te allen tijde de ongunstige grens aangehouden.

•

De veiligheidsfilosofie die wordt toegepast is gebaseerd op elastische vervorming. De breukzekerheid is echter veel groter, want de tunnelmantel stort zelfs na het optreden van plastische scharnieren niet in, omdat hoekverdraaiingen tot uitvlakking van de gronddruk leiden met als gevolg verkleining van de momenten.

2.1.4

opnemen dan vereist

de over te brengen dwarskrachten in de nokken worden ingevoerd als terwijl de nok in werkelijkheid een bepaalde breedte heeft. waarden gehanteerd.

Onveiligheden liningberekening

•

De sluitsteen is niet meegenomen in de schematisatie. De werkelijk optredende momenten zijn groter dan de berekende momenten. • Indien gerekend wordt met rechte staven in plaats van kromme staven worden 2e orde momenten geïntroduceerd.

2.2

Ervaringen tijdens aanleg

2.2.1 Schadeanalyse Tijdens de aanleg van de west-buis van de Tweede Heinenoordtunnel heeft de Schadecommissie onderzoek verricht naar de oorzaken van tijdens de aanleg opgetreden schades. De bevindingen van de Schadecommissie zijn vastgelegd in het rapport: •

'Schade aan de segmenten van de west-buis van de Tweede Heinenoordtunnel'

[2].

In het onderzoek kwam naar voren dat een essentieel belastingsgeval niet was meegenomen in de detail engineering. Het betrof hier de bouwfase toestand dat één ring al buiten het schild zat en volledig werd belast door grouten waterdrukken terwijl de ring die zich nog net binnen het schild bevond nog niet wordt belast. In deze situatie bleken de grootste koppelkrachten te ontstaan, die maatgevend zijn voor het ontwerp van de nokken. Het bleek dat de nokken, theoretisch, deze belasting niet konden opnemen. Er trad dan ook vaak schade op aan de nok of de holte van het segment waarin de nok aangreep. Na aanleg van de eerste buis werd duidelijk dat de definitieve korrel- en waterbelasting uitstekend door de elementen konden worden opgenomen. In het ontwerpproces is slechts zeer beperkt stil gestaan bij de inbouwen het daarbij behorende krachtenspel. Door de Schadecommissie is een rapport opgesteld waarin de schadebeelden zijn verwoord. De twee meest voorkomende schadegevallen waren schade nabij de sluitsteen: het afbreken van de betonnen schollen van de elementen naast de sluitsteen en het afbreken van de holte waarin de deuvels aangrijpen. De volgende conclusies kunnen worden getrokken: 2-7

2.2.2 Nokbelasting De nokken zullen dikwijks niet sterk genoeg zijn om de groutbelasting kunnen keren.

op het segment te

Dat hoeft normaal gesproken ook niet, want deze belasting wordt als het goed is afgedragen via de tangentiële normaalkracht in de segmenten (boogwerking van de ring). Hiervoor zijn drie vermoedelijke oorzaken aan te geven: 1. duwen van de staartafdichting op de segmenten; 2. extra belasting op de segmenten door plaatsing van de sluitsteen; 3. wegvallen boogwerking bij combinatie van segmentplaatsing en langsvoegkier . Uit proefnemingen op nok-holte verbindingen van segmenten van de 2e Heinenoordtunnel blijkt dat niet de nokken zelf bezwijken, maar de holte waarin ze worden weggedrukt. De nok is dus sterker dan de holte. De groutbelasting is een orde groter dan de sterkte van de nokken. Daarnaast is er echter ook nog wrijving aanwezig in de ringvoegen. Deze wrijvingskracht is niet de gehele tijd aanwezig. Voor het plaatsen van de segmenten van de volgende ring worden steeds drie vijzelgroepen compleet ontlast. De wrijvingskracht komt hierdoor tijdelijk volledig te vervallen, zodat de nok toch sterk overbelast kan raken. Voor het voorkomen van schade aan deuvels zijn de theoretische oplossingen: 1. meer speling houden tussen nokken en holte; 2. de ring nauwkeuriger opbouwen (geen kieren) ; 3. geen nokken gebruiken. 2.2.3 Sluitsteen De sluitsteen heeft bijzondere afmetingen. Ten eerste is de sluitsteen niet zo groot als de overige segmenten. Ten tweede loopt de sluitsteen vaak, van voor naar achter, taps toe, zodat deze gemakkelijk op zijn plaats kan worden geschoven. De lengte van de sluitsteen is dan aan de achterzijde veel minder dan aan de voorzijde. Ten derde zijn de voegen, van boven naar beneden, niet taps toelopend, ofte wel naar het centrum van de tunnel gericht, maar lopen deze in radiale richting evenwijdig aan elkaar. Hierdoor kan de sluitsteen zichzelf niet vastdrukken. De groutbelasting op de sluitsteen moet, of door wrijving in de langsvoeg, of door de messing en tevens contactvlak van de sluitsteen worden overgedragen. De vraag is dan ook of tijdens het grouten deze belasting reeds kan worden gedragen. Er wordt immers ook van bovenaf geïnjecteerd. Dit betekent dat de belasting al aanwezig kan zijn terwijl er nog onvoldoende groutdruk aan de zijkanten is om de tangentiële normaalkracht (in ring richting) voor de wrijving op te bouwen. Alle krachten komen dan op de messinggroefverbinding (verbinding sluitsteen met aanliggende segment), wat leidt tot schade aan het aanliggende segment door het afdrukken van schollen beton. Tijdens het grouten kan er een probleem zijn indien er in ringrichting nog niet voldoende normaalkracht is ontwikkeld, door onvoldoende groutdruk aan de zijkanten van de tunnel. De volgende verbeteringen op dit gebied kunnen zijn: 1. Niet alleen dichtbij de sluitsteen grouten, maar ook de zijkanten van de tunnel 2-8

2. Staal vezel beton gebruiken in plaats van gewoon beton 3. Detail messing-groefverbinding aanpassen 4. De langsvoeg van de sluitsteen net als alle segmenten in de richting van de tunnelas laten wijzen, 2.3

Aanbevelingen

Voor de Westersehelde boortunnel is de belasting ten gevolge van een gezonken schip aangehouden, als uniforme bovenbelasting op "maaiveld" en als a-symmetrische belasting op maaiveld meegenomen. Dit belastinggeval is beschouwd in combinatie met de "basis"belastinggevallen (eigen gewicht, gronden waterdruk, temperatuur en aanvulling inwendig). De bijbehorende overall-belasting factor is 1,5. Deze combinatie is voor vele krachten maatgevend gebleken en moet altijd als randvoorwaarde worden meegenomen. Uiteraard moet de belasting worden afgestemd op de voor de situatie geldende scheepsgrootte. Verder gold dat het effect van het meenemen van de temperatuurbelasting gering is, maar niet verwaarloosbaar. De invloed van de explosiebelasting is gering. Het levert met name een reductie van de ringnormaaldrukkracht; echter dusdanig beperkt dat dit in de meeste gevallen niet maatgevend is. De dwarskracht is echter wel zeer groot en zou zonder aanvullende beschouwing maatgevend zijn. Belastingen ten aanzien van de eindfase die niet zijn meegenomen in het ontwerp, maar die de discipline tunnelbouw zinnig acht om in het vervolg alsnog te beschouwen: brandbelasting: Hierbij moet over het door de brand belaste tunnelgedeelte, boven rijvloer, een temperatuurgradiënt over de betondoorsnede worden bepaald, die volgt uit de brandbelasting. Een en ander is uiteraard afhankelijk van het type tunnel, verkeer categorie I of anders, trein, metro of anderszins, en eventueel toe te passen hittewerende bekleding. Aandachtspunten voor de constructieve beschouwing zijn: •

temperatuursafhankelijke

eigenschappen van beton en wapening;

•

in rekening te brengen elasticiteitsmodulus ongunstiger;

•

optredende/toelaatbare

van het (gescheurde)

beton: hoe groter hoe

betondrukspanningen;

• optredende/toelaatbare hoekverdraaiingen van de langsvoegen; Uit een inventariserend onderzoek is gebleken dat met name dit laatste een belangrijk aspect is. Ten gevolge van de temperatuurgradiënt ontstaan grote verdraaiingen. ondergelopen tunnel: Deze belasting zou zowel in de bouw fase als de eindfase moeten worden beschouwd. Het belangrijkste aandachtspunt hierbij is dat ten gevolge van het wegvallen van een groot deel van de ringnormaaldrukkracht de buigende momenten kritischer worden. Met name bij tunnels onder open water kan dit belastinggeval maatgevend zijn. Voor beide belastinggevallen dient rekening te worden gehouden met een reductie van de overall belastingfactor (bijvoorbeeld 1,0). 2-9

3.

REKENMODELLEN

3.1

Ontwerpfase

3.1.1

Uitgangspunten

In de ontwerpfase is van het volgende uitgegaan: 1. Een polygoonring bestaande uit 28 staven (7 segmenten met 4 staven). 2. Scharnieren als voegverbinding tussen de segmenten. 3. 2 polygoonringen die in elkaar vallen. 4. 2 koppel staven per segment. 5. 1 vast punt om draaien te voorkomen. 6. Verende bedding die de grondreactie schematiseert, in kruin 90-100 graden beddingloos .

3.1.2

Vertaling 3D-probleem naar 2D-probleem

De interactie tussen twee tunnelringen wordt van drie dimensionaal naar een twee dimensionaal probleem geschematiseerd. Dit gebeurt door de aanliggende tunnelring 2 een iets kleinere diameter te geven dan tunnelring 1 en te plaatsen binnen tunnelring 1. De tunnelringen 1 en 2 worden met elkaar verbonden door koppelstaven, die de karakteristieken hebben van de kaubit die tussen de tunnelringen aanwezig wordt verondersteld. De koppelstaven mogen alleen normaalkracht overbrengen. Bij een nokverbinding zijn er per segment 2 nokken aanwezig. Het aantal toegepaste koppelstaven is gelijk aan de toegepaste hoeveelheid nokken.

3.1.3

Beddingsschematisatie

In het raamwerkmodel wordt de grond rondom de lining van een boortunnel geschematiseerd door veren waarvan de veerconstante gelijk is aan de beddingsconstante van de grond. Afhankelijk van de grondsoort worden slappere of stijvere veerkarakteristieken ingevoerd. De opbreekberekening dient gemaakt te worden om na te gaan of er voldoende dekking op de tunnelkruin ligt om een bedding over de tunnelkruin te mogen schematiseren. De radiale veerstijfheid is gelijk aan: krad = Eoed.eq/ rn Voor de beddingsschematisatie zijn de volgende aannamen gedaan: 1. Voor de beddingwaarde van iedere grondlaag wordt de onderschrijdingswaarde van 5 % van het grondonderzoek genomen. 2. Er wordt alleen een radiale bedding toegepast. 3. In de kruin en aan de zijkanten worden geen trekbeddingen toegestaan, echter aan de onderkant van de tunnel wel; dit hangt af van de vervormingen van de ring. NB. De trek in de veren onderin mag niet groter zijn dan de opwaartse waterkracht. 4. Bij breedovale vervorming mag geen bedding worden aangebracht over een hoek van 90°. 5. Bij hoogovale vervorming mag onder voorwaarden een beperkte bedding worden aangebracht over een hoek van 90°. 2-10

6. Indien de tunnels dichter dan %D naast elkaar liggen moet de bedding worden aangepast, echter dit geldt niet voor alle grondsoorten. afstand groter dan een %D (4,5 m).

Voor de Tweede Heinenoordtunnel

is de

7. De Egrond of Cbedding wordt een minimale en maximale waarde gegeven en constant over de hoogte genomen. 8. De middeling van de beddingswaarden moet op een verstandige wijze gebeuren. Theoretische beddingswaarden dienen te worden uitgevlakt. Redenen voor het toepassen van middeling: •

tijdens het boorproces wordt de grond verstoord, opspannen door het grouten;

namelijk ontspannen en vervolgens

•

de tunnel zal door de gronden waterdrukken vervormen. De bedding past zich aan aan de vervormingen De uitwerking van de beddingsschematisatie van de Tweede Heinenoordtunnel kwam neer op het nemen van het gemiddelde van de beddingwaarden aan de zijkant van de tunnelwand en vervolgens vergelijken met de beddingwaarden aan de onderkant van de tunnel. De kleinste beddingwaarde is uiteindelijk voor de hele ring (m. u. v. de kruin) toegepast. De gemiddelde beddingwaarden zijn aangehouden omdat de grond enerzijds door het ontgraven ontspant en anderzijds wordt opgespannen tijdens het groutproces. 3.1.4 Belastingschematisatie Belasting op de tunnel is geschematiseerd volgens de theorie van Schulze & Duddeck In de S&D-schematisatie worden de volgende aannamen en uitgangspunten gedaan: • voor de gronddrukken op de lining wordt uitgegaan van de primaire spanningstoestand; • er wordt geen elastische bedding op de tunnelkruin toegepast voor een dekking groter dan 2 maal de tunneldiameter omdat bij breed ovale vervorming in de kruin in dat geval een trekbedding ontstaat; • de lambda-waarde van de grond wordt uniform over de hele tunneldoorsnede •

genomen;

voor de lambda-waarde wordt de neutrale waarde genomen (I-simp);

• er wordt een constante buigstijfheid (t < < R) aangenomen; • de momenten t.g.v. de ringverkorting zijn voor de verwaarlozen;

gebruikelijke

wanddiktes

te

• de tangentiële belastingscomponenten zijn te verwaarlozen; • de tangentiële bedding wordt verwaarloosd en alleen radiale radiale beddingsveren worden toegepast; •

de kruinlast grondlichaam vloeistoffen). waarden zijn

•

in de berekeningen is het 2e orde effect niet meegenomen.

3.2

wordt niet door gewelfwerking ontlast. Onder deze aanname volgt het de kruinvorming volledig. Dit zou optreden als de grondwrijving 0 is (bij Deze aanname is veilig omdat de E en lambda waarde van de grond veilige bij verwaarlozing van de gewelfwerking;

Suggesties ten aanzien van modellering

3.2.1 Boortunnel Groene Hart De volgende suggesties worden gedaan (bron: discussienota Boortunnel Groene Hart): 2-11

•

de huidige modellen beschrijven alleen de eindfase; (vijzel)montagebelastingen dienen apart te worden gemodelleerd, evenals de krachten die volgen uit handling, transport opslag, grouten;

• bij bepaling van de systeemkrachten de sluitsteen niet meenemen, vervormingen wel de sluitsteen modelleren;

bij bepaling van de

•

de maatgevende korrel- en waterdruk volgt uit de maximale bovenbelasting, bij een minimale waterstand. Ten behoeve van controle van hoge normaaldrukken in langsvoegen moet echter ook een hoge waterstand worden gecontroleerd. (NB. Elke mogelijke maatgevende belasting combinatie moet onderzocht worden om de maximaal optredende (en combinatie) te bepalen;

•

de component van de tangentiële belasting reduceren tot 0 % in zand en tot 25 % in klei;

•

bij bovenbelastingen niet rekenen met reductie van tangentiële belastingen;

•

de bedding kan zowel druk als trek opnemen. Bij ondiepe ligging is er geen boogwerking; over het bovenste kwart van de tunnel dan geen bedding aanbrengen;

• de tangentiële component van de bedding achterwege laten; • de bedding reduceren conform Ahrens (correctiefactor voor overgang werkelijke waarde voor E); • •

van

Eoed

naar

bij de bedding de invloed van kruip bij (klei)lagen meenemen verhoging van de bedding van plaatselijke slappe laagjes in stijvere omhullende lagen

• bij bepaling van de systeemkrachten kruip van het beton niet meenemen, de vervormingen wel deze kruip meenemen;

bij bepaling van

•

bij bepaling van systeemkrachten rekenen met ongescheurd vervormingen in principe wel rekenen met gescheurd beton;

•

koppeling van de ringen geschiedt door de dwarskrachtoverdracht segmenten;

•

veerstijtheden van de dwarskrachtkoppelingen corrigeren naar de ringbreedte in het model;

•

langsvoegen uitvoeren als betonscharnieren met maximale excentriciteit van de normaalkracht met dito rotatieveerstijtheid, een andere mogelijkheid is om de betonscharnieren te modelleren volgens de methode Janssen en op deze wijze de rotatiestijtheid te bepalen.

3.2.2 Westerscheldetunnel Voor het ontwerp van de Westerseheldetunnel

beton, bij bepaling van de op de kwarten van de

opbouwen uit twee fysieke koppelingen en

is van het onderstaande uitgegaan:

•

De berekening van de tunnelring is gebaseerd op [1]. De belangrijkste kenmerken hierbij zijn: gekoppeld ringmodel waarbij de koppelstaven (k=50 kN/m/m) tussen beide ringen worden gevormd door de nok-holte verbinding en zijn gelegen op J4 en % van het segment.

•

De radiale korreldruk, tangentiële korreldruk wordt verwaarloosd.

•

Hydrostatische

•

Verende bedding, verwaarloosd.

2-12

waterdruk over de gehele ring. radiaal

kr=E/R;

tangentiële

bedding

wordt

gelijk

de korreldruk

•

De ringen worden gevormd door 8*7 staven (7 segmenten), de sluitsteen is niet gemodelleerd. • Uit een globale studie binnen de discipline tunnelbouw Westerseheldetunnel is gebleken dat het meenemen van de tangentiële korrel belasting en bedding voor de grondslag van de Westerseheldetunnel vergelijkbaar is met het verwaarlozen van beide. De plaats van de koppelstaafjes heeft zeer grote invloed en het gekozen model is daarbij het gunstigst. •

Met betrekking tot de ontwerpberekeningen kan ook nog worden opgemerkt dat er gebruik wordt gemaakt van gekromde staven. Aan de langsvoegen is een beperkte rotatiestijfheid toegekend. • Er is een parameterstudie uitgevoerd naar de invloed van de bedding, koppelstijfheid, locatie koppelstaafjes en uitval koppelingen. • De radiale bedding over de tophoek niet wordt meegenomen, tenzij de ring hoog-ovaal vervormt. In dat geval is het wel geoorloofd de bedding over de tophoek mee te nemen en wordt deze veiligheidshalve met 50 % gereduceerd. Ten aanzien van de aspecten uit de randvoorwaarden: •

Kruip wordt alleen meegenomen in de langsvoegen. Consolidatie, Ka en relaxatie zijn beschouwd in de bedding en de horizontale korrelbelasting. Met een zogenaamde "Vergleichbetrachtung" is voor de Boomse klei gerekend met Ka=0,8 en Ka=0,6 (met verminderde veiligheidsfactor). • De invloed van de naastliggende buis is constructief beschouwd in calamiteitsituatie (blowout) tijdens de 2e passage bij een ligging < 0,6D. In dat geval is voor een buis een berekening gemaakt, met verlaagde veiligheden, waarbij aan één zijde de bedding geheel is weggevallen. •

De effecten van de overgang in grondlagen zijn alleen kwalitatief beschouwd. deze overgang zeer geleidelijk gaat en de tunnel zich als een ketting gedraagt, geen berekening nodig. Wel is bij een ligging in twee verschillende lagen rekening gehouden met afwijkende waterspanningen aangezien deze zich in minder snel aanpassen. • Bouwafwijkingen zijn meegenomen in de vorm van een "voorvervorrning " van mm aan de top). •

Aangezien is hiervoor (klei/zand) de kleilaag de ring (30

De invloed van constructieve elementen is meegenomen als ballast in de tunnel.

2-13

4.

WAPENING

4.1

Ontwerpaspecten wapeningsbepaling

In het ontwerp is voor de wapeningsbepaling rekening gehouden met de volgende zaken: 1. momenten: de buigwapening moet worden bepaald voor de berekende maatgevende positieve en negatieve momenten bij de daarbij behorende normaalkrachten in die sneden; 2. dwarskracht: de dwarskrachtwapening moet worden bepaald voor de berekende maatgevende doorsnede; 3. krommingsdrukken: voor de krommingsdruk ten gevolge van de ronding van de segmenten kan het nodig zijn wapening op te nemen; Bij sterk gekromde elementen is wapening nodig, anders breekt het beton uit tussen deze wapening; 4. splijtwapening: voor het inleiden van vijzelkrachten in de ringvoeg en normaalkrachten in de langsvoeg kan splijtwapening nodig zijn; 5. koppelstaafkrachten: deze dienen door de nok en de holte opgenomen te kunnen worden; 6. spiraalwapening: de erector in de TBM plaatst de segmentstenen in de tunnelring. Hiervoor heeft de erector onder andere een conus. In het segment is hiervoor een groef opgenomen. De wapening rond deze groef bestaat uit een spiraal. Hieraan liggen nauwelijks berekeningen aan ten grondslag, want in de praktijk heeft deze spiraal wapening altijd voldaan. 7. overig: bij de randen van het segment wordt onder omstandigheden zwaardere wapening toegepast om trek in de trekboog ten gevolge van montage te kunnen opnemen; de trekstaaf in de nok wordt niet aan de buitenkant van het segment toegepast om de trekkracht op te nemen, omdat de betondoorsnede dikker en breder is ten gevolge van kromming de wapening van de segmenten is aangepast aan de ervaringen die men in de praktijk heeft opgedaan.

4.2

Ervaringen tijdens de bouwfase

Na aanleg van de eerste buis werd duidelijk dat de definitieve korrel- en waterbelasting uitstekend kon worden opgenomen door de elementen (beton en hoofdwapening). Echter de belastingen tijdens de bouwfase waren in het ontwerpproces onvoldoende bekend. De volgende aspecten verdienen nadere aandacht:

• Spiraalwapening Ter plaatse van de conussen van de segmenten worden om de conusgaten spiraalwapening aangebracht in traditioneel gewapende segmenten. Deze wapening heeft uitstekend gefunctioneerd. Ter plaatse van de conusgaten is weinig of geen lekkage opgetreden.

• Staaf cj>8 die loopt tot boven de nok en inkassing Gezien het aantal schaden aan de traditioneel gewapende segmenten bij dit detail moet eenvoudigweg gesteld worden dat de belasting hier een aantal malen groter is dan de 2-14

sterkte. Er zijn twee maatregelen mogelijk: de sterkte vergroten of de belasting verlagen: Het eerste kan geschieden door het gebied beter te wapenen, andere details te kiezen, de nok en de inkassing van staal te maken of het toepassen van staalvezelbeton. Het tweede kan gerealiseerd worden als de segmenten spanningsvrij kunnen worden ingebouwd en er meer speling aanwezig is in de nok-holte verbinding of sprake is van een gelijkere verdeling van de groutdrukken om de ring heen. •

4.3 •

Staalvezelbeton De proef met het toepassen van segmenten van staalvezelbeton kan als succesvol worden beschouwd. Er zijn nauwelijks betonschaden opgetreden. Met name het detail bij de sluitsteen lijkt minder gevoelig voor schaden dan bij traditioneel gewapend betonnen segmenten. Vochtplekken en lekkages ter plaatse van de conusgaten treden echter regelmatig op, in tegenstelling tot de traditioneel gewapende ringen, waar in het monitoringstraject geen vochtplekken waarneembaar zijn. Daarnaast is ook het aantal vochtplekken ter plaatse van de ringvoegen groter dan bij de traditioneel gewapende ringen. De proef met de staalvezelbetonnen segmenten zegt niet alles over het materiaal staalvezelbeton. Er zijn eveneens goede prestaties geleverd met de traditionele gewapende segmenten. Een werkelijke vergelijking kan pas worden gemaakt aan de hand van bezwijkproeven op kritische details, zoals het nok-holte systeem. Aanbevelingen Onderzoek initiëren naar de mogelijkheid van het toepassen van een combinatie staalvezelbetonnen nokken en traditioneel gewapende segmenten.

van

2-15

5.

DETAILS

5.1

Ringvoeg : Kaubit versus triplex

In de ringvoegen van de tunnelsegmenten wordt enkelzijdig een materiaal aangebracht dat dient om de locatie van overdracht van de langskrachten te fixeren en tevens piekspanningen als gevolg van beton op beton te voorkomen. In de ontwerpfase van de Tweede Heinenoordtunnel is uitgegaan van Kaubitplaten. Kaubit is een bitumeus materiaal. Onder invloed van de langskrachten zouden deze platen samengedrukt worden en deels vloeien. De restdikte van het kaubit zou voldoende moeten zijn om te voorkomen dat beton op beton komt te liggen. In de uitvoeringsfase heeft TCH voorgesteld triplexplaten in plaats van Kaubit toe te passen. Als motivatie hiervoor werd opgegeven dat van het 2 mm dikke triplex minstens 1 mm resteerde bij zeer hoge drukken. Dit was door middel van laboratoriumproeven vastgesteld. Bij toepassing van Kaubit zou de kans aanwezig zijn dat dit materiaal volledig vervloeit. In de praktijk is niet gebleken dat de toepassing van het triplex aanwijsbaar onverwachte situaties, dat wil zeggen meer of minder beschadigingen.

heeft geleid tot

Wel zijn achteraf de volgende kanttekeningen te plaatsen bij het toepassen van triplex: •

In de modellering is uitgegaan van 14 koppelstaven. Het idee bestaat dat er bij vervormingen van de ringvoeg wrijvingskrachten ontstaan door de verplaatsing van beton over triplex. Deze wrijvingskracht kan worden gezien als een extra koppeling tussen twee ringen. Dit betekent dat de feitelijke situatie niet overeenstemt met het gemodelleerde. Het gedrag van Kaubit rechtvaardigt eerder het gebruikte model.

•

Er is onzekerheid over de levensduur van de triplexplaten. Indien de platen volledig verdwijnen (rotten) dan is het mogelijk dat verschillende ringen zich opnieuw "zetten".

5.2

Afdichtingsprofiel

/ Datwylerprofiel

Voor de waterafdichting van de tunnel wordt in een rondom het segment lopende groef een rubberprofiel aangebracht. De groef heeft een diepte van 8 mm en een breedte van 33 mmo Bij het plaatsen van de segmenten worden de rubberprofielen ingedrukt, waardoor de voegen tussen de segmenten waterdicht worden afgesloten. Er zijn verschillende gespecificeerd:

aspecten aan het afdichtingsprofiel

•

Veerconstanten (in relatie tot de kracht in het profiel)

•

Contactdrukken (voldoende waterdichting)

•

UV bestendigheid"

• •

Veroudering Oliebestendigheid

•

Ozonbestendigheid

2-16

beschouwd,

deze zijn hieronder

• Waterabsorptie • Relaxatie • Materiaalsamenstelling • Aantasting door insmeren met groene zeep' • •

Vulcanisatie' Duurzaamheid van de gelijmde verbinding tussen rubberprofiel

en betonnen segment

De aspecten met een" worden hierna kort toegelicht. Bij de andere aspecten wordt ook aan de gestelde eisen voldaan. Invloed lJV -straling op de levensduur De rubber afdichtingsprofielen zijn direkt na de fabricage van de segmenten aangebracht. Daarna zijn ze zonder afdekking in de buitenlucht opgeslagen. Dit is een gangbare praktijk die ook bij verscheidene andere tunnelprojecten is toegepast. Vraag was of de expositie van de rubberprofielen aan de buitenlucht, voor een periode voor circa een jaar, nadelige gevolgen heeft. •

Er zijn geen normen beschikbaar waaraan het gebruikte rubber (EDPM-455271) toepassing kan worden getoetst.

•

Dit type rubber wordt ook toegepast in gevels en vensters waarbij aan langeduur eisen (gesteld in de DIN 7863) moet worden voldaan. De voor het afdichtingsprofiel gebruikte rubber voldoet aan deze eisen.

Er kan aangenomen worden dat de levensduur van de afdichtingsprofielen beïnv loed door de vroegtijdige montage.

voor deze

niet negatief wordt

Invloed groene zeep op de levensduur Om de inbouw van de sluitsteen gemakkelijker te laten verlopen is besloten om groene zeep als glijmiddel op het afdichtingsrubber te smeren om de inbouw van de segmenten (vooral van de sluitsteen) in een ring 'soepel' te laten verlopen. Vraag was daarbij of deze handeling geen nadelige gevolgen heeft voor het rubber. Leverancier Dätwyler beweert dat het rubber ook wordt toegepast in wasmachines als deurdichting. De fabrikant claimt zelfs dat een hoge zeepconcentratie in combinatie met een hoge temperatuur het rubber niet aantast. Vulcanisatie De afdichtingsprofielen zijn voorzien van holle kanalen. Bij de hoeken zijn deze kanalen opgevuld met rubber over een lengte van ca. 5 cm. Dit is ontstaan door vulcanisatie van het rubber. Na constatering hiervan is het aanbrengen van het rubber afdichtingsprofiel op de segmenten door SSS tijdelijk stilgelegd. Leverancier Dätwyler heeft vervolgens proeven uitgevoerd bij SSS. De resultaten waren bevredigend. De productie en montage van de afdichtingsprofielen is daarop weer gestart. Het fabricageproces is wel aangepast: de lengte van de gevulde kanalen is beperkt tot 3 cm. Ervaringen met het rubberprofiel in de uitvoeringsfase Tijdens de uitvoeringsfase werd het volgende geconstateerd: 2-17

• het rubberprofiel kan opstropen als de sluitsteen in de ring wordt geplaatst: doordat de rubberprofielen niet meer goed aansluiten kunnen lekkages ontstaan. • er zijn scheurtjes geconstateerd in het voegrubber ter plaatse van gevulcaniseerde hoeken.

Ringvoeg : lekkage bestrijding Op dit moment bestaat in Nederland nog geen ervaring met het gedrag van boortunnels op de langere termijn. Tijdens de uitvoering zijn veel lekkages opgetreden en geïnjecteerd. Het is mogelijk dat deze lekkages na verloop van tijd opnieuw gaan lekken. Voor het verkeer zijn vallende druppels zeer hinderlijk en voor de beheerder zijn continue reparaties kostbaar en tijdrovend. Om deze reden is in de detaillering van de ringvoeg van de segmenten bij de Westerseheldetunnel een lekkage-holte voorzien (aan de binnenzijde). Door de holte in de ringvoeg met een profiel dicht te stoppen wordt eventueel lekwater afgeleid op een zodanige manier dat het niet meer op het wegdek druppelt. Lekkage-holte

Ringvoeg Voor de Westerseheldetunnel zijn de afdichtingsprofielen beproefd in een laboratorium, rekening houdend met verschillende condities (waterdruk 6 bar, voegverschuivingen en verdraaiingen). De vastgestelde maximale waarden maximale rotatie van 15 %0 en verschuiving van 10 mm gelden als randvoorwaarden voor de berekening.

5.3

Detaillering nok-holte

In de statische berekeningen wordt uitgegaan van 14 koppelstaven met een bepaalde veerkarakteristiek tussen twee ringen. In de praktijk worden deze koppelstaven gevormd door het nok-holte systeem, de veerkarakteristieken staan voor het gedrag van een Kaubitstreep die is aangebracht in de holte (kan ook op de nok worden aangebracht). In de uitvoering is gebleken dat veel beschadigingen optraden ter plaatse van de holte. De Schadecommisie heeft dit gedrag onderzocht en aanbevelingen gedaan ter verbetering. Eén van de redenen voor het snelle afspringen van de holte is de toegelaten speling in het holtenok systeem in relatie tot de inbouwnauwkeurigheid. Door de geringe vijzeldruk in de ringbouwsituatie is de ringvoeg nog niet volledig ingedrukt. Tijdens de ringbouw kan door de geringe toegelaten speling een nok net aan de binnenzijde van een holte aanliggen. Op het moment dat gestart wordt met boren wordt de ringvoeg dichtgedrukt en zal de nok, die al aanligt tegen de holte, de holte kapot drukken. 2-18

Door middel van een vergrote speling zijn al goede resultaten gehaald die hebben geleid tot een beter schadebeeld in de tweede tunnelbuis. Door een nog beter vorm van kracht zo afspringt.

betere detaillering kan mogelijk samen met een speling van voldoende grootte een resultaat worden gehaald. Bij de Westerseheldetunnel is in het ontwerp een andere de holte tot stand gekomen. De opzet hiervan is dat indien de nok gaat aanliggen, de diep mogelijk moet aangrijpen. Men gaat er dan vanuit dat de holte dan minder snel De praktijk zal dit moeten uitwijzen.

Principe Tweede Heinenoordtunnel

Principe Westerscheldetunnel

, '. \

5.4

.

Boutverbinding

De boormachine zet zich met veertien vijzelparen af tegen de tunnelwand. Om een segment te kunnen plaatsen, trekt de machine drie vijzelparen terug. Daarbij wordt dus de druk van het achterliggende segment afgehaald. Om te zorgen dat het segment niet verplaatst en het rubberprofiel tussen de segmenten ingedrukt blijft worden de segmenten onderling verbonden. De segmenten in een ring, maar ook de ringen onderling, worden tijdelijk aan elkaar bevestigd met stalen bouten, die vanuit een uitsparing in de binnenzijde van een segment in een kunststof schroefhuls in het aanliggende segment worden geschroefd. De bouten worden weer verwijderd als de laatste volgwagen van de boormachine is gepasseerd, dit is ongeveer 50 m achter de boorkop. De segmenten in de langs- en ringvoegen met elkaar verbonden door twee bouten M24 in HDPE M24 schroefhulzen (deuvels) per aansluitvlak. Per ring worden 29 schroefhulzen (deuvels) en bouten aangebracht. De bouten, die twee ringen met elkaar verbinden, zijn gesitueerd ter plaatse van de nokken. Tijdens de uitvoering is niet gebleken dat deze oplossing negatieve gevolgen had voor het schadebeeld. Als er gekeken wordt naar het ontwerp van de Westerseheldetunnel en het ontwerp van de Botlekspoortunnel dan blijkt dat de bouten niet meer gesitueerd zijn ter plaatse van de nokken. Bij het project Tweede Heinenoordtunnel zijn de bouten van tijdelijke aard, dit is bepaald vanwege uitvoeringstechnische en economische redenen. 2-19

6.

DUURZAAMHEID

6.1

Ontwerpfase

In de ontwerpfase zijn geen aanvullende maatregelen genomen om aan de gestelde levensduureis van 100 jaar te voldoen. Het bouwbesluit dat is geënt op een levensduur van 50 jaar, was van toepassing op het ontwerp. Door de opdrachtgever is een levensduur gevraagd vanlOOjau. . 6.2

Ervaringen

tijdens de uitvoering

Tijdens de uitvoering trad schade op aan de segmenten. Door TNO Bouw is desgevraagd een onderzoek gedaan naar de effecten daarvan op de duurzaamheid. Uit dat onderzoek kwam naar voren dat er in het ontwerp geen rekening is gehouden met chloridebelasting en dat de dekking op de kopse kanten te gering was. Tevens had de nabehandeling van de segmenten niet op een juiste manier plaatsgevonden en was er een foutieve milieuklasse gedefinieerd. Er is geen levensduuranalyse gemaakt voor de onderdelen van de tunnelwand, zoals de rubber afdichtingsprofielen, en de triplex plaatjes. 6.3

Aanbevelingen

ten aanzien van duurzaamheid

In de latere ontwerpen van zowel de Westerseheldetunnel als de boortunnel onder het Groene Hart zijn duurzaamheidseisen vooraf gesteld en ingesloten in een programma van eisen. In het programma van eisen dient de opdrachtnemer aan te tonen dat hij met zijn gekozen oplossing voldoet aan onder meer de duurzaamheidseisen. De duurzaamheid moet met probabilistische berekeningen worden aangetoond, gebaseerd op het Europese onderzoeksprogramma Duracrete. De betrouwbaarheid van de tunnel omvat dan niet alleen de betonnen segmenten, maar ook de afzetplaatjes en de rubber waterdichting . Voor de uiterste grenstoestanden zoals lokaal bezwijken of grootschalige lekkages wordt een betrouwbaarheidsindex van 3,6 gesteld. Er wordt een betrouwbaarheidsindex van 1,8 gesteld voor de gebruiksgrenstoestanden, voor situaties als kleine plaatselijke lekkages. Tevens wordt ook voor de corrosie-initiatieperiode een betrouwbaarheidsindex van 1,8 geëist. De betrouwbaarheidsindex van 1,8 is een minimale waarde voor de gebruiksgrenstoestand. Afhankelijk van de optredende schade zou een hogere waarde aangehouden kunnen worden. 6.4

Betonsamenstelling

6.4.1 Ontwerpfase In het bestek voor de Heinenoordtunnel is betonsterkteklasse B 45 voorgeschreven in milieuklasse 5b. Daarbij moeten de segmenten een duurzaamheid hebben van 100 jaar. De voorgeschreven sterkteklasse is in de prefabindustrie geen enkel probleem. Uitgangspunt bij het ontwerp van het mengsel was het realiseren van voldoende ontkistingssterkte zonder additionele verwarming. Met het toegepaste betonmengsel wordt na een dag een kubusdruksterkte bereikt van minimaal 25 Nzrnrrr', na 28 dagen van ruim 65 Nzrnm". 2-20

Na een geschiktheidsonderzoek en in overleg met de Bouwdienst Rijkswaterstaat is om duurzaamheids- en productietechnische redenen besloten het mengsel 75% CEM lIl/A 52.5 en 25 % CEM I 52.5 R toe te passen. Het betonmengsel is vanzelfsprekend ook getoetst aan CUR-Aanbeveling 38 inzake de alkali-silicareactie. Naast duurzaamheid en sterkteontwikkeling is voor de productie de verwerkbaarheid van het mengsel belangrijk. Dit moet snel en gemakkelijk te storten en te verdichten zijn. Daarnaast moet het voldoende stabiliteit bezitten om kort na het storten de bovenkleppen van de mal te kunnen openen. Het verse beton moet dan in de gewenste ronding blijven staan. Ook het afwerken moet vlot gaan. Toevoeging van portlandcement aan het mengsel is gedaan omwille van een snelle cyclustijd voor de productie van de segmenten. Vanwege duurzaamheid zou eigenlijk voor hoogovencement moeten worden gekozen; beton met hoogovencement heeft een dichtere structuur, met een dus lagere chloride-diffusie coëfficiënt. Portlandcement verhardt sneller, waardoor sneller de gewenste ontkistingssterkte wordt bereikt. 6.4.2 Ervaringen in de uitvoeringsfase Tijdens de uitvoering zijn 4 soorten mengsels toegepast: 1. 100% portlandcement (256 stuks) 2. 100% hoogovencement (97 stuks) 3. 50% portlandcement en 50% hoogovencement (enkele) 4. 25 % portlandcement en 75 % hoogovencement (rest van de segmenten) In verband met duurzaamheid drong de Bouwdienst Rijkswaterstaat aan op het gebruik van hoogovencement. Uiteindelijk is een compromis-mengsel samengesteld uit 25 % portlandcement en 75 % hoogovencement. Behoudens aanloopproblemen van de segmentproductie in de fabriek zijn er geen opvallende ervaringen opgedaan tijdens de fabricage van de segmenten. Wel bleken de segmenten van 100% hoogovencement, zoals te voorspellen was, na 1 dag niet voldoende verhard te zijn. 6.4.3 Aanbevelingen Voor de Westerseheldetunnel

en de BT Groene Hart is het volgende aangehouden:

Deze hierboven genoemde duurzaamheidseis van 100 jaar heeft voornamelijk gevolgen gehad voor de toe te passen betonsamenstelling in combinatie met de toe te passen dekking. Volgens een in het "Duracrete" project ontwikkelde methode zijn aan de hand van de projectspecifieke parameters de B-waarden bepaald voor zowel het gebruik- als het bezwijkstadium en getoetst aan de in NEN 6700 vereiste waarden:

• B> 1.8 voor de gebruiksfase; • B > 3.6 voor de bezwijkfase. In het nu opgestelde programma van eisen voor de boortunnel onder het " Groene Hart" wordt de volgende samenstelling voorgesteld in het referentie-ontwerp. 2-21

Ten aanzien van duurzaamheid wordt de volgende mengselsamenstelling

aanbevolen:

Ten aanzien van de cementkeuze: 1. Voor ter plaatse te storten beton: •

Hoogovencement CEMIIl/B:

slakgehalte

> 65 %

(m/m) en alkaligehalte

< 2.0% (m/m).

2. Voor overige betonnen onderdelen: •

CEM lIl: slakgehalte > 50% (m/m) of CEM I met een toevoeging van vliegas waarbij het vliegasgehalte > 25 % (m/m) (m/m op totaal cement gewicht)

•

CDR-Aanbeveling 38 [3]: in afwijking hiervan toeslagmateriaal in het beton worden toegepast.

mag alleen

niet potentieel

•

reactief

CDR-Aanbeveling 31 [4]: in afwijking hiervan moet voor nabehandeling van ter plaatse gestort beton uitgegaan worden van 60% in plaats van 50% van de sterkte (artikel 6.1). • Als aanvullende eis wordt geformuleerd ten opzichte van art. 9.8.1 van NEN 6722 (VBD) voor de nabehandeling van de betonoppervlakken . van de tunnelsegmenten: betonoppervlakken ten minste 14 dagen tegen uitdroging beschermen of een maatregel met aantoonbaar dezelfde resultaten Het is daarnaast nodig om meetbare duurzaamheidseisen

2-22

c.q criteria te formuleren.

LITERATUUR

1. Schulze en Duddeck, Empfehlungen fur Tunnelbauwerke im Lockergestein, 1980. van de west-buis van de Tweede Heinenoordtunnel, Doe. nr. 1933-T-980735. 2 juli 1998. Bouwdienst Rijkswaterstaat, afdeling Tunnelbouw. 3. CDR-Aanbeveling 38 'Maatregelen om schade aan beton door de alkali-silicareactie (ASR) te voorkomen, CDR, Gouda, 1994. 4. CDR-Aanbeveling 31 'Nabehandeling en bescherming van beton, CDR, Gouda, 1993.

2. Intern document: Schade aan de segmenten

2-23

3 BOORPROCES, DATAPROCES, TBM-ONTWERP

Datum: Opstellers:

27 A. E. G. A.

juli 1999 van der Put Swaving van de Ruit Schaareman J. Vlasblom

3-1

INHOUD

GEBRUIKTE AFKORTINGEN

3-4

1.

INLEIDING

2. 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 2.3; 1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5'

WERKVOORBEREIDING 3-6 Algemeen. ....................•................... .. ...... .......... ...... .... ................ 3-6 Beschrijving.projectuitvoering ...................................... ...... .................... 3-6 Beschrijvingprocesonderdelen : 3-6 Risicobeheersing 3-7 Risicoanalyse 3-7 Beheersing van risico-items 3-7 Procesbeheersing ~ 3-8 Kwaliteitssysteem 3-8 Communicatie. ......................................................... ........... ....... ....... 3-8 Boorprocesdata ~ '. 3-9 Toezicht Bouwdienst ; 3-10 Monitoring boorprocesdata ~ 3-10 Veiligheid, Gezondheid en Milieu 3-10 Boorfrontbeheersing 3-11 Ontwerpwaarden boordruk 3-11 Boordrukbeheersing TBM 3-11 Grondafvoer 3-11 TBM-ontwerp ..........................................................................•....... 3-12

3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.5' 3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.6.5 3.6.6 3.6.7 3.6.8 3.6.9 3.6.10

UITVOERING ...........•..................................................................... Bouw TBM Aanvoer/opbouw TBM , Start boren Lekkage staartdichting TBM Inleiding Maatregelen Mogelijke oplossingen '.' , Afweging oplossingen Gevolgen boorproces Schade aan Iining ~ Boorfrontinstabiliteit Inleiding .., Beschrijving gebeurtenissen Genomen maatregelen Oorzaak Maatregelen tweede tunnelbuis Algemeen: Steundrukken Ondergrond Dekking Uitvoering

3-2

,...•...............................................

3-5

:

;

3-14 3-14 3-14 3-15 3-15 3-15 3-16 3-16 3-17 3-17 3-17 3-18 3-18 3-18 3-19 3-19 3-20 3-20 3-20 3 20 3-21 3-21

3.6.11 3.7 3.7.1 3.7.2 3.8 3.8.1 3.8.2 3.9 3.9.1 3.9.2 3.9.3 3.9.4

Conclusies Ontvangstschacht zuid Ontvangst TBM Uitgevoerd TBM-onderhoud Ontvangst schacht noord Ontvangst en demontage TBM Slijtage TBM Voortgangssnelheid en logistiek Voortgangssnelheid eerste boorgang Voortgangssnelheid tweede boorgang Logistiek eerste boorgang Logistiek tweede boorgang

3-21 3-22 3-22 3-23 3-26 3-26 3-26 3-26 3-26 3-27 3-27 3-27

4.

CONCLUSIES

3-29

Bijlage 1 Schadeoverzicht tunnelbuizen

3-31

Bijlage 2 Figuren behorend bij paragraaf 3.7.2

3-33

Bijlage 3 Overzichtstabellen

3-35

logistiek

3-3

GEBRUIKTE AFKORTINGEN THT TCH BD RWS TBM TBMI

= = = = =

ND SI

3-4

=

2"-Heinenoordtunnel Tunnelcombinatie Heinenoord Bouwdienst Rijkswaterstaat tunnel boormachine tunnelboormachine injectiepunt noodafdichting TBM rubberen waterkering TBM

1.

INLEIDING

Dit evaluatierapport boorproces, dataproces en TBM-ontwerp maakt deel uit van een totale evaluatie van de THT.

Tweede

Heinenoordtunnel

De rapportage bestaat uit twee delen, namelijk de werkvoorbereiding en de uitvoering. Verder is een chronologische volgorde van de beschrijving van de gebeurtenissen nagestreefd. Getracht is zo volledig mogelijk te zijn, hetgeen enige overlap geeft met de overige verschillende deelgebieden van de totale evaluatie.

3-5

2.

WERKVOORBEREIDING

2.1

Algemeen

2.1.1 Beschrijving projectuitvoering Het boorproces is gestart in de startschacht op de noordoever is. De TBM is met de trailers opgebouwd in de schacht en de toerit. Vervolgens is circa 950 meter geboord onder de Oude Maas en beide rivieroevers naar de ontvangstschacht op de zuidoever . Hier is de TBM gedraaid op luchtkussens. Het was niet mogelijk de TBM met trailers achter elkaar op te bouwen, omdat de toerit voor de tractoren niet in het verlengde ligt van de oostelijke tunnelbuis. Het boorproces diende onderbroken te worden om de trailers achter de TBM te schakelen. De TBM is ontvangen in de noordelijke schacht. De demontage van de TBM vond hier plaats met een kraan en de TBM is tenslotte naar de leverancier Herrenknecht getransporteerd. Tijdens de start en ontvangst van de TBM in de schachten moeten de boorkrachten van de TBM worden overgebracht. Dit is uitgevoerd met een stalen afzetcontructie die de krachten overbracht naar de onderwaterbetonvloer via een sprong in deze vloer en via trekstangen naar de gording. Om de schacht uit te kunnen boren diende de stalen combiwand te worden weggenomen. Om dit mogelijk te maken is een dichtblok van lage sterktemortel achter de combi wand gestort. Door dit dichtblok was het mogelijk om zonder noemenswaardige lekkages de TBM-doorvoer in de combiwand te lassen. Tevens bood het dichtblok een stevig medium (sterkte B3,5) om de TBM een goede geleiding vanuit de schacht de grond in te geven. 2.1.2 Beschrijving procesonderdelen De TBM is voor te stellen als een conservenblik op zijn zijkant, met de open zijde naar de gerede tunnel gericht. Aan deze boorkop zijn 3 volgwagens gekoppeld die in het gerede tunneldeel rijden. Aan de 'dichte' voorzijde draait een snij rad dat de grond loswoelt. Om deze grond af te voeren, en het boorfront te ondersteunen tegen instorting, wordt gebruikt gemaakt van de steunvloeistof bentoniet. De bentoniet en de slurry (met grond vermengde bentoniet) wordt met buizen toe/af gevoerd. De slurry wordt naar de scheidingsinstallatie op het maaiveld gevoerd. Hier wordt de bentoniet van de grond gescheiden. De grond verdwijnt naar een depot en de bentoniet wordt hergebruikt in het boorproces. Tijdens het boren zet de boor zich met vijzels af op de omtrek van de gerede tunnel. Na ca. 1,5 meter geboord te hebben wordt het boorproces gestopt. De tijdens het boorproces met een treintje aangevoerde tunnelsegmenten liggen in de eerste volgwagen. Met behulp van een manipulator (erector) worden de segmenten in een ringvorm geplaatst. Dit gebeurt binnen de schildmantel. Daartoe is de binnendiameter van de boorkop groter dan de buitendiameter van de tunnel. De spleet tussen de boorkop en de tunnel wordt afgedicht met een zogenoemde staartafdichting van rubber. Tijdens het boren wordt de annulaire ruimte opgevuld met een grout. 3-6

De benodigde elektriciteit wordt op het maaiveld opgewekt met behulp van dieselgeneratoren. Om het verlies in de leiding te beperken, wordt de spanning omhoog getransformeerd naar lO kV. In de TBM wordt deze weer teruggebracht naar 380, resp. 230 V. Om drukschommelingen aan het front op de vangen, staat de bentoniet in de graafkamer onder luchtdruk door middel van een membraan. Deze lucht word aan het maaiveld onder druk gebracht en geconditioneerd. Met vaste leidingen wordt deze lucht naar de TBM gebracht. Het koelwater wordt met vaste leidingen vanaf het maaiveld naar de TBM gevoerd. Bij de 3e volgwagens zijn flexibele leidingen aangebracht om de overgang van de vaste leidingen naar de TBM mogelijk te maken. Wanneer de werkbare lengte van de flexibele leidingen is verbruikt, worden tijdens de ring bouwprocedure de vaste leidingen verlengd. De rails, die in de tunnel ligt voor de trein ten behoeve van aanvoer van mortel en segmenten, wordt regelmatig tijdens ringbouwprocedure verlengd. Voor de bereikbaarheid van personeel wordt een loopbordes tot de laatste trailer in de gehele tunnel aangelegd. De logistiek is zo afgestemd dat er steeds maar 1 item verlengd hoeft te worden (rails, water/lucht, bentoniet/slurry). 2.2

Risicobeheersing

2.2.1

Risicoanalyse

Voor dit project is een risico-analyse uitgevoerd. De kansinschattingen voor de risicobronnen zijn opgesteld door experts uit het Bouwteam. In het contract is een risicoverdelingsstaat opgenomen aan de hand van de risico itemlijst. In de verdelingsstaat zijn risico's met betrekking tot tijd en kosten opgenomen, met de te nemen maatregelen. Omdat er in Nederland nog geen ervaring was met het boren van grote diameters in slappe grond en er dus geen gegevens zijn van de boorproductie per etmaal, is in het contract een Bonus/Malus regeling opgenomen. Hierin is geregeld dat de kosten worden verdeeld tussen opdrachtgever en TCH bij een langere benodigde boortijd. Bij kortere boortijden worden de baten eveneens verdeeld tussen opdrachtgever en TCH.

2.2.2

Beheersing van risico-items

Om de risico-items te kunnen beheersen is in het contract opgenomen dat er gedetailleerde werkplannen gemaakt moeten worden. Deze werkplannen zijn door de aannemer opgenomen in deelkwaliteitsplannen (PWI's, project werk instructies). Bij enkele risico-items zijn er problemen opgetreden namelijk: Event 26 (A2l): Kopdamwand dichtblok niet trekbaar Event 29 (A26) : Lekkage van de staartafdichting, hetgeen circa 3 maanden vertraging gaf. Zie paragraaf 5.3 Event 20 ( A23) : Instabiliteit aan het boorfront, hetgeen een vertraging gaf van ca. 1 maand. Zie paragraaf 5.4

3-7

2.3

Procesbeheersing

2.3.1

Kwaliteitssysteem

De aannemer moet voor dit contract een kwaliteitssysteem toepassen, dat voldoet aan de eisen van NEN-ISO 9001. Het kwaliteitssysteem is vastgelegd in het Kwaliteitsplan Algemeen, het Kwaliteitsplan Uitvoering en in Deelkwaliteitsplannen (PWI's). In de Deelkwaliteitsplannen (Project Werk Instructies) zijn de vereiste werkplannen / keuringsplannen opgenomen. Voor de PWI's boren is afgesproken welke PWI's ter acceptatie of ter informatie ingediend moeten worden. Tevens zijn er bij de projectteams afspraken gemaakt over wie deze PWI's moeten beoordelen, wie de trekker is, etc.

2.3.2 Communicatie Overleg TBM ontwerp en opbouw in fabriek Tijdens de productie van de tunnelboormachine Schwanau gehouden, met de hoofdaannemer Herrenknecht.

(TBM) is er vierwekelijks een overleg in TCH, de Bouwdienst en de fabrikant

In dit overleg zijn onder andere de volgende items besproken: Stand van zaken/planning TBM - instrumentatie Technische aanpassingen TBM Dit overleg was noodzakelijk in verband met de betalingsregeling naar rato van de uitgevoerde werkzaamheden, conform het contract en de nadere uitwerking van de afspraken in de onderhandelingsfase. Het overleg is door de drie partijen als zeer positief ervaren. De partijen hebben allen wijzigingen aan de TBM voorgesteld.

Overleg Tunnel Boorproces (OTB) Voor het starten van het boorproces is tot en met het einde ervan een tweewekelijks overleg gevoerd aangaande het boorproces. In bijzondere gevallen zijn er OTB specials gehouden. In het OTB-overleg zijn de volgend items besproken: Stand van zaken/planning Kwaliteit Veiligheid Proeven Knelpunten Techniek Scheidingsinstallatie Dit overleg is door beide partijen als essentieel ervaren. Het boorproces is in openheid besproken, waardoor er een beter inzicht en begrip ontstond voor de gang van zaken in het boorproces. Tijdens de crisisperioden heeft het OTB bijgedragen aan een optimale inzet van kennis en een vlotte afhandeling van oplossingen.

3-8

2.3.3

Boorprocesdata

Voor de beheersing van het boorproces en ten behoeve van het praktijkproject zijn de volgende metingen uitgevoerd in de TBM: Graaf- en werkkamer 1. Luchtdruk 2. Bentonietniveau meter 3. Debiet centrale bentoniet nozzle 4. Debiet bentoniet nozzles snij arm 5. Positiemeting graafwiel 6. Toerenteller snij rad 7. Draaimoment snijrad 8. Werkdruk snijrad 9. Penetratie per omwenteling Voortgang 10. Slag voortgangsvijzels 11. Druk voortgangsvijzels 12. Kracht voortgangsvijzels 13. Totale kracht voortgangsvijzels 14. Slag stuurcilinders 15. Druk stuurcilinders 16. Kracht stuurcilinders 17. Totale kracht stuurcilinders 18. Boortijd per ring 19. Voortgangsnelheid schild 20. Inbouwtijd 21. Stilstandtijd Gesloten systeem 22. Debiet bentonietleiding 23. Debiet slurryleiding 24. Dichtheid bentonietleiding 25. Dichtheid slurry leiding 26. Toerental bentonietpomp 27. Opnamevermogen bentonietpomp 28. Drukverschil bentonietpomp 29. Toerental bentonietpomp 30. Opnamevermogen slurrypomp 31. Drukverschil slurrypomp 32. Toerental boosterpomp 33. Opnamevermogen boosterpomp 34. Drukverschil boosterpomp Mortel 35. Drukmeters groutinjectie 36. Debietmeting groutinjectie Naast deze metingen in de TBM zijn er ook metingen verricht in het kader van onderzoek. Het COB heeft geotechnische metingen uitgevoerd op twee meetvelden op de oevers. Het 3-9

projectbureau Noord-Zuidlijn heeft metingen verricht naar de invloed van het boorproces op het zettingsgedrag van palen. Getracht is deze metingen on line te verzamelen en te verwerken in grafieken ten behoeve van vergroting van inzicht in het boorproces. Voor de eerste boorgang is deze "grafieken pc" beperkt succesvol geweest vanwege grote afstemproblemen tussen de partijen en de diverse typen datastromen. Voor de tweede boorgang is deze situatie verbeterd door wijziging van de hardware en software. De metingen zijn per tunnelring vastgelegd op cd-rom. De procesdata zijn volledig vastgelegd voor de 2e (oostelijke) tunnelbuis en deels voor de Ie (westelijke) tunnelbuis.

2.3.4

Toezicht Bouwdienst

Tijdens het boorproces van maandag 06.00 uur tot zaterdag 06.00 uur is er 24 uur per etmaal toezicht gehouden. De boorploegmedewerker van de Bouwdienst had dezelfde diensturen als de ploegmedewerker van de aannemer. De ploegdiensturen waren van 06.00 uur tot 14.30 uur; van 14.00 uur tot 22.30 uur; van 22.00 uur tot 06.30 uur. De boorploegmedewerker (toetser boorproces ) had een duidelijke functiebeschrijving met taken, verantwoordelijkheden, bevoegdheden. Tevens was er beschreven wie zijn plaatsvervanger is bij zijn afwezigheid. Ook is de werkwijze toetsingen boorproces duidelijk op schrift gesteld. Bij het opstellen van het boorploegrooster is rekening gehouden met de nieuwe Arbeidstijdenwet. Tevens is er instemming ontvangen van de Ondernemingsraad inzake dit rooster.

2.3.5

Monitoring boorprocesdata

De boorprocesdata zijn door de TCH en de boorploegmedewerker van de BD aan COB en de BD aangeleverd. Bij de TCH (de studiedienst) en de BD zijn de gegevens verwerkt. Bij de BD is voor de verwerking dankbaar gebruik gemaakt van de beschikbare praktikanten die hierdoor een leuke, leerzame en nuttige stage doormaakten. Veel aandacht is besteed aan de logistiek van het boorproces (redenen van vertragingen e.d.) en de oorzaken van schade aan de segmenten tijdens het boorproces.

2.3.6

Veiligheid, Gezondheid en Milieu

V & G Plan Er is een V & G Plan Boortunnel opgesteld. Bij het opstellen van dit plan is de Arbeidsinspectie (vrijblijvend) betrokken. De Bouwdienst heeft dit plan ook beoordeeld en voor gezien getekend. In dit V & G Plan zijn o.a. opgenomen: V & G Verklaring TCH Projectgegevens Organisatie en V & G - functiebeschrijvingen Voorlichting en instructie Overleg - Communicatie Controle op naleving van het V & G - beleid Milieu 3-10

Alarmregeling en Ongevallenregistratie Bouwplaatsinrichting, schaft en sanitaire voorzieningen, Bezoekersregeling Risico' s en te treffen maatregelen m. b. 1. het boorproces Veiligheidsmaatregelen m. b. 1. de omgeving Werkvergunningen Calamiteitenplan Tevens is er een Calamiteitenplan opgesteld. Hierin zijn van de items "blow-out, "ingestort graaffront" en "vervanging staartafdichting" de eventuele gevolgen omschreven, alsmede te ondernemen acties. Procedure alarmering ambulancedienst via 112. Langs de A29 is aan weerszijden van de eerste Heinenoordtunnel gebouwd. Ten oosten is de Tweede Heinenoordtunnel gebouwd en ten westen, in het bouwdok Barendrecht, zijn de elementen voor de Beneluxtunnel geproduceerd. Om verwarring te voorkomen en te zorgen dat de hulpdiensten zo snel mogelijk op de locatie van het ongeval komen, is er een procedure opgesteld, inclusief een duidelijke routering tijdens de bouwfase. Deze procedure is met de betrokken partijen afgestemd. 2.4

Boorfrontbeheersing

2.4.1 Ontwerpwaarden boordruk De boorduk dient ter voorkoming van een blow-out te worden afgestemd op een maximum waarde en ter voorkoming van horizontaal bezwijken van het boorfront, op een minimum waarde. De maximum boordruk is bepaald door als vertikale tegendruk de waarde te nemen van de rechte kolom grond boven de tunnelkruin zonder wrijving en een veiligheid van 1,1. De minimum boordruk is bepaald met de methode van Jancsecz. Het resultaat hiervan voor de THT is grofweg dat de boordruk de horizontale waterdruk en de actieve gronddruk moest kunnen opnemen. De marge tussen de maximale en minimale boordruk was achteraf gezien zeer gering ter plaatse van geringe dekking. 2.4.2 Boordrukbeheersing TBM De boordruk in de TBM wordt beheerst door: een luchtbel achter de duikwand die werkt als een drukvat voor een continue druk op het boorfront. De luchtdruk wordt verzorgd door de "Samsumanlage" die met de hand per 0,1 bar wordt afgestemd volgens een tabel met de berekende boordrukken per ring; een drukmeter in de graafkamer en in de luchtbel; twee bentonietniveaumeters in de werkkamer; toe- en afvoer van bentoniet naar het boorfront. 2.4.3 CTrondajVoer De grondtoe- en afvoer vindt plaats met een hydraulisch systeem. Een toevoerpomp ter plaatse van de scheidingsinstallatie pompt de bentonietvloeistof naar het boor front. Aan het boorfront wordt de bentoniet ingebracht via 2 spoelpijpen in de duikwandopening of deels via het snijradcentrum en of via 2 injectiepunten per graafspaak. 3-11

De afvoer vindt plaats via een pomp op de TBM-trailer die de slurry aanzuigt met een zuigmond onderin de werkkamer. Voor de beweegbare zuigmond bevindt zich een raster dat het opzuigen van te grote gronddelen voorkomt. De ruimte voor de zuigmond wordt gespoeld met behulp van de 2 spoelpijpen.

2.5

TBM-ontwerp

Het ontwerp van de tunnelboormachine is tot stand gekomen door een intensief overleg tussen het bouwteam (TeH en BD) en Herrenknecht, de fabrikant van de tunnelboormachine. Hoewel de TBM geen deel uitmaakt van het uiteindelijk te leveren product, zijnde een tunnel, en "slechts" een hulpgereedschap is van de aannemer, heeft de Rijkswaterstaat uit oogpunt van risicobeheersing en kennisvermeerdering besloten het ontwerp en de toepassing van de boortechniek intensief te volgen. De toegepaste boortechniek, aangeduid als de "Hydroschildmethode", is op zich geen nieuwe techniek. Wel nieuw was de toepassing van deze methode in Nederlandse omstandigheden: hoge grondwaterstanden en slappe ondergrond. Het ontwerpoverleg heeft zich dan ook toegespitst op deze aspecten. De meest karakteristieke punten uit het ontwerpoverleg zijn: Het graafwiel was oorspronkelijk voorzien van een enkele rij tanden in het hart van iedere spaak. Na overleg is besloten de spaken te voorzien van twee rijen tanden op de spaakranden, zodat de machine een dubbele snijcapaciteit kreeg vanuit het oogpunt van tandslijtage. Ten behoeve van de bestuurbaarheid van de TBM voor het vereiste bochtenwerk kon de machine via een bollager verdraaid worden ten opzichte van het boorschild. Om hierbij de machine in radiale richting meer ruimte te geven waren twee spaken voorzien van een hydraulisch verstelbare oversnijder . Door deze oversnijders naar buiten te bewegen kon een gat geboord worden groter dan de diameter van het boorschild. Voor zover bekend is van deze extra voorzieningen geen gebruik gemaakt. De omliggende grond vormde geen belemmering voor het bochtenwerk van de machine. Een belangrijk punt van ontwerpoverleg was ook de grootte van de duikwandopening waardoor het mengsel van bentoniet en te verwijderen grond wordt afgevoerd. De aanvankelijk vastgestelde en gefabriceerde grootte leek bij nader inzien te ruim bemeten. Vervolgens is het gat aanzienlijk verkleind. In de praktijk van het boren bleken de nieuwe afmetingen nog niet optimaal te zijn. De juiste afmetingen in relatie tot de grondsoort blijken moeilijk vast te stellen. Tijdens het boren deden zich regelmatig verstoppingen voor ter plaatse van het rooster voor de zuigopening. Deze verstoppingen namen dusdanige vormen aan dat de beweegbare bentoniet spuitkoppen voor het rooster vastliepen op de verstoppingen. Duikers moesten in deze situaties onder druk naar voren om de verstoppingen te verhelpen. Dit aspect zal in de toekomst meer aandacht moeten krijgen. Bijvoorbeeld een grotere bentoniet spoelcapaciteit eventueel gecombineerd met extra mechanische menging van de af te voeren slurry. Op een gegeven moment deed zich een storing voor in de besturingscomputer van de TBM. Na reparatie van de computerstoring, werd de TBM tijdens de reset procedure door de gronden waterdruk onbedoeld naar achteren gedrukt. Dit heeft geleid tot een fundamentele aanpassing in het hydraulisch besturingsschema van de machine. 3-12

De groutleidingen zijn een grote bron van zorg gebleken ten gevolge van de vele verstoppingen. Een oplossing voor dit probleem is nog niet gevonden.

3-13

3.

UITVOERING

3.1

Bouw TBM

De TBM is in Duitsland gebouwd bij Herrenknecht. De ruwbouw van het schild geschiedde in onderaanneming bij Sotralentz, in Frankrijk. De volgwagens zijn in onderaanneming bij een fabriek in Dresden gebouwd. De (op)bouw is door de hoofdaannemer en opdrachtgever op de voet gevolgd. Namens RWS waren een werktuigbouwkundig ontwerper en toezichthouder en een tunnelbouwkundig ontwerper aanwezig. De samenstelling van dit RWS-team was zodanig dat de integratie van de civiele en werktuigbouwe kennis optimaal was. Elke 4 weken werd een bezoek gebracht aan de fabrikant. Tijdens dit bezoek zijn ontwerpaspecten besproken en de voortgang met eigen ogen aanschouwd, voor zover mogelijk. Omdat het hier een 'hulpconstructie' betrof, die in principe onder verantwoording van de aannemer viel, is niet diep ingegaan in gebruikte materialen/vastlegging keuringsgegevens (kwaliteitsborging). Wel is getracht zoveel mogelijk informatie te vergaren in verband met kennisverwerving rond dit voor RWS onbekende fenomeen. Als afsluiting is de machine gezamenlijk afgenomen op basis van een door de fabrikant opgesteld afname-protocol. Hiervoor is de machine door een onathankelijke instantie gekeurd (TüV) in verband met het CE keurmerk op de machine en het feit dat het een 'toestel onder druk' was. Naast uitvoerige testen van de hijsvoorzieningen door TüV zijn ook de berekeningen/ tekeningen gecontroleerd. Een aantal essentiële zaken konden pas op de bouwplaats worden getest.

3.2

Aanvoer/opbouw TBM

Na afname in de fabriek is de machine in grote onderdelen gedemonteerd. Alles is in een binnenvaartschip vervoerd naar de noordelijke bouwplaats. Er is tijdelijk gebruik gemaakt van de loswal bij het bouwdok Barendrecht. Over de weg, met zwaar/speciaal transport, zijn de onderdelen naar de bouwplaats vervoerd. Dit was in handen van Van Seumeren en is 's nachts gebeurd. Om de onderdelen van de boorkop en het schild in de schacht te kunnen laten zakken, is een zogenoemde 'superlift'-kraan opgesteld. Om overbelasting op de combiwand te vermijden, zijn palen geheid onder de stempelpunten van de kraan. Het schild is op een schildzadel neergelaten. Zo had de boorkop de juiste hoogte/stand om te kunnen boren. Dit zadel stond voor de brilring opgesteld. De brilring was voorzien van een rubberen vaste en een opblaasbare afdichting om lekkage van water langs de buitenzijde van het schild tegen te gaan. De volgwagens zijn één voor één in de betonnen bak van de toerit opgebouwd, waarna ze door middel van een hulpconstructie en een liermechanisme naar de schacht zijn afgelaten. De hulpconstructie bestond uit tankrollen waarop de volgwagen stond. Deze tankrollen reden in smalle U-profielen die op een met rijplaten afgedekt zandbed lagen. Dit zandbed was nodig om het wegniveau van de betonnen bak en toerit gelijk te maken. Door de grote massa van de volgwagens, die op relatief kleine tankrollen werd overgedragen, werd het U-profiel 3-14

rondgewalst zodat het omhoog ging staan. Hierdoor verliep het opbouwproces van de TBMtrailers moeizaam. Achter de boorkop was een speciale hulp constructie gemaakt waar de wielen van de volgwagens op steunden, alsof ze al in de tunnel reden. Dit was nodig om te kunnen starten met boren, bij gebrek aan gerede tunnel. Na opbouw is de TBM wederom getest door TeH en RWS. Wat opviel was de hoeveelheid aanpassingen die door Herrenknecht nog werd aangebracht tijdens de opbouwfase; bijvoorbeeld de overgangsconstructie van volgwagen naar rails.

3.3

Start boren

Bij gebrek aan een tunnelring zet de TBM zich tijdens de start van het boorproces zich af tegen een afzetframe. Na 1,5 meter voortgang wordt de eerste blindring geplaatst tegen het afzetframe. Vervolgens wordt na ieder 1,5 meter een blindring geplaatst tot aan het dichtblok. De blindringen zijn na afloop verwijderd. De eerste meters schoof de TBM door de brilring over het schildzadel naar voren richting het dichtblok. Bij het werkelijke boren in het dichtblok is als steunvloeistof water gebruikt en stond de oversnijder 10 mm uit. Er ontstond lekkage langs het schild, waardoor in het diepste gedeelte van de schachtvloer water kwam te staan. Door het waterverlies uit de graafkamer was de boordruk lastig te handhaven. Voor passage van het (lekkende) dubbellippige dichtingsprofiel tussen brilring en schildmantel dient de waterkering te worden overgenomen door een opblaasprofiel met als ruggesteun houtwol en stalen plaatjes. Nadat deze dichting was aangebracht bleef de lekkage beperkt. Voor de start van het boorproces in de zuidschacht is het dubbellippige dichtingsprofiel vervangen door een langer enkelvoudig rubberprofiel (type Sydney). Dit heeft tot kleine, goed beheersbare lekkages geleid tijdens de start. Op de noordoever gaf het trekken van de damwanden van het dichtblok de nodige problemen. Het bleek dat deze damwanden zeer moeilijk tot niet trekbaar waren. Twee damwanden van de kopwand waren niet trekbaar en zijn in een geheide kuip onder water afgebrand op het niveau van ca. 1 m onder onderkant boortunnel. De oorzaak hiervan lag in de grotere kleef dan verwacht ter plaatse van de laag van Kedichem.

3.4

Lekkage staart dichting TBM

3.4.1

Inleiding

Op 28 mei '97 is tijdens het boren een tiental kubieke meters water en grond door de staartdichting van de TBM de tunnel ingestroomd. Direct is de nooddichting opgeblazen, waardoor de lekkage werd gestopt. Vervolgens is de staartdichting gedurende 3 maanden vervangen. Bij het herstel van de waterkering van de TBM-staart is er voor gekozen om een extra staartdichting van staalvezelborstels in de TBM in te bouwen. De afwegingen die tot deze keuze hebben geleid zijn in dit hoofdstuk beschreven.

3-15

3.4.2 Maatregelen Nadat er lekkage bij de staartdichting van de TBM was opgetreden deden zich bij de te nemen maatregelen de volgende situaties voor: Situatie 1: Stabiliseren situatie De uitgangspositie, een stabiele situatie waarbij de noodafdichting niet verder kon worden geboord.

(ND) was opgeblazen en er

Situatie 2: Wegboren uit verstoord gebied aanbrengen van een houten bekisting aan de binnenzijde van de TBM-omtrek (aan de kopse kant van de tunnelring) in combinatie met een zandvangconstructie van schuimrubberdelen; aflaten van de ND en boren uit het verstoorde grondgebied; opblazen van de ND na een boorgang en verwijderen van de bekistingsschotten voor de inbouw van de betonnen tunnelring. Situatie 3: Onderzoek Na het boren van 1 ring kwam de TBM uit het verstoorde gebied. Op de vijzels zijn verlengstukken geplaatst om een grotere slag te kunnen maken en het SI afdichtingsprofiel dichter te kunnen benaderen voor inspectie. Tijdens het boren zoals beschreven in situatie 2, bleek dat de ND lucht lekte. Er moest lucht worden toegevoerd om de ND op druk te houden. Na de boorgang is er met TACS geinjecteerd en is de ND afgelaten. Nadat was gebleken dat er geen lekkage optrad is de houten bekisting verwijderd ten behoeve van inspectie van het profiel. Dit vertoonde "buikjes". Op 11 uur was er een bout afgebroken van het profiel en lag dit op de rug van het segment. Na situatie 3 waren de omstandigheden als volgt: geringe waterlekkage tijdens boren geen lekkage tijdens stilstand een lekke ND een afgebroken S I-bout op 11 uur en ter plaatse een buik in het SI profiel die rust op de rug van het betonsegment 3.4.3 Mogelijke oplossingen Vanuit situatie 3 bestaan er in grote lijnen 3 varianten voor herstel van de waterkering van de TBM, namelijk: Variant 1: Uitbouw ND, inbouw staalborstelafdichting (frezen van groef in omtrek van binnenzijde stalen schild en vetinjectie kanalen), vetinjectie van monitoringssysteem, maken van injectiegaten in segmenten ten behoeve van groutproces door segmenten. Met behulp van de onder druk staande 2 vetkamers tussen de 2 borstelrijen en het SI-profiel kan de waterdruk worden opgenomen. Variant 2:

3-16

Herstel ND, boren met houten kist stalen kist Variant 3:

+

injectie door segmenten, inbouw stalen kist, boren met

Aanbrengen versterkte ND die regelmatig kan worden opgeblazen, boren met houten kist + injectie door segmenten, na 2 weken vertrouwen in SJ + injectie en verder boren zonder kist. 3.4.4

Afweging oplossingen

De borsteloplossing bleek uiteindelijk het laagste risico op te leveren. De geschatte tijdsduur van variant 3 was weliswaar 3 weken korter dan de overige varianten, maar het risico op tijdoverschrijding was veel groter. In geval van variant I wordt een geheel nieuwe dichting aangebracht en is het risico van het aftrekken van een deel van het S I-profiel kleiner. Indien een SI-deel wordt afgetrokken bij de varianten is het gevolg dat er voor de varianten 2 en 3 geen stabiele situatie kan worden bereikt zonder het treffen van ingrijpende maatregelen zoals bijvoorbeeld vriezen in combinatie met het ter plaatse weghalen van de segmenten. Om deze redenen is de keuze gevallen op variant I: herstel van de waterkering van de TBMstaart door inbouw van een borsteldichting. 3.4.5 Gevolgen boorproces Door het toepassen van de staalborsteldichting werd de luchtmaat verkleind tot 30 mm. Dit betekende dat de ruimte voor het inbouwen van de segmenten kleiner werd, waardoor de ringbouw met meer aandacht diende te geschieden. Doordat het S I-profiel een functie behield in de staartafdichting van de TBM diende te worden voorkomen dat het profiel verder beschadigde. Om deze reden werd besloten de groutinjectie niet meer door de schildmantel te injecteren maar door de segmenten. Hiervoor moesten in de segmenten injectieopeningen worden geboord die waterdicht waren in bouwen gebruiksfase. Bij de betonfabriek zijn gaten in de segmenten geboord. In deze gaten is een gasbuis ingebracht die verbonden werd met het beton door een speciale gietmortel. In de gasbuis bevond zich een terugslagklep. De gasbuis werd tenslotte afgedicht met een schroefdop.

3.5

Schade aan Iiuing

Tijdens de start van het boren ontstond er schade aan de segmenten. Deze schade bleek niet incidenteel maar structureel. Regelmatig ontstond er schade ter plekke van de nokverbindingen tussen de ringen en naast de sluitsteen. De schade was zodanig dat de duurzaamheid van de tunnel in het gedrang kwam. In bouwteamverband is getracht de oorzaken van de schades te achterhalen. Tevens is een schadecommissie opgericht die parallel aan het bouwteam werkte. Analyse van de boorprocesdata, het verrichten van metingen en het zorgvuldig inbouwen van de segmenten heeft ertoe geleid dat de schade in de loop van het boorproces minder werd maar niet volledig verdween. In het laatste deel van de eerste boorgang ontstond er ondanks alles weer teveel schade aan de lining. Voor het boorproces van de tweede buis is een aantal aanpassingen aan het ontwerp ingevoerd, namelijk: De nokken zijn verkleind zodat de ringbouwers meer vrijheid hadden bij het inbouwen en de ring tijdens belastingen uit het boorproces meer ruimte had om te vervormen. Het doel hiervan was de inbouw spanningen te verkleinen. 3-17

De bochtstralen van 450 meter in het boortracé bij de startschacht en de ontvangstschacht zijn vergroot naar 700 meter. Juist ter plekke van de geringe bochtstralen is er veel schade opgetreden en was het lastig de segmenten de TBM te laten volgen gedurende het boorproces. De staartdichting van de TBM is zodanig hersteld dat het groutinjectieproces weer door de schildmantel plaats kon vinden in plaats van door de segmenten. Op vele plaatsen in de eerste tunnelbuis zijn namelijk, ondanks de genomen maatregelen (zie 2.5.6), lekkages/vochtplekken eerste ter plekke van de injectiepunten door de segmenten. De genomen maatregelen voor de tweede buis resulteerden in aanzienlijk minder schades en lekkages. In bijlage 1 is een overzicht gegeven van het aantal schaden in de eerste en tweede tunnelbuis.

3.6

Boorfrontinstabiliteit

3.6.1

Inleiding

Tijdens het boren van de eerste tunnelbuis trad in de nacht van 27 op 28 augustus 1997 een instabiliteit van het boorfront op die heeft geleid tot een vertraging van 1 maand. Tijdens deze maand stilstand zijn verschillende analyses, acties en beslissingen genomen om het boorproces weer op gang te brengen. Hierbij zijn 2 paden bewandeld namelijk een uitvoeringspad en een ontwerppad. Het uitvoeringspad bestond uit het bedenken van maatregelen die direct zonder hoge kosten konden worden uitgevoerd. Het ontwerppad bestond uit het bedenken van grondverbeteringsmethoden die niet direct en met hoge kosten dienden te worden uitgevoerd. Voor het bewandelen van de paden was een commissie benoemd. Voordat voor een dure oplossing van het ontwerppad moest worden gekozen werd er via het uitvoeringspad succes geboekt. Op 25 september 1997 is het boorproces herstart. Hierna zijn in het verdere boortracé van de Ie tunnelbuis plaatselijk maatregelen genomen ter beperking van het risico op een boorfrontinstabiliteit. De beschrijving van het incident, de genomen acties via het uitvoeringspad en de risicobeperkende maatregelen voor de Ie en 2e-tunnelbuis zijn vastgelegd in dit hoofdstuk.

3.6.2

Beschrijving gebeurtenissen

Op 28 augustus is 's nachts na het boren van ring 351 een boorfrontinstabiliteit opgetreden. Men wilde starten met het inbouwen van ring 350 en het verlengen van de bentonietpijpen toen het bentonietniveau daalde. Volgens de procedure is er bentoniet bijgepompt. Nadat de bentonietvoorraad was verbruikt, is er vervolgens water en lucht naar het front gepompt. Omdat de minimale druk benodigd voor een horizontaal evenwicht aanwezig was heeft dit langere tijd geduurd. Vanwege het feit dat verder boren niet mogelijk bleek en het uitzicht op vertikaal evenwicht onhaalbaar bleek, is de water- en luchttoevoer tenslotte gestopt en is het front horizontaal ook bezweken.

Herstel stabiliteit Na het stopzetten van de water- en luchttoevoer zijn er verschillende acties uitgevoerd om de ernst van de calamiteit vast te stellen en de boorfrontstabiliteit te herstellen. 3-18

Bij peilingen van de rivierbodem werd een cirkelvormig gat met een diameter van 6 meter en een diepte van 2 meter geconstateerd. Achteraf hebben duikers deze constatering bevestigd. Sonderingen rond de tunnelboormachine (TBM) toonden aan dat op een afstand van 6 meter de grond niet/nauwelijks meer was verstoord. Er is direct een commissie samengesteld om een oplossing voor deze situatie te bedenken. De commissie heeft 3 hoofdvarianten bestudeerd, namelijk: de nulvariant, de bouwkuipvariant en de vrieslichaamvarianten. De nulvariant heeft uiteindelijk de oplossing gebracht. Deze bestond uit (kosten)beperkte maatregelen vanuit de TBM en vanaf de rivier. Globaal zijn de volgende maatregelen uitgevoerd: het persen van een dikke bentonietspoeling via de graafkamer in de grond. Dit had geen/nauwelijks drukverhoging tot gevolg; het uitgraven van het gat in de rivier en vullen met zand en zwelkorrels van klei; het opnieuw persen van dikke bentonietspoeling. Dit gaf slechts tijdelijk een verhoogde druk; het terugtrekken van steunplaten. De steunplaten waren uitgezet en deze blokkeerden het snijrad. Na 3 weken spoelen vanuit de werkkamer is het gelukt de steunplaten voldoende ver terug te trekken; het draaien van het snij rad op 24 september. Tijdens deze actie is tevens het schild 20 cm naar voren geschoven en het snijrad naar binnen; het inpersen van dikke bentonietspoeling. Dit gaf uiteindelijk nauwelijks een overdruk ten opzichte van de waterdruk; herstarten van het boorproces op 25 september. Na 30 cm boren was er voldoende overdruk voor een regulier boorproces.

3.6.3

Genomen maatregelen

Na het incident is voor het voltooien van de eerste tunnelbuis een aantal maatregelen genomen. De belangrijkste zijn: het vergroten van de minimale dekking van 8,5 meter met 2 meter zand boren met een zo gering mogelijke steundruk waarbij risico op onderschrijden van de minimale steundruk aanvaardbaar is; het op voorraad hebben van een dikke bentonietspoeling; het opnieuw uitvoeren van bodemhistorisch onderzoek.

3.6.4

Oorzaak

Een eenduidige oorzaak is niet aan te wijzen. Vermoedelijk heeft een verstoring in de grond in combinatie met een vrij hoge boordruk de inleiding gegeven tot de instabiliteit. De verstoring van de grond kan zijn veroorzaakt door een ankerpaal die is gebruikt tijdens de uitvoering van de eerste Heinenoordtunnel. De toegepaste boord ruk was hoger dan volgens de conventionele berekeningsmethode is toegestaan. De conventionele methode gaat uit van een rechte kolom grond als bovenbelasting en geen overdracht van druk in grond via wrijving en of uitbreeklichamen. De reden om met hogere drukken te boren was de te kleine marge tussen de minimale steundruk (volgend uit horizontaal grondevenwicht) en de maximale steundruk (volgend uit

3-19

vertikaal grondevenwicht) . De beschikbare marge was te klein om tijdens het boorproces te handhaven. Dit gaf een onveilige situatie bij het onderschrijden van minimale steundruk. Vanwege het toegepaste conservatieve rekenmodel voor de maximale druk is ervoor gekozen deze druk te verhogen. 3.6.5

Maatregelen tweede tunnelbuis

3.6.6 Algemeen Naar aanleiding van de instabiliteit van het boorfront is onderzocht of er aanvullende maatregelen mogelijk zijn om de kans op een soortgelijke gebeurtenis in het vervolgtraject te verkleinen. Navolgend wordt een overzicht gegeven van de onderzochte mogelijkheden en de wijze waarop deze zijn toegepast.

3. 6. 7

Steundrukken De druk in de steunvloeistof dient te worden beheerst tussen een minimum en maximum waarde. Het boorfront zal instabiel worden als de druk lager wordt dan het minimum, dat wordt bepaald door de waterdruk en de horizontale korreldruk. Er kan een bentoniet blow-out ontstaan indien de druk in de bentoniet groter is dan het maximum. Het maximum wordt bepaald door het gedrag van de grond boven de TBM. De speelruimte tussen de minimum en maximum druk dient zo groot te zijn dat variaties in bentonietniveau in de werkkamer, luchtdruk in de werkkamer en dichtheden van de vloeistof in werken graafkamer kunnen worden opgevangen. Voor een minimum marge wordt 0,4 à 0,5 bar aangehouden. In gebieden langs het tracé met een beperkte dekking was het moeilijk om op basis van de oorspronkelijke ontwerp regels deze marge te realiseren. Om de kans op het onderschrijden van het minimum te verkleinen is de maximumdruk vergroot. Dit betekent dat de bentonietdruk aan de bovenzijde van het front wordt gelimiteerd tot de verticale grondspanning . Dit is acceptabel omdat de berekeningsmethode ten aanzien van het mechanisme bentoniet blow-out conservatief is. Verzwakkingen in de ondergrond die piping tot gevolg kunnen hebben worden niet meegenomen in de beschouwing ten aanzien van de te hanteren steundruk. Deze filosofie is behoudens het eerste deel van de eerste buis consequent toegepast en zal ook voor de tweede buis worden toegepast. 3.6.8 Ondergrond De gelaagdheid en de eigenschappen van de ondergrond zijn bepalend voor de belasting van de grond op het boorfront. Deze behandeling in combinatie met de diepteligging en de variaties in waterdruk, leveren de minimale en maximale steundrukken. Het beschikbare grondonderzoek is voldoende gedetailleerd voor de bepaling van de te hanteren steundrukken. Het aanvullende grondonderzoek na het incident geeft als resultaat dat het verstoorde gebied rond de TMB gering is en er derhalve voor de tweede buis van het oorspronkelijk grondonderzoek kan worden uitgegaan. Het grondonderzoek levert echter alleen gegevens ten aanzien van de globale en locale stabiliteit van het boorfront en het globale gedrag van de grond boven de TBM. Locale verzwakkingen, die piping of soortelijke verschijnselen kunnen initiëren, kunnen niet met het uitgevoerde grondonderzoek worden vastgesteld. 3-20

Door middel van een historisch grondonderzoek is tijdens de ontwerpfase vastgesteld dat er geen obstakels in de ondergrond te verwachten waren. Verder onderzoek heeft aangetoond dat bij de bouw van de Eerste Heinenoordtunnel gebruik is gemaakt van patent-ankers welke zijn getrokken. De exacte positie van deze ankers is echter niet vast te stellen. Deze locale verstoringen van de ondergrond kunnen piping initiëren. Een onderzoek naar de stand der techniek heeft geen geschikte detectiemethoden opgeleverd voor het vaststellen van locale verzwakkingen.

3.6.9

Dekking

Een maatregel om de marge tussen minimale en maximale steundruk te vergroten en de gevoeligheid voor locale verzwakkingen te verkleinen is het vergroten van de dekking op de tunnel. Hiertoe bestaan in principe twee mogelijkheden: diepteligging van de tunnel vergroten of aanbrengen van een tijdelijke bovenbelasting. Het vergroten van de diepteligging van de tunnel betekent een aanpassing van het alignement en is derhalve niet acceptabel. Het aanbrengen van een tijdelijke bovenbelasting in de vorm van 2 meter zand ter plaatse van de meest kritische passages in de rivier levert een verruiming van de marge tussen minimale en maximale steundruk op van 0,11 bar. Dit is ten opzichte van de minimum marge van 0,2 à 0,3 bar significant. Het is echter geen afdoende maatregel tegen locale verzwakkingen in de ondergrond. Voor de tweede tunnelbuis is de dekking op de tunnel niet verder vergroot.

3.6.10

Uitvoering

Het voorkomen van een instabiliteit van het boorfont door middel van aanpassing van de TBM was beperkt mogelijk. Het verkleven van de drukmeter in de graafkamer is beperkt door het aanbrengen van een spoelinrichting op de meter. Het gebruik van steunplaten kan in bepaalde gevallen bij de beschreven instabiliteit nuttig zijn. Indien er materiaal achter de steunplaten komt zal dit moeten worden weggespoeld om deze te kunnen terugtrekken. Er zijn extra openingen in de duikwand aangebracht om dit mogelijk te maken. Als wordt geconstateerd dat er bentoniet voor het front verdwijnt, zal moeten worden geprobeerd het "gat" te dichten door middel van dikke bentoniet. Hiervan is, na het incident, circa 100 m' in het bekken onder de scheidingsinstallatie in voorraad gehouden om in geval van calamiteiten te kunnen gebruiken. Richtlijnen die aangeven hoe moet worden gehandeld in het geval van een incident zijn beschreven in een projectwerkinstructie. De essentie van het handelen tijdens een blow-out is handhaving van de stabiliteit van het boorfront en het in ongestoorde grond komen door verder te boren. De instructie is voor het verdere boorproces nader gedetailleerd

3.6.11

Conclusies

De instabiliteit van het boorfront is vermoedelijk veroorzaakt door een locale verstoring van de grond. De kans bestaat dat tijdens het boren van de tweede buis weer een soortgelijke verzwakking wordt getroffen.

3-21

Het was niet mogelijk om door een uitgebreider historisch bodemonderzoek meer zekerheid te krijgen over de locatie van mogelijke bodemverstoringen (ankers, spudpalen, etc.). De bekende bodemverkenningstechnieken, waren niet in staat om de plaats en aard van een verstoring vast te stellen. Het aanbrengen van een extra dekking werkt positief, maar is niet afdoende om in een vergelijkbare situatie een instabiliteit te voorkomen. De maatregelen die bij het boren van de tweede tunnelbuis zijn genomen om het risico op een boorfrontinstabiliteit te verkleinen zijn: het in reserve hebben van dikke bentoniet; extra spoelmogelijkheden in de drukwand van de TBM; een meer gedetailleerde projectwerkinstructie . 3.7

Ontvangstschacht

3.7.1

Ontvangst TEM

zuid

Op 11 november 1997 boorde de TBM zich in het dichtblok op de zuidoever . Om tot het einde tegendruk te kunnen geven aan de TBM was een drukdeksel tegen de mantelring gebouwd. Hierdoor ontstond een ruimte die met bentoniet/water gevuld kon worden. De TBM boorde tot ca. 30 cm van het drukdeksel. Om de laatste ringen te kunnen plaatsen, moest de TBM verder naar voren worden geschoven. Daartoe is een zgn. verplaatsbaar schildzadel gemaakt dat, na verwijdering van het drukdeksel, vóór de tunnel werd opgesteld. Hierdoor was het mogelijk om de TBM verder naar voren te schuiven over het frame en de tunnel verder af te bouwen. Om de TBM te ondersteunen in de mantelring was vooraf ook een laag dichtblok-mengsel in de mantelring gestort, waar de TBM doorheen boorde. Bij het verlaten van deze ondersteuning 'viel' de TBM als het ware op het schildzadel. Hierbij is het rubber staartafdichtingsprofiel (S I-profiel) enigszins beschadigd, en mogelijk ook een aantal stalen borstels van de borstelafdichting, die tijdens de lekkage van het SI-profiel in situ is ingebouwd. De laatst gebouwde ring, die zich nog in het schild van de TBM bevond, en nodig was om de TBM voorbij de laatste definitieve tunnelring te kunnen schuiven, is later weer uitgebouwd. Hierbij zijn een aantal borstels beschadigd. De TBM is, liggend op het schildzadel op het lage gedeelte van de schachtvloer , door middel van luchtkussens (hoovercraft-werking) en lieren omgetrokken naar de startpositie voor de tweede buis. Om de bijbehorende volgwagens te kunnen keren is gebruik gemaakt van een helling baan. Dit stalen frame was opgesteld op het vloergedeelte van de hoge schacht. De volgwagens werden één voor één op de hellingbaan getrokken. Als de volgwagen goed stond werd deze ook weer door middel van luchtkussens en lieren naar de nieuwe startpositie getrokken. Omdat de schacht het niet toeliet om de TBM compleet met de 3 volgwagens op te stellen voor het boren van buis 2, werd begonnen met de TBM en 1 volgwagen. De verbindingen naar de andere volgwagens werden met verlengslangen en leidingen gemaakt. Nadat de TBM een deel van de tweede buis had geboord, was er weer voldoende plaats in de schacht voor het aankoppelen van de tweede volgwagen achter de TBM. De derde volgwagen is op gelijke wijze aangekoppeld. 3-22

In de periode dat de TBM en de eerste volgwagen gedraaid werden, is alles schoongemaakt isgroot onderhoud aan zowel de machine als de randapparatuur gepleegd. Dit heeft enige tijd in beslag genomen in verband met de verzekeringskwestie rond staartafdichting en het feit dat niet alle onderdelen op tijd op de bouwplaats waren. KEBOMA heeft de kranen (incl. segmentkraan op maaiveld) wederom gekeurd. Voor kranen in de TBM geldt dat deze nog onder CE-keur vielen, zodat keuring niet nodig was de afloop van de termijn.

3.7.2

en de de tot

Uitgevoerd TBM-onderhoud

In deze paragraaf opgenomen:

worden verwijzingen

gegeven

naar de figuren

die in bijlage 2 zijn

Staartafdichting (figuur 1) Naar aanleiding van de lekkage van de staartdichting, is deze na het draaien van de TBM geïnspecteerd. Aan de inspectie konden geen harde conclusies worden verbonden. De oorzaak hiervan was: er kon niet worden gerefereerd naar de situatie ten tijde van de lekkage, omdat er na het incident nog ca. 450 meter met het profiel is geboord; de ontstane schade aan de staartdichting door de effecten van het injectiemiddel tegen de lekkage bij de laatste definitieve ring, het uitbouwen van de laatst gebouwde ring en het weghakken van de overtollige mortel zijn niet te achterhalen; Het gehele SI profiel en de stalen borstelafdichting zijn vervangen. De reden hiervan is risicobeperking en het feit dat er mortel en injectiemateriaal in de borstels waren gedrongen. Bij de inbouw van de S I-delen zijn geen kleine rubber segmenten gebruikt, alleen elementen met minimaal 4 boutgaten. Bij de TBM-injectiepunten is het rubber ondersteund door een extra aangelast stripje metaal om vervorming van het S I-profiel te voorkomen. Twee vetleidingenvan de staartdichting zijn vernieuwd. Snij rad (figuur 2,3,4) Alle beitels zijn vervangen. Het 'zachte' staal van de body van de beitels was bij de oversnijders behoorlijk ver afgesleten. De oversnijder had nu een schuin aflopende punt in plaats van een rechthoek. De slijtage bij de rest van de beitels viel wel mee, alleen tussen de ingezette punten en achter de snijbits was een geringe afname van body materiaal zichtbaar. Achter de snijbits was het opgelaste slijtvaste materiaal dus ook verdwenen. Onder de snijbits was het opgelaste materiaal nog wel aanwezig. Er moet wel rekening worden gehouden met het feit dat een aantal slijtagepunten al in de eerste meters gevormd zijn, als gevolg van inslijtverschijnselen. Er zijn geen gegevens over het tijdstip waarop de slijtvaste laag is verdwenen en hoe lang met het 'zachte' basismateriaal is geboord. De kopse kant van de 3 snij-armen zonder oversnijder was ca. 4 cm. korter geworden door waarschijnlijk het boren met het rad binnen het schild. Hierdoor kon zich een vrij stevige schil van grond tussen het schild en de kopse kant van de armen vormen. Van de slijtplaten aan de zijkant van de arm aan het eind van de arm, was eveneens 4 cm afgesleten. Voor het boren van de tweede buis is zowel aan de kopse kant als de zijkant van de armen een slijtplaat gemonteerd. 3-23

Snijradaandrijving (figuur 5) De afdichting is nagezien. Er was nagenoeg geen slijtage, maar de slijtagering is toch ca. 1 cm verschoven met behulp van de afdrukbouten in de aandrukring. De tandwielen zijn geïnspecteerd, maar er is niets opgevallen. De smeerolie is ververst. Slurry-zuigmond/bentoniet spuitmonden Aan de inlaat van de slurry-zuigmond was nauwelijks slijtage zichtbaar. De doorvoer door de drukwand, waar ook het bewegingsmechanisme van de zuigmond is gemonteerd, is nagezien in verband met lekkage. Van de bentoniet spuitmonden zijn de draaipunten (rubber compensatoren) vervangen in verband met slijtage aan de binnenzijde. Ook de draaipunten van de cilinders die de zuigmonden bewegen zijn vervangen, wegens slijtageverschijnselen. Steunplaten Om ongewenst gebruik van de steunplaten te voorkomen zijn extra afsluiters in het hydrauliek-systeem geplaatst. Er is daardoor een extra handeling nodig om de platen te kunnen gebruiken. Om overmatige slijtage op de bevestigingspunten van de cilinders aan de steunplaten tegen te gaan zijn deze voorzien van een extra staalplaat je. Mortelinjectie (figuur 1 en 7) De TBMI's zijn alle uitgeboord en weer gangbaar gemaakt (behalve die op 6.00 uur, nr. 4). Voor het boren van de tweede buis is gebruik gemaakt van punt 1,2 en 6 (bovenste 3, tussen 9 en 3 uur). De uitstroomopeningen zijn, mede in verband met de SI problematiek, zodanig aangepast dat deze iets naar buiten zijn gericht. Opvallend was dat de mortel zich als jaarringen van een boom afzet in de lisenen als gevolg van de stops in het boorproces. Hierdoor neemt de doorstroomopening af en zullen na verloop van tijd meer verstoppingen op (kunnen) treden. Erector Het vet in de aandrijvingsvertanding is vervangen, er was mortel in gekomen. De vacuümpomp heeft nieuwe lamellen gekregen, en de sensoren ten behoeve van de signalering van voldoende vacuüm zijn vervangen door minder vuilgevoelige sensoren. De rubbers van de vacuümplaat zijn vervangen en de nokken rechtgezet.De "Samson-anlage", ten behoeve van het luchtmembraan tussen het duiken drukschot, is door de leverancier nagezien. Volgwagen 1 De loop/geleide-wielen in het frame van volgwagen 1, waaraan de kabelomloopschijven ten behoeve van de voortbeweging van de schuiftafel zijn gemonteerd, zijn vervangen. De kabels van de segmentkraan, waaraan de vacuumplaat hangt, zijn vervangen. Er was een indicatie dat deze niet meer 100% betrouwbaar was. Ook is van de vacuümplaat het afdichtingsrubber vervangen. 3-24

Alle olie is gespoeld/gereinigd/bijgevuld en de filters zijn vervangen. De lekkage bij de justeerinrichting (juk) van de afdrukcilinders is verholpen door andere koppelingen toe te passen. Volgwagen 2 (figuur 6) De waaier en slijtplaat van de slurrypomp zijn vervangen. Er was enige slijtage zichtbaar, waardoor de pomp onvoldoende opbrengst kon leveren. De mortelpompen zijn gereviseerd. Dit houdt met name in het vervangen van zuigers/kleppen en afdichtingsringen. Volgwagen 3 De prop (rohrmolch) voor de tijdelijke afsluiting van de slurry- en bentonietleiding is voorzien van nieuwafdichtingsrubber. De sleeprail, de overgang van spoor naar volgwagen, is nagezien en waar nodig aangepast (opgelast) .

RANDAPPARATUUR Scheidings- Installatie De zeven van de Ie scheidingstrap zijn vervangen (zelfde maten). De verdeelpot onder de 2e cycloon is terug geweest naar fabrikant Schauenburg omdat de rubber voering was versleten/losgelaten. Hierdoor waren rubber deeltjes in de cycloon terecht gekomen. De cyclonen van de 2e trap zijn vervangen. De bentoniet-aanmaakpomp. onder de bentonietsilo, is vervangen. Lucht -/ elektriciteitsvoorziening Indien nodig zijn de filters vervangen, olie bijgevuld, kleppen gesteld, etc. Trein Een segmentwagon is geknikt bij de overgang van schacht naar de volgwagen. Hierbij is de elektromotor beschadigd. De segmentwagon wordt gerepareerd. De remmen zijn vervangen, maar dit blijft een doorlopende actie. Van de mortelcontainers zijn de lagers van het roerwerk vervangen omdat de mortel door de afdichting was gedrongen. Leidingwerk De bentoniet- en slurry-leidingen in de reeds geboorde tunnelbuis blijven liggen. Daarom zijn ze 180 gedraaid, en is de eerste 300 meter van de slurry-leiding vernieuwd. De leidingen ten behoeve van de watervoorziening zijn omgelegd naar locatie zuid. Daar wordt ook het water uit de Oude Maas onttrokken. In schacht Zuid is nog een extra slurrypomp (boosterpomp ) geplaatst om de vervuilde bentoniet (slurry) via de leidingen door de eerste tunnelbuis naar de scheidingsinstallatie af te kunnen pompen. 0

3-25

3.8

Ontvangst schacht noord

3.8.1 Ontvangst en demontage TBM Op vrijdag 10 juli 1998 is de TBM door het dichtblok op de noordoever geboord. De ontvangstprocedure was nagenoeg gelijk aan die op Zuid. Gedurende het naar voren schuiven van de TBM, werd alvast begonnen met demontage van verschillende onderdelen, zoals het bentoniet/slurry-systeem in de schacht en tunnel. Nadat het schild van de TBM geheel op het schildzadellag, is het gereinigd en na demontage van het snij rad weer in 3 stukken uit de schacht getild. Dit werd bemoeilijkt door het stempelraam van de schacht. De volgwagens zijn één voor één op de hellingbaan getrokken. Na reiniging, gedeeltelijke demontage en het verwijderen van grote onderdelen, zijn de volgwagens uit de schacht getild. Op het maaiveld is alles verder gedemonteerd, gereinigd en gereed gemaakt voor transport. Tijdens demontage van de TBM is ook alle randapparatuur gedemonteerd en verwijderd. Eind week 36 zijn de onderdelen in een binnenschip geladen voor transport terug naar Herrenknecht. 3.8.2 Slijtage TBM De slijtagepunten aan het snij rad/tanden is vergelijkbaar met de situatie na de eerste buis, echter de mate van slijtage was minder. De oversnijders waren aanzienlijk minder gesleten dan na de 1e tunnelbuis en de snij rand van het schild was nog geheel intact. De uitstroomopeningen van de bentonietspoelmonden waren behoorlijk gesleten. Ook zijn de zijwanden van de "kooi" voor de slurry-afzuigopening in de duikwand plaatselijk erg dun als gevolg van slijtage door bentonietinspuiting. Dit is mede veroorzaakt door het feit dat de spoelmonden iets verbogen zijn tijdens boren. Aan het hoofdlager waren nagenoeg geen slijtagesporen waarneembaar. De borstelafdichting en het SI profiel zagen er nog goed uit, afgezien van enkele vervormingen die door de ontvangstprocedure zijn veroorzaakt. Er zijn geen opmerkelijke zaken waargenomen.

3.9

Voortgangssnelheid en logistiek

3.9.1 Voortgangssnelheid eerste boorgang In de overeenkomst is opgenomen dat de verwachte gemiddelde voortgangssnelheid 10 meter per etmaal zal bedragen. Dit gegeven dient als uitgangspunt voor de bonus/malus regeling. Er bleek geen eenduidige definitie voor start en eind boren te zijn, er is voor de bonus/malus regeling voor de definitie gekozen "Start boren: wanneer het dichtblok wordt aangeboord" en "Eind boren: plaatsen van de laatste ring". Er is een staat bijgehouden waarin met deze definitie de gemiddelde snelheid is berekend. Ook is een staat bijgehouden van het plaatsen van de ringen. Bij de bonus malus definitie is de voorgangssnelheid 7,55 meter/etmaal. Dit is exclusief de vertraging door de "Blow-out" en de staart problematiek. De voortgangssnelheid volgens de definitie plaatsen 1e t/m laatste ring levert 8,34 meter/etmaal op. 3-26

3.9.2

Voortgangssnelheidtweede boorgang

De voortgangssnelheid van de tweede buis is ook met de hiervoor bijgehouden en levert de volgende resultaten op: Bonus/malus methode : 9,01 meter/etmaal Plaatsen Ie t/m laatste ring : 9,66 meter/etmaal

3.9.3

vermelde

methoden

Logistiek eerste boorgang

De voortgangssnelheid van het boorproces is gering in vergelijking met de mogelijke theoretische prestaties van de TBM. In theorie is het mogelijk in 1 uur een ring te boren en te plaatsen. Bij een 24 urige werkdag betekent dat een voortgang van 36 meter per dag. Dit wordt bij geen enkel project gehaald, hetgeen onder andere te wijten is aan de logistieke aspecten van het boorproces. Het toezichthoudend personeel van de Bouwdienst heeft een groot aantal parameters tijdens het proces bijgehouden. Met behulp van deze gegevens zijn de stilstanden in beeld gebracht. De stilstanden zijn percentagegewijs uitgezet met als uitgangspunt dat de som van alle stilstanden 100 % is. Hieruit volgt het volgende overzicht: 38 % logistiek (o.a. wachten op segmenten en grout); 32 % groutproces; 24 % intern transport; 23 % spoor, treintje en wagons; 22 % kreislauf; 14 % hydrauliek en stroomvoorziening; 10 % beginfase boorproces ; 8% segmenten; 8% scheidingsinstallatie; 8% laser total station en computer-/communicatiesysteem; 8% lekkage staartafdichting ; 6% koelwater en perslucht; 15 % overig (zoals absenkung, werkzaamheden CaB).

3.9.4

Logistiek tweede boorgang

Ook voor de tweede buis zijn door het toezichthoudend personeel van de Bouwdienst een groot aantal parameters tijdens het proces bijgehouden. Bij de uitwerking van de gegevens is ervan uitgegaan dat "100 % de totale tijdsduur van het boorproces is". Er zijn drie onderverdelingen gemaakt, te weten de totale boorgang, de totale boorgang zonder de kedichern-klei en de boorgang in de Kedichem-laag. Hieruit volgen de volgende onderverdelingen: Totale boorgang: 34% boren; 21 % ringbouw; 5% TBM onderhoud; 4% leidingen verlengen; 3% stagnatie door grouttoevoer; 3-27

2% 1% 1% 1% 1% 17 %

voorbereiden boren; generatoren; reparatie TBM; stagnatie door segmententoevoer; rollend materieel/rails; overig en extra werkzaamheden in verband met de laag van Kedichem zoals extra pomp aansluiten en duikwerkzaamheden.

Totale boorgang zonder de kedichem-Iaag: 32% boren; 7% leidingen verlengen; 4% TBM onderhoud; 4% voorbereiden boren; 4% stagnatie door grouttoevoer; 4% stagnatie door segmententoevoer; 1% reparatie TBM; 1% hydrauliek; 1% laser; Boorgang in de Kedichem-Iaag: 38 % overig en extra werkzaamheden in verband met de laag van Kedichem zoals extra pomp aansluiten en duikwerkzaamheden; 29% boren; 9% ringbouw; 9% onbekend; 7% TBM onderhoud; 4% meer problemen tegelijk; 2% voorbereiden boren; stagnatie door grouttoevoer; 2% 1% generatoren; 1% leidingen verlengen; boorfront instabiel. 1% In bijlage 3 staan deze gegevens in tabelvorm vermeld.

3-28

4.

CONCLUSIES

Algemeen De THT is een succesvol proefproject geweest in zowel technisch als organisatorisch Het werken in bouwteamverband is door beide partijen positief ervaren.

opzicht.

Start en ontvangst boorproces Het maken van de TBM-doorvoer in de schachtwand met behulp van een dichtblok bestaande uit lage sterkte mortel, is een veilige en goede keuze gebleken. De afdichting tussen de brilring en de TBM met behulp van een rubberprofiel heeft tot lekkage van de boorspoeling geleid in schacht noord. Voor schacht zuid is het rubberprofiel aangepast met als gevolg beperkte lekkage. De start van het boorproces; opbouwen TBM, plaatsen blindringen en uitboren schacht, kostte relatief veel tijd en heeft voor korte boortunnels zoals de THT een grote invloed op de gemiddeld boorsnelheid. Hetzelfde geldt voor de ontvangst, boren door dichtblok, injecteren waterdichting rondom lining in dichtblok, ontvangst in drukpan, opvangen op schildzadel en keren van de TBM. Het keren van de TBM met behulp van luchtkussens en lieren is succesvol verlopen. Boorproces De snelheid van het boorproces wordt beperkt door de logistiek. Bij de THT gold dat er bij een optimaal boorproces 60% van de totale tijd werd geboord en ringbouw plaatsvond. 40 % van de tijd was er stilstand ten gevolge van logistieke aspecten. Het boren door de laag van Kedichem heeft verklevingsverschijnselen gegeven, hetgeen het boorproces vertraagde. Het toevoegen van polymeren om deze verkleving te verminderen heeft voor de THT geen positief resultaat gehad. In de eerste tunnelbuis is structurele betonschade en lekkage opgetreden, met name ter plaatse van de nokverbindingen en de sluitstenen. Na aanpassing van de nokgrootte en de minimale bochtstraal zijn voor de tweede tunnelbuis de schades verminderd. De aanpassing van de staartdichting van de TBM door het lekkage-incident heeft op het boorproces geen negatieve invloed gehad. De aangepaste groutwijze door de segmenten maakte het noodzakelijk reeds gestorte segmenten van injectieopeningen te voorzien. Deze injectieopeningen hebben tot lekkages/vochtplekken geleid. De grondgesteldheid bij projecten is te allen tijde een niet volledig bekend gegeven. Een graaffrontinstabiliteit is hierdoor niet altijd te voorkomen. Gedegen grondonderzoek is noodzakelijk, maar sluit verrassingen niet uit. De slijtage aan de TBM was bij de eerste boorgang groter dan bij de tweede boorgang, hetgeen voornamelijk te wijten was aan een lagere aangehouden boorsnelheid bij de tweede boorgang. De slijtagedelen betroffen voornamelijk de uiteinden van de graafspaken, de tanden op de uiteinden van graafspaken en de oversnijders.

3-29

Dataproces De informatie van de aannemer, toezichthouders en een online datasysteem zijn onmisbare gegevens voor het voeren van een goede directie van een boorproces. De data dienen te worden vastgelegd en geanalyseerd, zodat het toezicht met inzicht kan geschieden. De benodigde data en de wijze van vastleggen dienen vooraf te worden overeengekomen met de aannemer. Het dataverwerkingssysteem (hardware en software) dient door deskundigen te worden opgesteld. Voor de THT zijn door het vastleggen van het dataverwerkingssysteem in een laat stadium en een ondeskundige systeemopzet veel gegevens over de eerste tunnelbuis verloren gegaan. Door het aanstellen van een deskundig persoon en het aanpassen van de hard- en software is het dataverwerkingssysteem voor de tweede tunnelbuis wel succesvol verlopen.

3-30

BIJLAGE

SCHADEOVERZICHT

Omschrijving Schadetype BI B2 B3 B4

1

TUNNELBUIZEN

schade- en lekkagetypen

Omschrijving

B6 B7

Schadediepte kleiner dan 5 rum, oppervlak> 750 mrrr' Schadediepte groter dan 20 rum Schadediepte tussen 5 en 20 rum Langsscheuren in segmenten Afgebroken hoeken en randen van segmenten Groutinjectieopeningen Injectieopeningen

Lekkagetype

Omschrijving

Ll

Betonoppervlak voelt vochtig aan Water loopt langs beton Water drupt Water stroomt uit lekkage met straal Water stroomt uit lekkage met materiaalvoerende

B5

L2 L3 L4 L5

straal

3-31

overzicht

w ,

W

tv

betonschade

en lekkages

2500

2000

1500

I§ c co co

1000

81

82

83

84

85

86

861

87

L1

L2

L3

L4

L5

schade-typen

BIJLAGE 2

FIGUREN BEHOREND BIJ PARAGRAAF 3.7.2 Injectiekanaal

Injectiekanaal

Schild

Schild

Figuur 1. Aanpassingen S1 (staartafdichting).

Voor boren

Nieuw

Na boren

Figuur 2. Oversnijder

rSnijbit

~ laag '-..:or ~"'" Slijtvaste

..... . voor,

laag '-..:or ~~"" Slijtvaste

••....•.... na :.

o

o Figuur 3. Beitels

Beitel

Voor boren

Na boren

Aanpassing

) Slijtplaat

SlijtPlaa~

Figuur 4. Snij-arm

3-33

1 cm

Figuur 5. Afdichting as.

Uitlaat

slijtage: grotere ruimte tussen waaier en slijtplaat opbrengstvermindering

Inlaat

Slijtplaat ~

~--Figuur 6. Slijtage slurrypomp.

3-34

Figuur 7. Dichtslibben lisenen.

t.

Grafiek totaal (zonder kedichem) ,",lil; i

o Stagnatie segmenten toevoer 4%-

boren 32 %

EJBoren

~

• Ringbouw

~ ....

o Voorbereiden Stagnatie grout toevoer 4%

.Lek

('1

:=

boren

""'3

TBM

Cl'..!

• Onderhoud/schoonmaken

TBM

o Laser

o Hydrauliek o Reparatie mLeidingen

~

• Stagnatie grout toevoer

o

• Onbekend MOverig

Voorbereiden boren 4%~

W I

W

VI

~

TBM

• Stagnatie segmenten

Onderhoud TBM 4%

S

-----

toevoer

r~ ....

Cl'..!

~

tr:1

~

~ ~

o tr:1 w

V)

Grafiek totaal

I

V) 0\

lil Boren • Ringbouw overig 17 %

o Voorbereiden boren o Hydraulisch transport

_


TBM

• Reparatie TBM • Rollend materieel/rails

o Leidingen

• Stagnatie grout toevoer • Stagnatie segmenten

toevoer

o Generatoren/stroomvoorziening • Meer problemen • Onbekend • Overig

Onbekend 7%

Voorbereiden

-0///'

Meer problemen tegelijk 2%

//

.

Generatoren1%~ Stagnatie segm. . toevoer1%

Hydraulisch

-:

Onderhoud

TBM

/ /

/ Stagnatie grout toevoer 3%

Reparatie TBM leidingen 4%

1% Rollend materieel/rails

1%

boren 2%

transport 5%

1%

tegelijk

•....

~

,~

Grafiek kedichem week 17 tm 21

overig 37,56

% boren 28,65

%

• Boren t'JRingbouw

o Voorbereiden

o Boorfront

boren

instabiel


TBM

• Laser • Leidingen Ringbouw 8,66%

El Stagnatie grout toevoer • Generatoren/stroomvoorzienin

Voorbereiden boren 2,25% Boorfront instabiel 0,27% Onderhoud TBM 6,75% Onbekend 8,73% Meer problemen tegelijk 3,68% W I

W

-.J

Laser 0,03% Leidingen 0,62% Stagnatie grout toevoer 1,73% Generatoren 1,06%

• ~eer

problemen tegelijk

o Onbekend ~ Overi~~_~

_

N.A.P ..

I I I I I I I I I I

:1: :i : I

I I

I I

I

1:5.$O I

I

'.~·'u, •.'.\'IIi:.·~I. "~:,(iN~:!~r.'w:.\

r. \'

.~ ~~~~~ ""

I

/I

11

'::{ ~\;'iM',\HII

11

11

'f 'f 11 11 II

11 II 11

1

11:

11:

1

11: 1I I1 I11

I1 11 111

'I'

II

•

~~~~

",

11

11

11

11

11

11

J

I1 IJ

DICHTBLOK

'I' 11

TOERIT

SCHACHT

4 DICHTBLOK

Datum: Opstellers:

,I:

1 maart 1999 H.R.E. Dekker E.H. Negen

4-1

INHOUD

1.

INLEIDING

2.

ONTWERP

4-4

Functie overgangsconstructie Afweging varianten : Ontwerp : Mengsel . . .. . .. .. . . .. .. .. . .. . .. .. . .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. . .. .. .. .. .. . .. .•

4-4 4-5 4-8

2.1 - 2.2 2.3

2.4 3. 3.1 3.2 3.3 3.4

Boorproces in dichtblok Trekken damwanden Waterdichtheid Mechanische eigenschappen

4. 4.1 4.2

Conclusies Aanbevelingen

4-3

UITVOERING DICHTBLOK ............................................................•

: ,

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN

LITERATUUR

4-2

:

4-8

4-10 4-10 4-10 4-10 4-10 4-11 4-12 4-12 4-13

1.

INLEIDING

In deze evaluatie wordt het dichtblok van de Tweede Heinenoordtunnel (THT) geëvalueerd. Een dichtblok is een grondvervangend lichaam, ter voorkoming van gronden waterinstroom bij aanvang en einde van een geboorde tunnel. Deze evaluatie maakt deel uit van de totaal evaluatie van de THT. De algemene lijn van evaluatie is gebaseerd op het feit dat "een meting slechts toegevoegde waarde heeft als hij kan worden vergeleken met een voorspelling." Dit is aangegeven in onderstaand figuur. Op basis van deze evaluatie worden conclusies getrokken en aanbevelingen gedaan ten nutte van andere boortunnelprojecten in Nederland.

Hoe is het ontworpen? VOORSPELLING Hoe is het daadwerkelijk gerealiseerd? ERVARING METING

OF Conclusies aanbevelingen

en

EVALUATIE

4-3

2.

ONTWERP

2.1

Functie overgangsconstructie

Functies Zowel ten behoeve van het verlaten van de startschacht als het binnentreden van de ontvangstschacht, zijn aan de rivierzijde van beide schachten dichtblokken aangebracht (zie figuur). Om het mogelijk te maken dat de TBM een schacht verlaat of binnen treedt, is in de combiwand van beide schachten een cirkelvormige opening aangebracht. Dit is gerealiseerd door de combiwand plaatselijk weg te branden. Voordat deze openingen worden gemaakt, dient het grondmassief vóór de kopwanden van de schachten (aan de rivierzijde) gronden waterkerend te worden gemaakt. Om de kerende functie te kunnen vervullen, dient het dichtblok voldoende sterkte te bezitten. In het dichtblok ontwikkelt zich dan een "drukgewelf" dat de belasting kan afdragen op de wand van de schacht naast de cirkelvormige opening. Het dichtblok moet ook voldoende waterdicht zijn en goed aansluiten op de wand van de schacht, om ongewenste lekkage te voorkomen. De sterkte van het dichtblok dient anderzijds ook weer beperkt te worden, om excessieve slijtage van de snijtanden van de TBM bij het doorboren te vermijden. In eerste instantie werd voor het vervaardigen van de beide dichtblokken uitgegaan van een werkwijze waarbij de grond wordt gestabiliseerd door het onder hoge druk te injecteren met een water-cement mengsel. Hierdoor wordt een zogenaamd HDI (Hoge Druk Injectie) lichaam gevormd. Opgemerkt wordt dat dit ook verkregen kan worden door middel van jetgrouten, hetgeen echter een fundamenteel andere techniek is dan injecteren. Niet duidelijk is wat destijds de bedoeling was: injecteren of jetgrouten.

-2.50

.I:

-15.50 I1

DICHTBLOK

SCHACHT.

SCHACHT

11.1

INSTALLATJE TUNNELBOORMACHINE, EN AFZETKONSTRUKTJE

Startschacht noord-zuid met dichtblok.

4-4

I1

2.2

Afweging varianten

Tijdens de ontwerpfase van het project is er een afweging gemaakt tussen de verschillende alternatieven van een overgangsconstructie. Deze afweging wordt hieronder kort samengevat. Varianten De varianten zijn: 1 cement-bentonietwand en damwand voor de combiwand; 2 damwand vastgemaakt met sloten aan de combiwand en een cement-bentonietwand tussen de ontstane ruimte tussen de damwanden; 3 HDI-lichaam tegen combiwand; 4 HDI-lichaam tegen diepwand; 5 cement-bentonietwandlamellen tegen de combi-wand; 6 cement-bentonietwandlamellen tegen diepwand; 7 aangebouwde bouwkuip met damwanden en geïnjecteerde bodem; 8 aangebouwde bouwkuip met boorpalenwand en geïnjecteerde bodem; 9 aangebouwde bouwkuip met damwand en gestorte onderwaterbeton van lage sterkte (B5). De criteria Voor de afweging zijn de onderstaande technische criteria gebruikt: 1 risico met betrekking tot de uitvoering tijdens de bouw; 2 waterdichtheid; 3 reparatiemogelijkheden; 4 risico bij het trekken van de damwand; 5 beïnvloeding van TBM na start; 6 gemak van doorboren van TBM door dichtingslichaam bij de start; 7 gemak van doorboren van TBM door dichtingslichaam bij de ontvangst; 8 invloed van de variant op de combiwand van de schacht (dit criterium geldt alleen voor de varianten 1 en 2); 9 a) betrouwbaarheid: controleerbaarheid van kwaliteit, inspectiemogelijkheden, mogelijkheid van inbouwen van controlemomenten; b) ductiliteit: back-up van de variant, reserve in de oplossing. In een vooroverleg is de conclusie getrokken dat de varianten 1 en 2 niet reëel zijn ten opzichte van de overige varianten. De redenen hiervoor waren: - de krachten voor het trekken van de damwanden zijn te groot; - de zekerheid dat de damwanden in de sloten aan de combiwand vallen is klein. Beoordelingstabel In de tabel 1 zijn aan de varianten voor de verschillende criteria een score gegeven. De score is als volgt samengesteld: score 0: zeer slecht score 1: slecht score 2: matig

4-5

score 3: bevredigend score 4: goed score 5: zeer goed Tabel 1. Beoordeling varianten overgangsconstructie. Variant \ criteria 3

HDI +combiwand

1 2,

4

HDI + diepwand

3

5

Lamellen +combiwand

3

6

Lamellen + diepwand

4

7

Bijkuip + damwand

3

2

3

4

5

6

7

9

totaal

kosten

1

2

5

2

2

1

15

2,7

1

2

5

2

2

5

2

2

5

-

3

3

5

8

Bijkuip + boorpaalwand

3

3

3

5

9

Bijkuip+owb

4

5

3

2

-

2

2

1

15

2,7

3

3

2

20

1,6

3

3

2

21

1,6

4

3

2+

23+

1,9

4

3

2+

23+

1,9

3

3

4

23

0,9

Toelichting: -

criterium 8 staat niet in de tabel omdat dit niet van toepassing is op de varianten 3 t/m 9; de kosten zijn gegeven in miljoenen guldens; er is geen weging van de criteria toegepast omdat uit deze globale afweging variant 9 als beste naar voren komt.

Beschrijvende verklaring van de score-toekenning Criterium 5 is voor alle varianten gelijk. Dit is verder niet beoordeeld. HDI + combiwand (variant 3) Criterium 1: -

Over de gehele hoogte van het HDI-lichaam zal de sterkte variëren ten gevolge van de verschillende grondlagen. Het is niet mogelijk één kwaliteit te maken, waardoor de tanden van de TBM bij een te goede kwaliteit (te hoge sterkte) snel zullen slijten. - Er is een dikte nodig van circa 6 meter om de gronden waterdruk te keren (grondboog: 2 berekeningsmethoden kogelberekening en boogberekening) . Criterium 2: -

Over de gehele hoogte van het HDI-lichaam komen verschillende grondlagen voor en zal de kwaliteit van HOI-lichaam verschillen. De waterdichtheid is hierdoor ook verschillend (overgang tussen 2 lagen) en niet controleerbaar. De waterdichte aanhechting van het HDIlichaam aan de combiwand is twijfelachtig vanwege de vele inkassingen van de combidamwand. Criterium 4: - Speelt geen rol. Criterium 6: -

4-6

weg/losdrukken van HDI van startschacht ten gevolge van boorkracht; niet overal gelijke sterkte over de hoogte van HDI. Dit kan leiden tot hoge snij krachten en grote slijtage van cutterbits; de boor kan bij het uitbreken van de TBM uit het HDI-lichaam brokstukken geïnjecteerde grond in de slappe lagen voor het boorfront drukken, zodat de frontstabiliteit gevaar kan lopen.

Criterium 7: - Het aanbrengen van HDI-lichaam gebeurt in de grond. Controle is nauwelijks mogelijk.

HDI + diepwand (variant 4) Criterium 2: - Over de gehele hoogte van het HOI-lichaam komen verschillende grondlagen voor en zal de kwaliteit van het HOI-lichaam verschillen. De waterdichtheid is hierdoor ook verschillend (overgang tussen 2 lagen) en niet controleerbaar. De waterdichte aanhechting van het HOI-lichaam aan de diepwand is beter dan bij variant 3 vanwege het ontbreken van de vele inkassingen van de combi-damwand; De overige criteria zijn bij variant 3 besproken. Lamellen + combiwand (variant 5) Criterium 1: - Het uitvoeren van de lamellen is goed mogelijk. De lamellen kunnen met de beschikbare ontgravingslepels goed in elkaar overlopen (oversnijden). De Duitse ervaring in Antwerpen is minder positief. De aansluitingen tussen lamellen lekten zodanig dat er geïnjecteerd moest worden. - Het injecteren voor het verkrijgen van een waterdichte bodemplaat is nog nergens goed gelukt voor grotere bouwkuipen. Voor het bouwkuipdeel van circa 10*20 m2 zou het injecteren gunstiger kunnen uitvallen. Criterium 2: - De kans op lekkage is erg groot en het is nauwelijks te doen om de lekkage op te sporen. De lekkage kan worden beperkt door .extra te injecteren bij de aansluiting van de geïnjecteerde bouwputbodem en de combiwand en door manchetbuizen tijdens inheien van de damwand als extra mee te heien. Hierdoor is er later een mogelijkheid om na te injecteren. Criterium 8: - Het proces is beter beheersbaar dan het jetgrouten. Bijkuip en owb (variant 9) Criterium .1: - De uitvoering levert geen problemen op. Criterium 2: - De waterdichtheid zal geen problemen opleveren omdat de aanhechting van het onderwaterbeton op de combiwand goed kan zijn. Een duiker maakt onder water de combiwand schoon. Criterium 3: - De mogelijkheid tot reparaties is aanwezig. Criterium 4: - De damwand kan theoretisch vrijwel spanningsloos worden getrokken, alleen de wrijving van de grond werkt op de damwand. Het is overigens wel verstandig de damwand van te voren in te smeren met bitumen of iets dergelijks zodat de wrijving inderdaad beperkt blijft.

4-7

Criterium 6: - De boor kan bij het uitbreken van de TBM uit het owb-lichaam brokstukken owb in de slappe lagen voor het boor front drukken, waardoor de frontstabiliteit gevaar kan lopen. Criterium 8: - Betonsterkte gelijk over de gehele hoogte: sterkte B5 wordt gemaakt, zodat de slijtage van de tanden gecontroleerd verloopt; - de controleerbaarheid is redelijk omdat het proces zich niet in de grond afspeelt maar onder water, zodat duikers kunnen inspecteren; - onderwaterbeton storten is een veel toegepaste methode, echter een sterkte B5 garanderen ligt gevoeliger. De Nederlandse TCH-partners zeggen dit eerder te hebben vertoond en laboratoriumonderzoek te hebben gedaan, terwijl de Duitse TCH-partner minder zeker is van de te garanderen betonkwaliteit.

Keuze variant Op basis van de score die wordt weergegeven, 9 bijkuip en owb.

2.3

tabellen

de kosten is er besloten voor variant

Ontwerp

Bij nader inzien is besloten de dichtblokken op een andere wijze te vervaardigen. Aan de rivierzijde van beide schachten is met damwanden, over de gehele breedte van de schachten, een gestempelde bouwkuip gemaakt met een lengte van 8 m. Binnen deze kuipen is de grond ontgraven tot een diepte van NAP -15,5 m, waarna een dunne onderwaterbetonvloer is gestort. Vervolgens zijn de, nog met water gevulde, kuipen gevuld met ca. 2200 m' Lage Sterkte Mortel (LSM). Hiermee zijn de kuipen tot NAP -3 m, juist onder het stempelraam, gevuld. Na voldoende verharding van de LSM, is het stempelraam verwijderd en de kuip tot maaiveldniveau aangevuld met zand. Tenslotte is de kop-damwand van de kuip getrokken teneinde passage van de TBM mogelijk te maken.

2.4

Mengsel

De eisen die aan het mengsel voor het dichtblok werden gesteld, kunnen worden verdeeld in eisen voor het onverharde mengsel en voor de verharde fase (het eindproduct). De sterkte van het dichtblok moet enerzijds voldoende zijn om het instromen van grond en water te voorkomen en anderzijds niet te groot zijn om slijtage aan de tanden tijdens het doorboren te voorkomen. Hiertoe is een onder- en bovengrens voor de uniaxiale druksterkte gegeven. Tevens is een bovengrens aangegeven voor de elasticiteitsmodulus. Bij een te hoge elasticiteitsmodulus vertoont het dichtblok een te bros gedrag bij het doorboren. Hierdoor zullen scheuren in het blok ontstaan, die lekkage tot gevolg hebben. Tevens zullen grote brokken van het dichtblok in de boorkamer naar beneden vallen, die niet op de normale wijze kunnen worden afgevoerd met de boorspoeling. Omdat het mengsel onder water wordt aangebracht, dient het voldoende stabiel te zijn en niet te ontmengen tijdens en na het storten. Omdat bij voorkeur vanuit één vast punt wordt gestort, dient het mengsel onder water uit te vloeien. Dit gebeurt onder een natuurlijke helling van 1:5 tot 1:20. Voor het stortproces is het van belang dat het mengsel voldoende verwerkbaarheid

4-8

bezit gedurende een periode van minimaal 6 uur. Het mengsel moet worden aangemaakt in een centrale met een capaciteit van ca. 100 m' luur, zodat een naadloos stort wordt verkregen. Om aan bovenstaande eisen te kunnen voldoen, zijn in een laboratorium twee mengsels getest. Dit onderzoek bestond uit een zogenoemd Hoofdonderzoek en een Lange Duur onderzoek. Het eerst genoemde onderzoek betrof de bepaling van de rheologische eigenschappen per mengsel. Het Lange Duur onderzoek had betrekking op de bepaling van mechanische en andere tijdsafhankelijke eigenschappen per mengsel. Bij dit onderzoek is de meest geschikte lage sterkte mortel voor het maken van een dichtblok vastgesteld. Om de vertaalslag te kunnen maken van het laboratoriumonderzoek naar de werkelijke productie, is op 11 juli 1996 een praktijkproef uitgevoerd. Bij deze proef is het productieproces van LSM gevolgd, zoals dat bij de werkelijke stort ook het geval zou zijn. De proefopstelling bestond uit twee onderdelen: 1 Een OW -stort in een buispaal van een combi wand. Deze werd ontgraven tot 4,5 m onder de bovenkant, waarna water in de buis werd opgezet tot 0,5 m onder de rand. Nadat in de buis een OW -betonprop met een hoogte van l,S m gestort en voldoende verhard was, is een LSM-prop van 1,5 m hoogte gestort. 2 In een kist van 1,5xl,OxO,8 m is een proefblok gestort en na 4 weken ontkist. Gedurende een periode van twee maanden is de doorbuiging van het op twee steunpunten opgelegde blok geregistreerd. Tevens is gekeken naar het effect van uitdroging en het branden in een ingestorte staalplaat. Uiteraard zijn bij deze praktijkproef diverse proeven uitgevoerd. Bij aankomst van de LSM op het werk zijn rheologische proeven uitgevoerd en zijn monsters genomen ter bepaling van de mechanische eigenschappen na 7, 14 en 28 dagen. Vijf weken nadat de LSM in de buispaal was gestort, zijn kernboringen in de LSM-prop uitgevoerd. Vervolgens zijn de kernen in een laboratorium beproefd op druksterkte. De conclusies op basis van deze praktijkproef waren: - tussen de resultaten van het eerste laboratoriumonderzoek en de praktijkproef bestaan geen significante verschillen; - het beproefde mengsel voldoet aan de gestelde eisen; de gekozen manier van aanmaken geeft geen problemen ten aanzien van menging en transport; - het verpompen van de LSM geeft geen problemen. Er is nagenoeg geen uitspoeling waar te nemen; - door een misverstand is in de praktijkproef 6,86 kg/rrr' lignosulfonaat (vertrager) toegepast. In feite had dit meer moeten zijn. Omdat de gebruikte dosering echter goed heeft voldaan, is besloten deze 6,86 kg/rn' ook toe te passen voor het dichtblok. Overigens zijn geen verdere wijzigingen van het beproefde mengsel doorgevoerd.

4-9

3.

UITVOERING DICHTBLOK

3.1

Boorproces in dichtblok

Tijdens het boren in het dichtblok is er niet gewerkt met bentoniet als steunvloeistof, maar is gebruik gemaakt van water. Het boren door het dichtblok is goed verlopen en de slijtage aan de snijtanden was nihil. 3.2

Trekken damwanden

Tijdens het trekken van de damwanden bleken de profielen behoorlijk vast te zitten, waardoor deze moeilijk te verwijderen waren. Dit werd veroorzaakt door het feit dat de onderkant van de damwand zeer vast in de laag van Kedichem zat. De invloed van de wrijving langs de damwand was beperkt. 3.3

Waterdichtheid

De waterdichtheid van het dichtblok was goed. Er trad alleen lekkage op tussen het dichtblok en de combiwand. Deze lekweg is waarschijnlijk ontstaan door het verwijderen van de damwanden van de bouwkuip van het dichtblok. 3.4

Mechanische eigenschappen

Keuringen en beproevingen bij het vervaardigen van de dichtblokken Kritieke eigenschappen In [6] zijn als kritieke eigenschappen van het dichtblok genoemd: dichtblok te hoog/te laag, aansluiting op combiwand, trekken kopwand.

homogeniteit,

sterkte

Proeven op monsters uit het dichtblok Op 7 april 1998 zijn in het dichtblok aan de noordzijde, vanuit de startschacht, vijf horizontale kernboringen uitgevoerd. De lengte van deze boringen bedroeg 1,5 tot 1,7 m, terwijl de diameter 90 mm bedroeg. In het laboratorium zijn uit de boorkernen verschillende monsters verkregen. Per boring zijn twee monsters beproefd op druksterkte, elasticiteitsmodulus, elastische rek, breukrek, volumieke massa en doorlatendheid. Uit een vergelijking met de eisen (zie tabel 2) blijkt, dat de meeste monsters een druksterkte vertonen die onder de geëiste 2 Nzrnrrf ligt en dat de elasticiteitsmodulus van alle monsters onder de 500 Nzrnrrf blijft, die als bovengrens was gesteld. De rek bij breuk van de monsters varieert van 0,69 tot 2,20 %, waaruit blijkt dat er sprake is van een plastisch vervormbaar materiaal. Dit is namelijk het geval bij een plastische rek van ca. 1 % . Aan de doorlatendheid van het dichtblok was geen eis gesteld. De doorlatendheid van de monsters varieerde van 5,OxlO-9 m/s tot 1,5xlO'7 m/s. Gezien het homogene karakter van het dichtblok, mag worden verwacht dat op macro-niveau de doorlatendheid niet veel anders zal zijn. Op zich is dit voor het boorproces geen belangrijke grootheid. Voor het succesvol

4-10

functioneren van het dichtblok is het veel belangrijker dat dit goed aansluit op de schachtwand teneinde lekwegen te voorkomen. Bij de visuele inspectie van de monsters, na afloop van de proeven, bleek dat deze homogeen en goed gemengd waren. Wél bleek bij deze inspectie dat het materiaal gevoelig is voor uitspoeling. Tabel 2. Overzicht eisen mengsel dichtblok. Eisen aan het verse mengsel Eis

Parameter

Grenzen

Lab. Testen

Onderwater stort

Stabiliteit

Geen ontmenging

Bleeding, pH, Baroid filterpers

Onderwater stort

Volumegewicht

Minimaal 1500 kg/rn'

Bepaald volumegewicht

Goede uitvloeiing

Vloeimaat

Minimaal 700 mm

Vloeimaat, natuurlijke helling

Voldoende uitvoeringstijd

Verwerkbaarheid

Minimaal 6 uur

Viscositeit, uitlooptijd

Voldoende stijghoogte

Aanmaak mengsel

Capaciteit minimaal 100 rrr'/uur

Eis Steundruk water

Eisen aan het eindproduct Grenzen Minimaal 2 N'rnrrr' en Uniaxiale druksterkte Parameter

grond

Lab. Testen Drukpers

Doorboorbaarheid

Uniaxiale druksterkte

Maximaal 5 Nïrnrrr

Drukpers

Doorboorbaarheid

Korrelgrootte

Minimaal 16 mm

E-modulus

Maximaal 500 Nzrnm'

Zeven toeslagmateriaal E-modulusopstelling

Bleeding Krimpscheuren

Maximaal 2% Geen

Gedrag bij rek Uitzakking Geen lekkage

Bleedingtest Visueel

4-11

4.


4.1

Conclusies

Algemeen kan worden geconcludeerd dat het dichtblok zeer goed heeft gefunctioneerd het een methode is die veel zekerheid geeft.

4.2 -

en dat

Aanbevelingen

De samenstelling van de mortel is erg belangrijk en aan de productie van de mortel moet veel aandacht worden besteed. Aanbevolen wordt bij volgende projecten eerst een geschiktheidsonderzoek uit te voeren met de ter plaatse vervaardigde mortel.

4-12

LITERATUUR

Intern document: Ontwerp Boortunnel Heinenoord, Uitvoeringsnota, TCR, LVT-D-U0010, 1-3-1994. 2 Intern document: Ontwerp Boortunnel Heinenoord, Ontwerpnota, TCH, LVT-D-V-OOlO, 1-3-1994. 3 Intern document: Definitief ontwerp tweede Heinenoordtunnel, Uitvoeringsnota, R-THTAL-C200, TCH, 20-6-1995. 4 Intern document: Definitief ontwerp tweede Heinenoordtunnel, Berekening voorzieningen (Dichtblok), R-THT-BT-H180 , TCH, 19-5-1995. 5 Intern document: Definitief ontwerp tweede Heinenoordtunnel, Materiaalspecificatie Onderwatermortel tbv Dichtblok, S-THT-AL-A123 , TCH, 28-8-1995. 6 Intern document: Definitief ontwerp tweede Heinenoordtunnel, Nota "Kritieke onderdelen en Eigenschappen", R-THT-AL-A200 , TCH, 28-8-1995. 7 Intern document: Memo TCH, met kenmerk MGR/atz/960768/60.13 van M. van de Griendt betreffende Mengselonderzoek Dichtblok, thu-tec-mem-961144, 22 april 1996. 8 Intern document: Memo TCH, met kenmerk MGR/atz/961014/50.04 van M. van de Griendt betreffende Offerte aanvraag levering Lage Sterkte Mortel voor Dichtblok, 1933T-961573,13 mei 1996. 9 Intern document: Memo TCH, met kenmerk MGR/atz/961013/60.13 van M. van de Griendt betreffende Draaiboek schaalproef LSM, 13 mei 1996. 10 Intern document: Notitie HBW, met kenmerk mw0469/96/rbe/avo/010583 van R.C.H. van Berkel betreffende Onderzoek LSM al materiaal voor het dichtblok- Praktijkproef 11.07.96 Tunnel Heinenoord, 1933-T-962189, 31-7-1996. 11 Intern document: Notitie HBW, met kenmerk mw0510/96/rbe/avo/010583 van R.C.H. van Berkel betreffende Praktijkproef LSM11.07.96 Tunnel Heinenoord, 1933-T-962245, 15-81996. 12 Intern document: Uitvoering Tweede Heinenoordtunnel, PWI niveau 3, Mix design LSM, I-THT-AL-C318, 26-8-1996. 13 Intern document: Uitvoering Tweede Heinenoordtunnel, PWI niveau 3, Storten LSM Dichtblok Noord en Zuid, I-THT-AL-C319, 28-8-1996. 14 Intern document: Projectopdracht proces-evaluatie praktijkproject Tweede Heinenoordtunnel,22-7-98.

4-13

5 GRONDSCHEIDING/ GRONDSTROMEN

Datum: Opstellers:

1 juli 1999 N.M. Naaktgeboren J.L. v.d. Put

5-1

INHOUD

1.

INLEIDING

2. 2.1 2.2 2.3 2.4

2.4.4

GRONDSCHEIDINGSCONCEPT Ontwerp Ontwerp scheidingsinstallatie (SI) Schattingen stabiliteit uitkomende grond Meetprogramma Algemeen Doel van de metingen Grondstroommetingen Bepaling bentonietgehalte en viscositeit

3. 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5

ERVARINGEN Scheidingsinstallatie Meetapparatuur. Geschiktheid meters , Beschikbaarheid meters Meetresultaten Bepaling droge stof Verschillende grondstromen Verhouding fijne-grove delen ....•.............................................................. Bentonietgehalte Viscositeit

5-10 5-10 5-10 5-10 5-10 5-11 5-11 5-11 5-12 5-13 5-14

4.

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN Werking Scheidingsinstallatie Hoeveelheid Uitkomende grond Verdeling grove-fijne delen Bentonietpercentage, vochtgehalte en viscositeit Meetprogramma

5-16

2.4.1 2.4.2 2.4.3

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

5-2

,

_

5-3 5-4 5-4 5-5 5-7 5-7

:

; ,

5-7 5-8 5-8

5-8

5-16 5-16 5-17 , .5-17 5-17

1.

INLEIDING

In dit rapport is een evaluatie gegeven van de werking van de scheidingsinstallatie voor grond met bentoniet. Tevens is het onderzoek naar de verschillende grondstromen tijdens de boring van de eerste en de tweede tunnelbuis van de Tweede Heinenoordtunnel geëvalueerd. Voor aanvang van de boorwerkzaamheden bleek dat de schattingen voor de uitkomende grond uit de verschillende trappen van de scheidingsinstallatie sterk verschilden. Het gevolg van deze onzekerheid was dat een extra polder in gebruik is genomen voor het afvoeren van grond. Omdat slecht bekend was welke hoeveelheden grond uit de verschillende trappen van de scheidingsinstallatie te verwachten waren, is een extra monitoringsprogramma toegevoegd om de werkelijke grondstromen te onderzoeken. In de volgende hoofdstukken worden de werking van de scheidingsinstallatie monitoringsprogramma kort beschreven, waarna een evaluatie volgt.

en het opgezette

De gehele grondscheiding is ook onderwerp geweest van CaB-commissie K 200; zie CDR/CaB-rapport K 200-08 'Hergebruik van grond uit boortunnels' . In genoemde commissie zijn ook de meetgegevens van de Bouwdienst verwerkt. Voor een verdere analyse van de meetgegevens van de Bouwdienst en overige meetdata wordt verwezen naar de rapporten van bovengenoemde commissie.

5-3

2.

GRONDSCHEIDINGSCONCEPT

2.1

Ontwerp

De Tweede Heinenoordtunnel wordt uitgevoerd als boortunnel. Voor het type tunnelboormachine (TBM) is gekozen voor een Hydro-schild. Hierbij wordt zowel het graaffront ondersteund als de grond afgevoerd met een bentonietvloeistof. Op het maaiveld wordt de grond gescheiden van het bentonietmengsel in een scheidingsinstallatie (SI). De grond wordt in depot gebracht en de bentonietvloeistof wordt weer hergebruikt in het hydraulische systeem van de TBM. De schattingen voor de uitkomende grond door de verschillende partijen liepen sterk uiteen. Hierdoor ontstonden problemen met de benodigde grootte van het beschikbare depot. Het betreft:

2

de onzekerheid over het totale volume en de hoeveelheid uitkomende grond per scheidingstrap; de onzekerheid over de stabiliteit van de uitkomende grond (onder welke helling kan het depot worden uitgevoerd").

Tijdens de uitvoeringsfase kwamen de volgende problemen naar voren: het volume van de vrijkomende grond is groter dan was aangenomen doordat de bentoniet meer water vasthoudt dan verwacht (zie tabel 1); de uitkomende grond uit de scheidingsinstallatie is niet stabiel genoeg om er een depot van circa 10 meter hoogte mee te maken; de hoeveelheid vervuild bentonietresidu is groter dan verwacht door de vele kleine gronddeeltjes in het boortracé die lastig van de bentonietvloeistof te scheiden zijn. Tabel 1.

Overzicht geschatte grondhoeveelheden ontwerpfase. 10 mei '96 januari '94 briefTCH

in rrr' per scheidingstrap 12 juli '96 W&F

gedurende de

juli '96 TeH-overig

6.320

2.000

2.432

+

84.590

75.000

79.071

2.757 103.473

+

21.858

43.000

46.8

61.325

centrifuge zonder vlokking

7.616

10.000

5.961

7.153

10.778 131.162

30.000

25.571

42.541

160.000

159.898

217.248

voorzeef cycloonstap 1 ontwater cycloonstap 2 onderloop

bentonietresidu totaal

5-4

2.2

Ontwerp scheidingsinstallatie (SI)

Het principe van het slurry schild berust op de aanvoer van een schone betonietsuspensie naar het boorfront, waar deze tot een slurry wordt vermengd met de ontgraven grond. Het slurrymengsel wordt vervolgens verpompt naar de op het maaiveld aanwezige scheidingsinstallatie (SI). In deze installatie wordt de slurry ontdaan van ontgraven deeltjes. De ontgraven grond wordt afgevoerd en de opgeschoonde bentonietsuspensie kan weer naar het boorfront worden getransporteerd. Het scheiden van de slurry van ontgraven grond en bentoniet kan plaats vinden door de slurry achtereenvolgens de volgende processen te laten doorlopen. 1. (Ontwaterings)zeven Het principe van een zeef is dat korrels met een grootte groter dan de zeefopening blijven liggen op de zeef. Al het fijnere materiaal valt door de zeef. Bij een ontwateringszeef kan door brugwerking van korrels materiaal dat op basis van de korrelgrootte door de zeef zou vallen, op de zeef blijven liggen. Hierbij zal een deel van het water uit de slurry worden getrild, waardoor de grondbrij op de ontwateringszeef indikt. 2. Cyclonage Het principe van cyclonage is dat een tangentieel ingevoerde suspensie axiaal uittreedt. Door het tangentieel invoeren ontstaan in de cycloon twee in gelijke richting draaiende spiraalstromen; een binnen- en een buitenspiraal. De stroom aan de buitenzijde zal relatief grof materiaal bevatten en stroomt aan de onderzijde uit. De spiraal aan de binnenzijde bevat relatief fijn materiaal en treedt aan de bovenzijde van de cycloon uit. Op deze manier vindt er een scheiding plaats. 3. Centrifugeren Een centrifuge is een horizontaal liggende conische trommel met een horizontaal liggende schroefvijzel. De te scheiden slurry wordt axiaal in de trommel gepompt die met een zekere snelheid ronddraait. De optredende centrifugaalkrachten zorgen voor een versnelde "sedimentatie" van vaste deeltjes op de binnenzijde van de trommel; waarbij een koek wordt gevormd. De schroefvijzel die in gelijke richting draait als de trommel maar met een andere snelheid schroeft de koek van vaste stof naar het conische einde van de trommel waar het uit het systeem wordt verwijderd. De suspensie die overblijft in het midden van de trommel wordt aan de cilindrische zijde van de trommel afgevoerd. Door in de opbouw van een SI de verschillende processen enkele malen te herhalen, waarbij iedere nieuwe achtereenvolgende stap in staat is fijner te scheiden dan de vorige stap, kan de bentoniet van de slurry worden gescheiden. Scheiding vindt dus plaats van grof naar fijn. Afhankelijk van de variatie in de samenstelling van de slurry, als gevolg van een wisselend geotechnisch profiel, zal een SI worden samengesteld die geschikt is voor scheiding van de uitkomende slurry tijdens het gehele boorproces.

5-5

In de SI die gebruikt is bij het boren van de Tweede Heinenoordtunnel onderstaande stappen (zie fig. 1).

is gekozen voor de

Fig. 1. Schema scheidingsinstallatie. 1. Voorzeef en opvangbak 1 Op de voorzeef wordt het grove materiaal uit de slurry gezeefd, waarbij grove delen als kleiballen, stukken hout, stenen e.d. worden verwijderd. Kleinere deeltjes en het water vallen door de zeef en komen terecht in de opvangbak. De grove fractie komt op een lopende band terecht. 2. Cycloonstap 1 + ontwateringszeef Vanuit de opvangbak wordt de slurry opgepompt naar de eerste cycloonstap. De afgescheiden grove fractie wordt via de eerste ontwateringszeef getransporteerd naar het depot via de lopende band. De lopende band transporteert de grond naar het gronddepot. 3. Cycloonstap 2 + ontwateringszeef In de tweede cycloonstap wordt een fijnere fractie afgescheiden van de overgebleven slurry uit de eerste cycloonstap. De fijne fractie wordt verpompt naar de Jan Gerritse polder. 4. Opslagbekken De bovenloop uit de tweede cycloonstap is in principe geschikt voor terugvoer naar het boorfront. Hiertoe wordt het tijdelijk opgeslagen in een bassin. De voedingspomp naar het boorfront kan weer putten uit het opslagbekken. 5. Centrifuge en vlokkingsinstallatie Uit de bovenloop van de tweede cycloonstap resteert een kleine fractie. Na verloop van tijd zal er een aanrijking van kleinere deeltjes plaatsvinden (het aandeel van bentoniet in deze fractie zal afnemen). Door deze fractie door de centrifuge te leiden kan nog verder worden gescheiden. De centrifuge en de vlokkingsinstallatie zijn onderdeel van de SI, maar zijn uiteindelijk niet gebruikt.

5-6

2.3 Schattingen stabiliteit uitkomende grond Naast de hoeveelheid uitkomende grond is ook de stabiliteit van de uitkomende grond van belang. De scheidingsinstallatie is in eerste instantie niet ontworpen op de kwaliteit van de uitkomende grond, maar op reinigend vermogen. Dit houdt in: De bentoniet-slurry zo goed mogelijk reinigen van grond; Alleen hierdoor is het mogelijk de bentoniet-slurry in een gesloten circuit rond te pompen voor hergebruik aan het boorfront; Afhankelijk van de te doorboren grondsoort is de scheidingsinstallatie in staat om de gronddeeitjes > 60 á 100 ~ aan de bentoniet-slurry te onttrekken. Per scheidingstrap van de installatie wordt een bepaalde grondsoort verwacht: 1: voorzeef : kleiballen, grind, zand, y = ca. 1700-1800 kg/rn"

+

: zand

3: cycloongroep 2 en onderloop

: slib, y

4: centrifuge

: slib, y = ca. 1400-1600 kg/m'

5: bentonietresidu

: slurry, y

=

slib, y

= ca. 1700 kg/m'

2: cycloongroep 1 en ontwateringszeef

ca. 1600-1800 kg/m' =

ca. 1300 kg/m'

GeoDelft verwacht dat stap 1 en 2 goed zijn te verwerken in een depot en dat ook met genoemd materiaal kanteldijken gecreëerd kunnen worden. Voor de grondstromen 4 en 5 is dit niet mogelijk, terwijl bij stap 3 het gebruik twijfelachtig is. Aanbevolen wordt van de grondstromen 1 en 2 kanteldijken te maken en de overige grondstromen binnen het depot op te slaan en eventueel te ontwateren. Gezien de grondgesteldheid in het tracé zullen de grondstromen 1 en 2 groot zijn ten opzichte van de overige grondstromen. Een nadeel is dat de grondstromen 3 t/m 5 ontwaterd moeten worden, om enige stabiliteit te verkrijgen. Er is daarom gekozen voor een tweede depot, waarin deze grondstromen kunnen worden opgeslagen.

2.4 Meetprogramma 2.4.1 Algemeen Tijdens voorbereidende werkzaamheden zijn verschillende onzekerheden ontstaan over de uitkomende grond. Het invoeren van metingen moet deze onzekerheden reduceren. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen: 1. het meten van de hoeveelheid uitkomende grond (grondbalans); 2. het doen van metingen op de uitkomende grond. Ten behoeve van 1 zijn weegschalen, debiet- en dichtheidsmeters aangeschaft. Daarnaast is gebruik gemaakt van metingen die zijn uitgevoerd in COB-verband. In de volgende paragrafen worden de uit te voeren metingen beschreven. Ten behoeve van 2 zijn geen metingen uitgevoerd. Naast de metingen aan de grondstromen zijn ook metingen uitgevoerd aan de boorvloeistof en de uitkomende slurry. Met deze metingen is het bentonietgehalte bepaald. 5-7

2.4.2 Doel van de metingen Het doel is de theoretisch bepaalde hoeveelheden grond te vergelijken met de hoeveelheden werkelijk afgegraven grond. Om dit te bereiken is getracht met een meetprogramma de droge massa van de uitkomende grond per scheidingstrap te bepalen. Hiervoor zijn in week 34 t/m 45 van 1997 en in week 8 t/m 28 van 1998 metingen verricht aan de verschillende grondstromen bij zowel de eerste als de tweede tunnelbuis. Deze grondstromen zijn samengesteld tot verschillende grondbalansen en vergeleken met de theoretisch te verwachten waarden. De grondbalansen zijn bepaald aan de hand van de massa droge stof. Hierdoor is de onzekerheid over de dichtheid waarmee de grond wordt gestort geëlimineerd. Door in een later stadium de dichtheid van de gestorte grond te bepalen kan de theoretische hoeveelheid worden vergeleken met de in de praktijk gevonden waarde.

2.4.3 Grondstroommetingen Bij het boorproces zijn verschillende grondstromen te onderscheiden (zie fig. 2): A aangevoerde bentoniet ten behoeve van het boorproces B afgegraven grond bij de tunnelboormachine C afgevoerde grond naar het gronddepot TCH (grove zeef en Ie cycloon) D afgescheiden grond uit de onderloop van de 2e cycloon E afgewerkte bentoniet F afgescheiden grond uit centrifuge (is bij nader inzien niet gebruikt) G afgevoerde grond naar de Jan Gerritse polder H retourstroom van de Jan Gerritse polder Aan deze grondstromen is gemeten. Met deze grondstromen zijn verschillende grondbalansen opgesteld, die zijn vergeleken met de theoretisch berekende hoeveelheden uitkomende grond. Grondbalans 1: Theoretisch berekende hoeveelheden uitkomende grond Grondbalans 2: A + B (aan het systeem toegevoegde grond en bentoniet) Grondbalans 3: C + D + E (uit de SI verwijderde grond) Grondbalans 4: C + G - H (aankomende grond in gronddepots ) Voor de balansen is uitgegaan van hoeveelheden droge stof die per week zijn berekend en gemeten.

2.4.4 Bepaling bentonietgehalte en viscositeit Tijdens het boorproces verandert de boorvloeistof continu van samenstelling onder invloed van de optredende vervuiling. Hierdoor zal het bentonietgehalte wijzigen, maar ook de viscositeit van de vloeistof. Afhankelijk van de uitgegraven grond zal ook de uitkomende slurry andere eigenschappen hebben. Ook het uitkomende zand is verontreinigd met bentoniet. Gemeten zijn de volgende parameters: 1. het bentonietgehalte van de boorvloeistof 2. het bentonietgehalte van de slurry 3. het bentonietgehalte van het uitkomende zand 4. de viscositeit van de boorvloeistof 5. de viscositeit van de slurry 6. het vochtgehalte van het uitkomende zand 7. het vochtgehalte van de uitkomende klei

5-8

.>

r

=

I

, 1 (

®

® bouwplaatsdepot A

verse bentoniet aanvoer

BiB) B4/BJ

debiet/dichtheid

toevoerleiding

debiet/dichtheid

retourleiding

C1/Cz

gewichtmeting/dichtheidsmeting Ie cycloon

DlID2

dichtheid/debiet

ElIE2

debiet/dichtheid afvoer toevoer centrifuge

grove

zeef

+

afvoer 2e cycloon bentonietresidu

Fig. 2. Overzicht meetinstrumentatie

of

FlIF2

= gewichtmeting/dichtheidsmeting

G lIG2

=dichtheid/debiet

centrifuge

afvoer naar JG-polder

HlIH2 =dichtheid/debiet retourleiding uit JG-polder 1,2 en 3 Voorraadbakken bentoniet slurry 4 Voedingspomp 5. Afsluiter 6. Schild

+

kortsluiting

7. Scheidingsinstallatie

8. Grondafvoer 9. Slurry tank

(l e cycl

+

Zeef)

naar depot

10. Centrifuge 11. Trechter/tank 12. Grondpers 13. Aan- en afvoer naar/van Jan Gerritse Polder 14. Bentonietaanmaak

grondscheidingsinstallatie. 5-9

3.

ERVARINGEN

3.1

Scheidingsinstallatie

De SI is in het gehele boorproces geen vertragende factor geweest. De capaciteit van de SI was voldoende. De hoeveelheden uitkomende grond uit de 2e cyclonage waren beperkt doordat de klei zich niet vermengde met de boorvloeistof, maar merendeels als kleiballen vanaf de grove zeef werd afgezeefd. De componenten van de SI die de bedrijfszekerheid van de installatie het meest beïnvloeden waren: • De transportband: bij hevige regenval stroomde de grondfractie op de band naar beneden. Dit is een enkele keer voorgekomen. •

De ontwateringszeven: deze sloegen dicht door de afzetting van kleideeltjes. De maaswijdte van de zeven is aangepast en een sproeiinstallatie is boven de zeven geïnstalleerd. Tevens had de slurrybaas de beschikking over een brandslang waarmee hij de zeven af en toe schoon spoot.

•

De opvoerpomp: de koeling van de pomp werkte niet optimaal. De pomp is één maal vervangen gedurende het boorproces, hetgeen tot vertraging heeft geleid.

3.2

Meetapparatuur

3.2.1

Geschiktheid meters

Het blijkt moeilijk een goed werkend meetsysteem te definiëren. Bij lage dichtheden (rond 1000 kg/rrr') leiden kleine afwijkingen in meetdata tot grote onnauwkeurigheden in de hoeveelheid droge stof. Dit werd veroorzaakt doordat eerst op de dichtheid van water was gecorrigeerd. Vooral bij de dichtheden die voorkomen in de grondstromen G en H, kan een afwijking van 1001 naar 1020 kg/rrr' (slechts 2 % meetfout) grote invloed hebben. Bij gelijke volumes levert dit veel meer droge stof; een toename met een factor 19 van de gemeten hoeveelheid droge stof is mogelijk. Bij de tweede tunnelbuis is derhalve geen aandacht meer besteed aan de grondstromen G en H, omdat de vereiste nauwkeurigheid niet werd gehaald.

3.2.2

Beschikbaarheid meters

Niet alle meters hebben continu gefunctioneerd. Vooral bij de eerste tunnelbuis bleek dat de meters regelmatig uitvielen. Geconstateerd werd dat meters niet goed waren geijkt, maar ook dat de meetnauwkeurigheid onvoldoende was in het gewenste meetgebied. Dit werd veroorzaakt doordat vooraf geen rekening was gehouden met verschillende dichtheden in de verschillende leidingen. Kapotte printplaten of storingen in de stroomvoorziening zorgden voor geen of onjuiste metingen.

5-10

Bij de grondstroom G werd een nieuw type meter gebruikt: een gewichtsconcentratie meter. Deze meter bleek gevoelig voor temperatuurswijzigingen en was zeker bij de lage dichtheden niet bruikbaar. Het bleek lastig om uit de meetdata te concluderen of de meters nog steeds juist functioneerden. Doordat de gegevens per week werden verwerkt kon het gebeuren dat pas na enkele weken afwijkingen werden opgemerkt.

3.3

Meetresultaten

3.3.1

Bepaling droge stof

Bij de vergelijking van de verschillende grondstromen speelt de bepaling van de hoeveelheid droge stof een belangrijke rol. De theoretisch ontgraven hoeveelheid droge stof is berekend door voor één of meerdere ringen, naar rato van het oppervlak van de verschillende grondlagen, de droge stofgewichten op te tellen. Hierbij is vanzelfsprekend rekening gehouden met de ronde vorm van de tunneldoorsnede. Het aantal ringen dat tegelijkertijd werd beschouwd was afhankelijk van de variatie in de grondgesteldheid.

3.3.2

Verschillende grondstromen

Het bleek bij de eerste tunnelbuis niet mogelijk een kloppende massabalans te maken voor de verschillende grondstromen. Alleen de uitkomsten van de COB-metingen, waarbij direct achter de tunnel boormachine werd gemeten gaven een goede overeenstemming met de theoretisch berekende hoeveelheid droge stof (zie tabel 2). Tabel 2. Vergelijking theoretische grondstroom en grondstroom A

+

B Ie tunnelbuis.

39

theoretisch (kg) 1.428.469

gemeten (A + B) (kg) 1.464.694

40

4.045.814

41 42

3.608.223 6.431.477

4.160.536 3.540.810 6.386.427

-1,9 -0,7

43

6.266.922

6.523.145

4,1

44 45

5.897.273

6.145.264 5.172.667

4,2

Week

5.119.847

afwijking (%) 2,5 2,8

1,0

De overige metingen vertoonden grote afwijkingen en bleken bij nadere controle niet juist. Bij de tweede tunnelbuis zijn ook metingen uitgevoerd, waarbij gecorrigeerd voor onvolledige meetdata, goede overeenkomsten met de theoretische waarden zijn gevonden (zie tabel 3). Voor de weken 23-28, waarin geen meetdata ontbreken blijken de afwijkingen rond de 2% te liggen. Ter indicatie is ook het resultaat van het totaal van alle metingen van de tweede tunnelbuis weergegeven. In deze meetdata zijn enkele weken bij de grondstroom B niet meegenomen, omdat geen gegevens beschikbaar waren.

5-11

Tabel 3. Gecorrigeerde meetresultaten tweede tunnelbuis. Week nr.

A

B

C

D

E

Theorie

A+B

A+B

C+D+E

theorie

theorie (kg) totaal

23-28

(kg)

607280 271740

65716275 37227825

(kg)

61134991 29025170

(kg)

20174744 6195197

(kg)

2303300 2014324

(kg)

81505240 36588761

(kg)

66323555 37499565

(%)

-18,6 2,5

C+D+E t.o.v.

t.o.v. (kg)

(%)

83613035 37234691

2,6 1,8

3.3.3 Verhoudingfijne-grove delen In tabel 4 zijn de gewichtsverhoudingen weergegeven, die zijn gemeten voor de grove en de fijne delen van de uitkomende grond. Uit de grondstroom van de totale tweede tunnelbuis blijkt dat 75 % van de uitkomende grond als grove delen (grondstroom C) kan worden behandeld. Slechts 25 % van de uitkomende grond wordt als fijne fractie afgevoerd (grondstroom D + E). Opgemerkt wordt dat ook gebruikte bentoniet in de fijne fractie wordt meegenomen. De verhoudingen blijken sterk te variëren met de grondgesteldheid waarin wordt geboord. In zand worden grof/fijn-verhoudingen gehaald van 85-15, terwijl in de laag van Kedichem zelfs een omgekeerde verhouding van 30-70 wordt gerealiseerd. Tabel 4. Gemeten verhoudingen grove en fijne delen. Geotechnisch profiel Week nr. Percentage C + D + E C

D+E

8

72%

28%

Dichtblok van LSM

9 10 11 12

---

---

74% 70%

26% 30% 46%

niet geboord 30% LSM + overig 50% zand

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

54% 72% 71 % 83% 80% 45% 30% 65% 40%

29% 17% 20% 55% 70% 35%

50% zand 70% zand 85% zand 50 % Kedichem rest zand 30 % Kedichem rest zand 40 % Kedichem rest zand 50 % Kedichem rest zand 50 % Kedichem rest zand 40 % Kedichem rest zand

62%

60% 38%

80%

20%

85%

15%

85% 89% 84%

15%

alleen zand

11% 16%

alleen zand alleen zand overgang naar Holoceen

26 27 28

71 % 33%

totaal

73%

5-12

28%

60% zand 70 % Holoceen

29% 67% 27%

90% zand alleen zand

Holoceen

De gevonden verhouding van grove en fijne delen blijkt niet volledig in overeenstemming te zijn met de theoretisch bepaalde verhouding. De theoretische verhouding is 63% voor grondstroom een 37 % voor grondstroom D + E. Blijkbaar wordt bij klei niet al het fijne materiaal met grondstroom D afgevoerd. In de praktijk blijken ook brokken klei via grondstroom C te worden afgevoerd, zodat ook op deze wijze fijne delen worden afgevoerd bij de grove fractie.

3.3.4

Bentonietgehalte

Metingen zijn uitgevoerd vanaf 27 april 1998. Het blijkt dat het bentonietgehalte van de boorvloeistof afneemt in de loop van de tijd (zie fig. 3). Tot 1 juni blijkt het bentonietgehalte hoog, waarna een afname plaatsvindt. Vermoed wordt dat ook de fijne delen van de klei in de bepaling van het bentonietgehalte zijn meegenomen.

12

..............

.

............... _ ......•..........

. . .

10

.>

bentonietgehalte

. .

. ..

-

~

<,

.. .~ .

.

-. ...

~

..

I

1"'-

o 27-(14-98 4-05-98

11-05-98 18-05-98 25-05-98

1-06-98

8-06-98

15-06-98 22.Q&.98

29-06-98

6-07-96

13-07-98

Fig. 3. Bentonietgehalte boorvloeistof. Ook het bentonietgehalte van zowel het zand als de slurry blijkt in de loop van de tijd af te nemen (zie fig. 4). Een verklaring voor de sterke afname van de hoeveelheid bentoniet is niet gevonden. Weliswaar is het kleigehalte na 1 juni lager, maar dit verklaart niet de doorgaande dalende trend van het bentonietgehalte.

5-13

betonietgehalte 3,5

-.._-

...__

.

-----.-

2,5

o

zand

x

sluny

-

Polynoom

-Polynoom

i.s

(zand) (sllXlY)

o.s

4-05-98

11-05-98

18-05-98 25-05-98

1.(16.98

8-06-98

15-06-98 22-Q6-98 29-06-98

6-07-98

13-07-98

Fig. 4. Bentonietgehalte zand en slurry. Opmerkelijk is dat het watergehalte bentonietgehalte (zie fig. 5)

in zowel de klei als het zand toeneemt bij afnemend vochtgehalte

30

.

0

. . .. .

25

a

20

ou

0

0

o.

. . . ~. c.· 0

0

.

~

=-~

--

V.s->I--• zaoo o -

klei Polynoom

-Polynoom

(zand) (klei)

10

o 27-()4·98

4<15-98

11-05·98

18-OS-98 25-05-98

1.(16.98

8.(16.98

15-06-98 22-06-98

29-06-98

EKl7·9B 13{)1-98

Fig. 5. Gemeten vochtgehalte. Ook het gebruik van polymeren tijdens het boren door de klei (begin mei tot begin juni) lijkt geen verklaring voor de gevonden toename van het vochtgehalte.

3.3.5

Viscositeit

Naast het bentonietgehalte is ook de viscositeit bepaald van zowel de boorvloeistof als de slurry. De viscositeit bestaat uit twee waarden; YP (Yield point) en PV(plastic viscosity). YP is een maat voor het bentonietgehalte, terwijl PV een maat is voor de vaste delen in de bentoniet.

5-14

Yleld Point 20 0

15

0 10

"'- -... 00

.. u

27.Q4·96

0

-

4-05·98

--

0

0

0

0

V

0 0

0

.

-5

0

,/'

0

,,-/

-r:

0

00

. . . . . . ..

11{)5·96

1a-OS-98 25-o5·9B

1~·9B

0

z:

.

&00·98

15..Q6·ge 22-06-98

29-06·98

&07·98

13-07-98

Fig. 6. De YP-waarde van de viscositeit van slurry en boorvloeistof. Het blijkt dat de waarden van YP niet corresponderen met de gemeten bentonietgehalten. Hoe meer bentoniet, des te hoger de YP-waarde theoretisch moet zijn. Het omgekeerde is geconstateerd, terwijl een verklaring niet is gevonden. Plastic Viscosity

-

14

12

./ 10

. ~

~ ~ Cl-

6

/;;/' t"-

-

,/ 00

0

~

...

'<, Q

'0

0

..

0

~

~

0

Q

0

-

0

--t-- -----. .. 0

0

0

.... ..------ ~

. i

i

o 27-Q4·98

4-05-98

11-05·98

18-05·98 25-05-98

1-06-9B

8-D6-98

15-06-98 22-Q6-98 29-06·98

6-07-98

13-07·98

Fig. 7. De PV-waarde van de viscositeit van slurry en boorvloeistof. De waarde van PV geeft een maat voor de vaste delen. Het is goed mogelijk dat bij het boren in het zand meer vaste delen in de slurry komen, maar in de boorvloeistof is dat twijfelachtig. Daarnaast is het feit dat meer vaste delen in de boorvloeistof aanwezig zijn dan in de slurry niet correct. Ook voor deze constatering is geen verklaring gevonden.

5-15

4.


4.1

Werking Scheidingsinstallatie

De capaciteit van de scheidingsinstallatie was voldoende. De enige problemen bestonden uit het dichtslibben van de ontwateringszeven regenval afstromen van de grond van de transportband.

4.2

en het bij hevige

Hoeveelheid Uitkomende grond

De hoeveelheid uitkomende grond kan voor de beide tunnelbuizen theoretisch worden bepaald op 1I4*pi*(8.55)2*942*2= 108.170 rrr'. Geschat is dat er circa 10% bentonietresidu overblijft, dus de in eerste instantie totale hoeveelheid te verwerken grond is 1,1 *109.090 = 119.000 m' vaste (ongeroerde) grond. Volgens GeoDelft is de verhouding dichtgepakte grond: losgepakte grond ongeveer 1,3. Inclusief toegevoegd bentoniet komt er dan 155.000 m' grond vrij. In tabel 5 zijn geschatte volumes en in de praktijk gemeten volumes weergegeven. Tabel 5. Vergelijking geschatte en werkelijke volumes grond. volume (rrr') volume (nr') Scheidingstrap (theorie) (geschat) voorzeef

+ cycloontrap

1

cycloontrap 2 bentoniet residu totaal

155.000

volume (m') (praktijk)

106.000

110.000

68.000 42.500

16.000

216.500

126.000

Blijkbaar is de waarde van 1,3 voor de verhouding tussen dichtgepakte grond en losgepakte grond kleiner dan aangenomen: 126.000/ 119.000 = 1,06. Naast de volumes is ook een vergelijking gemaakt tussen de vooraf geschatte hoeveelheid uitkomende droge stof, de later theoretisch bepaalde hoeveelheid droge stof en de werkelijk gemeten hoeveelheid droge stof. In tabel 6 is een overzicht gegeven van de verschillende waarden. Tabel 6. Vergelijking geschatte en werkelijke hoeveelheden droge stof. Scheidingstrap voorzeef

+

cycloontrap

droge stof (ton) (theorie) 1

cycloontrap 2 bentoniet residu totaal

163.000

droge stof (ton) (geschat)

droge stof (ton) (praktijk)

118.500

122.000

69.000 11.500

40.000

199.000

4.500 166.500

Het blijkt mogelijk de uitkomende hoeveelheid droge stof goed te bepalen met behulp van de theorie. Dit is echter alleen mogelijk door het tunneltracé op te knippen in veel kleine gedeelten, waarvoor per gedeelte het gehalte droge stof moet worden bepaald. 5-16

4.3

Verdeling grove-fijne delen

Met de metingen was het mogelijk de verdeling fijne en grove delen van de grond te bepalen. In zand blijkt een verhouding Kedichem juist een verhouding

85-15 (grof-fijn) te worden gehaald, terwijl in de laag van van

30-70 (grof-fijn)

wordt gevonden.

De gemiddelde

verhouding betrof 75-25, terwijl de theoretisch bepaalde verhouding 63-37 betrof. De afwijking met de theoretische verhouding wordt veroorzaakt door het feit dat niet bekend is welk gedeelte van de fijne fractie in samengeklonterde

vorm alsnog als grove fractie wordt

afgescheiden.

4.4

Bentonietpercentage, vochtgehalte en viscositeit

Opmerkelijk is dat het bentonietgehalte van zowel de boorvloeistof, het zand als de slurry in de meetperiode in eerste instantie toeneemt om daarna gestaag te dalen. Het feit dat in de slurry minder vaste delen zijn gemeten dan in de boorvloeistof is niet juist. Een verklaring voor beide constateringen is niet gevonden.

4.5

~eetprograD1Dna

Tijdens de meetperiode bij de boring van de eerste tunnelbuis is gebleken dat grote verschillen kunnen ontstaan door foute instellingen en verkeerde meten van dichtheden

rond de 1000 kg/m'

aannamen voor meetgebieden.

blijken

de afwijkingen

uitkomsten veel groter dan op grond van de meetonnauwkeurigheid

Bij het

in de uiteindelijke

verwacht kan worden.

Het blijkt moeilijk vast te stellen wanneer een meter gaat afwijken, waardoor meetfouten pas in een later stadium tot uiting komen. Het is niet mogelijk een meter bij het defect raken direct te repareren, omdat dit vaak niet direct wordt geconstateerd. Bij het opzetten van een dergelijk meetsysteem dient terdege rekening te worden gehouden met

optredende

meetinstrumenten.

meetonnauwkeurigheden,

maar

ook

met

de betrouwbaarheid

van

de

Alleen dan is het mogelijk betrouwbare metingen uit te voeren.

Het is noodzakelijk meettraject.

een goede controle

op de metingen

uit te oefenen

in het gehele

5-17

6

SCHADE AAN SEGMENTEN WESTBUIS

Datum: Opstellers:

mei 1998 J. Ruitenberg

6-1

· INHOUD

1. 1.1 1.2

INLEIDING Vraagstelling.. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. . .. . .. .. .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. . .. .. .. .. . .. .. .. . . . . . .. . .. .. . .. Werkwijze en opbouw rapport

6-5 6-5 6-6

2. UITGANGSPUNTEN ONTWERP EN INBOUW LINING 2.1 Ontwerpuitgangspunten en berekening van de lining....................................... 2.1.1 Methode van berekenen en aannames 2.1.2 Belastingsgevallen en veiligheidscoëfficiënt 2.2 Ontwerp en detaillering van de segmenten 2.2.1 Algemeen •....................................................................................... 2.2.2 Detaillering segmenten 2.2.3 Toleranties op de maatvoering 2.2. 4 Wapening en dekking 2.2.5 Betonsamenstelling , 2.3 Fabricage, opslag en transport segmenten 2.3.1 Productie 2.3.2 Opslag op productie terrein 2.3.3 Transport naar bouwlocatie 2.3.4 Opslag op bouwplaats 2.3.5 Laden op de (boor- )trein en transport naar tbm 2.3.6 Inbouw 2.4 Project werk instructies (pwi) 2.4.1 Voorbereidende maatregelen 2.4.2 Ringinbouw procedure , , , , 2.5 Vergelijking nederland en japan 2.5.1 Segmentontwerp 2.5.2 Ontgraving en ringbouw 2.5.3 .Inmeten en monitoren van de ingebouwde ringen .......•.................................. 2.5.4 Nadere uitwerking .. , .. , , , " , ,.,

6-8 6-8 6-8 6-9 6-10 6-10 6-12 6-13 6-14 6-14 6-14 6-14 6-15 6-15 6"'15 6-15 6-16 6-16 6-16 6-17 6-18 6-18 6-18 6-18 6-22

3. 3.1 3.2 3.3

BESCHRIJVING VAN HET SCHADEBEELD Algemeen .._ , Schadecategorieën Aard van de schade .. , ,

6-28 6-28 6-29 6-32

4. 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.2

MOGELIJKE OORZAKEN SCHADES Algemeen , Schade tijdens ringbouw Verplaatsing van de boormachine , Staartdichting en groutproces Vervorming van de ring buiten het schild Analyse tweede heinenoordtunnel .........................•..................................

6-2

,

,

,

6-37 6-37 6-37 6-39 6-41 6-41 6-42

4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.3 4.3. 1 4.3.2

Betonschade bij voeg van de sluitsteen (schadecategorie a) Betonschade bij de segmenthoek (schadecategorie c) Grote ringrandverschillen en boutpocketschade (schadecategorieën ben d) Langsscheur in de elementen (schadecategorie e) , Voeglekkage (schadecategorie f) Inventarisatie mogelijke oorzaken van schaden en lekkages (tch) Schaden Lekkages

6-42 6-43 6-44 6-44 6-45 6-46 6-46 6-48

5. 5.1 5.1.1 5. 1.2 5.1.3 5.1.4 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6

RELA TIE TUSSEN SCHADEBEELD EN BOUWPROCES Relaties procesgegevens en schade beeld Inleiding Uitgangspunten Relatie schadebeeld/procesparameters Conclusies Relatie negatief ringvoegverschil en lekkage Relatie schade sluitsteen in combinatie met (hoge) indruk(vijzel)-kracht.. Relatie schade sluitsteen en lekkage aangrenzende langsvoeg Relatie boog straal en schadebeeld Relatie groutinjectie (systeem) en schadebeeld

6-49 6-49 6-49 6-49 6-51 6-51 6-51 6-52 6-52 6-52 6-52

6. 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

MOGELIJKE MAATREGELEN OM SCHADE TE REDUCEREN 'Spanningsarme' inbouw sluitsteen Afstemmen plaatsingsnauwkeurigheid op beschikbare tolerantie Vermijden van krappe boogstralen Vergroten van de luchtmaat Centrische en conische ring inbouw Beperking ringvervorming

6-54 6-54 6-54 6-54 6-55 6-55 6-55

7. 7.1 7.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.5 7.6

DUURZAAMHEID Duurzaamheid van beton Tweede heinenoordtunnel Conventioneel ontwerp en beoogde duurzaamheid Eisen aan de tunnelelementen Overige , niet-betonnen tunnelonderdelen Samenvatting duurzaamheidsaspecten Ontwerp gebaseerd op levensduur Levensduurbeschouwing Invloed carbonatatie Indringen van chloride uit dooizouten Samenvatting ontwerpaspecten gebaseerd op levensduur Invloed schade op levensduur

6-56 6-56 6-57 6-58 6-58 6-61 6-62 6-62 6-62 6-65 6-66 6-69 6-70

8.

ERV ARINGEN BIJ AANLEG VAN DE OOSTBUIS

6-72 6-3

9. 9.1 9.2 9.3 9.4

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN Conclusies schadebeeld Conclusies duurzaamheid Aanbevelingen bouwfasebelastingen en nokdetaillering Aanbevelingen voor vergroting van de duurzaamheid

6-73 6-73 6-73 6-74 6-74

BIJLAGE A ERVARINGEN MET LININGSCHADE IN JAPAN Al Segmentschade A2 Lekkage A3 Advies schadeherstel A3.1 Japanse aanbeveling A.3.2 Scheurvorming door maatafwijkingen tussen nokken en sparingen

6-76 6-76 6-80 6-83 6-83 6-89

BIJLAGE B ADVIES ONTWERP OP LEVENSDUUR

6-91

LITERA TUUR

6-95

6-4

1.

INLEIDING

1.1

Vraagstelling

Sinds februari 1997 wordt in Nederland een nieuwe techniek toegepast om tunnels te realiseren; de boortechniek. Daarvóór werden tunnels aangelegd door middel van de 'cut and cover' methode of werden ze afgezonken. Het boren van tunnels heeft in het buitenland al een lange traditie. De techniek is eerst toegepast in gebieden met harde en stevige grondslag. Pas in een latere fase zijn er oplossingen tot stand gekomen die het mogelijk maakten om ook in slappe grond te boren. Het feit dat er al een lange traditie bestaat in landen zoals Japan en Duitsland wil niet zeggen dat de kennis van de techniek volledig bekend is. Tijdens het realiseren van de eerste buis, de westbuis, van de Tweede Heinenoordtunnel is schade waargenomen aan de segmenten. Vanwege het ontbreken van ervaring met het boorproces en het mogelijk te verwachten eindresultaat is op verzoek van de projectleider van de Bouwdienst Rijkswaterstaat, ing. F.J. Wermer, nader onderzoek uitgevoerd naar het schadebeeld: Het onderzoek kende 2 hoofdvraagstellingen: a. Is het schadebeeld, gezien vanuit de huidige stand van de boortunneltechniek, samenhang met de (grond- )omstandigheden, normaal en te verwachten? b. Wat zijn de consequenties, beheer van de constructie?

vanuit het oogpunt van duurzaamheid

en in

en kosten, voor het

Omdat de vraag "wat een 'normaal' te verwachten schadebeeld is", niet rechtstreeks beantwoorden is, zijn uit de hoofdvraagstellingen de volgende subvraagstellingen afgeleid: al.

te

aS.

Karakteriseer het opgetreden schadebeeld in relatie tot de geo-omstandigheden het boorproces en het ontwerp. Analyseer en evalueer mogelijke oorzaken. Analyseer internationaal, in Europa en Japan, "normale" schadebeelden in vergelijkbare omstandigheden. Analyseer internationaal, in Europa en Japan, welke maatregelen "normaal" worden genomen om schade te voorkomen. Evalueer acties I tlm 4 en concludeer.

bI. b2. b3. b4.

Analyseer de "levensduur-filosofie" van het ontwerp van de constructie Analyseer de "levensduur" van de gerepareerde constructie Analyseer de beheer-kosten op basis van b l en b2 Evalueer en concludeer.

a2. a3. a4.

6-5

Het onderzoek in dit rapport heeft betrekking op bevindingen bij de aanleg van de westbuis . Voor bevinden van de aanleg van de oostbuis wordt verwezen naar hoofdstuk 8. De schadecommissie bestond uit de volgende personen: ir. (opdrachtnemer) W. L. Leendertse ir. (ontwerp) G.M. Wolsink (uitvoering) ing. F.W.J. van de Linde (materiaalkunde ) ing. H. de Vries lr. (algemeen) J. Ruitenberg

1.2

Werkwijze en opbouw rapport

Voor de analyses is gebruik gemaakt van de volgende rapportages Heinenoordtunnel:

van het project Tweede

• Ontwerpnota, ,Samenvatting ontwerpberekeningen geboorde gedeelte Heinenoordtunnel', ir. J.L. van der Put. November 1996. Doc.nr. 1933-T-963116

Tweede

COWI-rapport, 'Inspection Report - Construction Quality", A. Odgaard & S.D. Eskesen. November 1997. • Schaderapportage: Bouwdienst Rijkswaterstaat. 'Ring 100-150. Relatie procesgegevens schadebeeld, Tweede Heinenoordtunnel'. 20 oktober 1997. P. van Oostveen en ir. E.H. Negen. (1933- T-973008) • Schaderapportage: Bouwdienst Rijkswaterstaat. 'Ring 450-600. Relatie procesgegevens schadebeeld, Tweede Heinenoordtunnel'. 17 december 1997. ir. E.H. Negen. (1933-T973239) •

• •

PWI's- Boorproces, I-THT-BT-U246 Intron' Onderzoek naar effectiviteit van enkele methoden voor oppervlaktebehandeling van beton, tunnelsegmenten Tweede Heinenoordtunnel'. November 1997. Doc.nr. U505l50/R97252. • Bouwdienst RWS 'Onderzoek chloridebelasting'. ir. E.H. Negen. Juni 1997. Doe. Nr. 1933-T -970427.

Daarnaast is gebruik gemaakt van het specialistisch advies van de volgende bureaus: •

PSP Beratende Ingenieure für Tunnelbau, rapportage. 'Einschaliger Tunnelausbau mit Stahlbetontûbbingen: Welche Lasten sind Maf3gebend, wie kann man Schäden vermeiden'. 1998. Dipl.-Ing. F. Grübl.

•

Chiyoda Engineering Consultants Heinenoordtunnel'. November 1997.

•

TNO-Bouw. 'Beoordeling van de duurzaamheid van de tunnelwand van de Tweede Heinenoordtunnel'. ir. A.J.M. Siemes, dr. R.B. Polder en dr.ir. o.e.G. Adan Februari 1998. Doe. Nr.(97-BT-R/1488).

Co. ,Ltd.

'Damage

Characterization

Second

Het voorliggende rapport geeft de analyse weer van de 'Schadecommissie' . Aangezien de schadecommissie een onderdeel is van het totale onderzoek naar schades zal er door het

6-6

project Tweede Heinenoordtunnel meningen worden verwoord.

een overall eindrapport

worden geschreven,

waarin alle

De opbouw van het rapport is als volgt: Allereerst worden in hoofdstuk 2 de uitgangspunten voor het ontwerp en inbouw van de lining aangegeven (voorspelling). In de hoofdstukken 3 t/m 5 wordt nader ingegaan op de geconstateerde schade (meting). Eerst wordt het schadebeeld beschreven en gecategoriseerd (hoofdstuk 3). Vervolgens worden in hoofdstuk 4 per schadecategorie de mogelijke oorzaken geanalyseerd. In hoofdstuk 5 wordt verder gezocht naar een mogelijk verband tussen de opgetreden schade en het bouwproces. In hoofdstuk 6 zijn vervolgens de mogelijke maatregelen om schade te voorkomen c.q. te reduceren geanalyseerd. TNO Bouw heeft, in opdracht van de 'Schadecommissie' , een studie uitgevoerd naar duurzaamheidseisen aan de lining van de Tweede Heinenoordtunnel. Het gaat daarbij om de wijze waarop deze eisen praktisch zijn ingevuld en de invloed van de diverse vormen van schade en reparaties op de duurzaamheid. In hoofdstuk 7 zijn de resultaten van deze studie weergegeven. In hoofdstuk 8 zijn de bevindingen die zijn opgedaan bij de aanleg van de 2e buis (oos tbuis) . Tot slot wordt het rapport van de 'Schadecommissie' afgesloten met conclusies en aanbevelingen: hoofdstuk 9.

6-7

2.

UITGANGSPUNTEN

ONTWERP

EN INBOUW LINING

2.1

Ontwerpuitgangspunten

2.1.1

Methode van berekenen en aannames

en berekening

van de lining

Voor de berekening van de krachtswerking [4 en 5] in de tunnellining, de zogenoemde ring berekening, is in het voorontwerp gebruik gemaakt van een 2D-raamwerkmodel en in het definitieve ontwerp van een quasi-ruimtelijk raamwerkmodel. De grond rondom de tunnel is in de 2D-raamwerkberekening geschematiseerd door een elastische bedding en in het quasi-ruimtelijk raamwerkmodel door veren. De belasting vanuit de grond op de lining is geschematiseerd volgens de theorie van SchulzeDuddeck. Voor het liningontwerp van de Tweede Heinenoordtunnel is een aantal aannamen gedaan. De belangrijkste zijn: Een liggerberekening is niet nodig, omdat de tot een ring opgebouwde segmenten ervoor zorgen dat de tunnel zich in langsrichting gedraagt als een scharnierende ketting met een scharnierafstand van 1,5 m (de segmentbreedte ). Door dit flexibele gedrag, in combinatie met de geringe verschillen in bodemgesteldheid in langsrichting van de tunnel en de geringe te verwachten zettingen, zullen er geen noemenswaardige dwarskrachten optreden. Een langsberekening van de tunnelbuis, een zogenoemde liggerberekening, is derhalve niet uitgevoerd. Uit onderzoek van Grondmechanica Delft en Erdbaulaboratorium Essen is gebleken dat er nauwelijks onderlinge beïnvloeding van de tunnelbuizen optreedt indien de tussenafstand meer dan een 0,5 maal de tunneldiameter (0,5D) bedraagt. Een verandering van de elasticiteitsmodulus en de veerstijfheid van de grond door krimp van de grout is te verwaarlozen, omdat het grout wordt geïnjecteerd in met water verzadigde grond. Krimp door uitdroging treedt hierdoor nauwelijks op. Tijdens het boren van de tunnel zet de tunnelboormachine zich af tegen de lining. Hierdoor komt de lining in langsrichting onder voorspanning te staan. Deze langsvoorspanning is in de liningsberekening verwaarloosd, dit wordt als extra veiligheid beschouwd.

6-8

Fig. 1. Quasi-ruimtelijk raamwerkmodel van Schulze-Duddeck

[4].

Voor de berekening van de lining is in het voorontwerp een 2D-raamwerkberekening en voor het definitieve ontwerp een quasi-ruimtelijke raamwerkberekening toegepast. De tunnelring is geschematiseerd met polygoonringen, 1,50 m h.o.h. (de segmentbreedte), die onderling met koppelstaven zijn verbonden. Deze koppelstaven geven de krachtswerking tussen de ringen onderling weer. De langsvoegen in de lining zijn als volledige scharnieren geschematiseerd. De grond rondom de tunnellining vormt een elastische ondersteuning voor de tunnelring . Deze bedding is in de berekeningsmodellen geschematiseerd door veren, dan wel discrete veren (staven). Als de bedding wordt geschematiseerd door veren, is de veerconstante hiervan gelijk aan de beddingsconstante van de grond. In het geval de bedding wordt geschematiseerd door staven, wordt het staafoppervlak zodanig gekozen dat de rekstijfheid van de staaf overeenkomt met de stijfheid van de grond.

2.1.2

Belastingsgevallen en veiligheidscoëfficiënt

In de gebruiksfase zijn de volgende belastingsgevallen meegenomen [5]: Eigen gewicht tunnel Gronddruk Gelijkmatig verdeelde verkeerslast (10 kN/m2) Tweezijdig ongelijkmatige verkeerslast Ongelijkmatige verkeerslast direct boven de tunnel Eenzijdige ongelijkmatige verkeerslast Gelijkmatig verdeelde last van een gezonken schip (25 kN/m2) Eenzijdige ongelijkmatige last van een gezonken schip (type 1 en 2) 6-9

Waterdruk Ontgraving (1,5 m x 1,5 m) ten behoeve van kabel Temperatuursbelastingen, krimp en kruip van beton zijn niet maatgevend, voegen deze spanningen in de segmenten opvangen.

omdat de vele

Voor de bouwfase zijn de volgende belastingen onderzocht: De kracht waarmee de vijzels in de TBM zich afzetten tegen de reeds geplaatste lining: Hierbij is rekening gehouden met de bedrijfslast van 35.000 kN en de maximale vijzelkracht van 56.000 kNo In de uitvoeringsfase blijken de vijzelkrachten gemiddeld 30.000 kN te bedragen. De groutdruk op de lining: Er wordt gerekend met een druk van 1,5 bar voor een doorsnede met een geringe waterdruk en 3 bar voor een doorsnede met een maximale waterdruk. De groutdruk is als een constante belasting om de tunnel beschouwd en het hydrostatische deel is weggelaten. NB. Er zijn nog geen voorschriften waarin getalsmatig is vermeld welke bouwfase-belastingen aangehouden moeten worden. In DIN 1045 en de Empfehlungen Tunnelbauwerke im Lockergestein worden bouwfasebelastingen als aandachtspunt gememoreerd, maar niet gespecificeerd. Verder zijn in de berekeningen nog een aantal aanvullende belastingsgevallen beschouwd: Een voorvervorming gegeven aan het systeem volgens de Empfehlungen wo=R/200. Dit getal is bepaald door ervaring en kan worden vergeleken met de imperfectie van een pendelstaaf. Breuk van 1 nok Vergroot grondgewicht in de kritische doorsnede. Belastingen, als gevolg van segmentverplaatsingen. Brandbelasting: er is een berekening gemaakt waarin wordt aangetoond dat de tunnelring stabiel blijft na afspatten van de dekking en het verloren gaan van de binnenste wapening bij een brand volgens de standaard brandcurve gedurende een uur. Voor het liningontwerp is een overall-veiligheidsfactor van 1,75 toegepast, volgens DIN 1045). Deze is ingevoerd bij de bepaling van de segmentafmetingen en de wapening. Vervolgens bevatten de aannnamen ten aanzien van belasting, de beddings-schematisering en de grondparameters nog veiligheden, die nauwelijks afzonderlijk zijn te bepalen. 2.2

Ontwerp en detaillering

2.2.1

Algemeen

van de segmenten

De Tweede Heinenoordtunnel bestaat uit twee buizen, elk met een lengte van circa 950 m. De inwendige diameter van een tunnelbuis bedraagt 7600 mm en de wanddikte 350 mmo De tunnelwand wordt opgebouwd uit ringen, in totaal 1266 stuks. Elke ring bestaat uit acht segmenten; er zijn dus 10128 segmenten benodigd. Het alignement van de Tweede Heinenoordtunnel is zowel in horizontale als in verticale richting gebogen. De bogen in de tunnel kunnen niet met rechte ringen worden gemaakt. 6-10

Hiervoor zijn zogenoemde 'conische ringen' nodig met een verlopende breedte. De gemiddelde breedte van een ring bedraagt 1500 mm en het verloop is 50 mm (fig. 2). Hiermee kunnen bochten worden gemaakt met een straal van 250 m. De Tweede Heinenoordtunnel wordt met twee typen ringen gebouwd, 'linkse' en 'rechtse'. De ringen hebben een smalle en een brede zijde. Door achtereenvolgens de smalle zijden van hetzelfde type ring tegen elkaar te plaatsen, wordt een bocht naar links of naar rechts gemaakt. Door de ringen ten opzichte van elkaar te draaien, kunnen ook in het verticale vlak bochten worden gemaakt. De segmenten van een linkse en een rechtse ring zijn onderling niet uitwisselbaar. Omdat elke ring is opgebouwd uit acht segmenten en er twee verschillende ringen zijn, zijn er dus zestien geometrisch verschillende segmenten. De segmenten in een ring kunnen worden ingedeeld in drie typen (tabel 1). R6

180·

L7

R7

180·

L8

L5

90"

H[~' p~

R3

__.

0.= 360.

JB t[[W

0·=360·

r 7_600

r

,l3~

3~~0~_

rechtse ring

L3

7600

linkse ring

Fig. 2. 'Linkse' en 'rechtse' ringen. Tabel 1.Typen segmenten in een ring [6]. segment

vorm aantal per ring booglengte (m) volume per segment (rrr') massa per segment (kg)

D 0 ---

rechthoekig

parallelogram

5 3,56 1,87

2 3,09-3,29

4700

1,68 4200

0

wig 1 0,55-0,95 0,40 1000

6-11

2.2.2 Detaillering segmenten Een segment is een gebogen betonplaat. De buitenzijde van de plaat is glad afgewerkt. In de binnenzijde zijn inkassingen gemaakt voor boutverbindingen, alsmede sparingen om de erector (vacuümapparaat) in de boormachine op het segment te kunnen positioneren. In verband met montageverbindingen, krachtsoverdracht en waterafdichting tussen de segmenten, zijn deze in de zijkanten voorzien van detailleringen (fig. 3). Groef waterafdichting Voor de waterafdichting van de tunnel wordt in een rondom het segment lopende groef, een rubberprofiel aangebracht. De groef, heeft een diepte van 8 mm en een breedte van 33 mmo Bij het plaatsen van de segmenten worden de rubberprofielen ingedrukt, waardoor de voegen tussen de segmenten waterdicht worden afgesloten. Boutverbindingen De boormachine zet zich met veertien vijzelparen af tegen de tunnelwand. Om een segment te kunnen plaatsen, trekt de machine drie vijzelparen terug. Daarbij wordt dus de druk van het achterliggende segment afgehaald. Om te zorgen dat het segment niet verplaatst en het rubberprofiel tussen de segmenten ingedrukt blijft, worden de segmenten onderling verbonden. De segmenten in een ring, maar ook de ringen onderling, worden tijdelijk aan elkaar bevestigd met stalen bouten, die vanuit een uitsparing in de binnenzijde van een segment in een kunststof schroefhuls in het aanliggende segment worden geschroefd (fig. 4). De bouten worden weer verwijderd als de laatste volgwagen van de boormachine is gepasseerd, dit is ongeveer 50 m achter de boorkop. Drukvlakken In de voegen tussen de segmenten worden de ringen vijzelkrachten overgedragen. Als de segmenten in de voegen over de volledige dikte contact met elkaar zouden maken, zouden de randen belast kunnen worden en daardoor kunnen afspringen. Om dit te voorkomen zijn in de zijkanten van de segmenten in dikterichting gecentreerd, 4 tot 6 mm dikke betonnen drukvlakken aangebracht. Hierop worden ter plaatse van de vijzelparen 2 mm dikke centreerplaatjes (van triplex; Fins berkenhout) gelijmd. In totaal zijn er dus 2 x 1 (sluitsteen) + 7 x 4 (overige segmenten) = 30 centreerplaatjes. Dwarskrachtverbinding De tunnel wordt gebouwd in een relatief slappe bodem. Omdat de tunnelbuis wordt gebouwd met ringen, zouden deze ten opzichte van elkaar kunnen verschuiven of vervormen. Om te zorgen dat de ringen elkaar onderling steunen, zijn ze in de ringvoeg voorzien van dwarskrachtverbindingen. Deze verbinding bestaat uit een betonnen nok aan het ene segment en een uitsparing in het andere (fig. 3 en 4). Met uitzondering van de sluitsteen heeft elk segment aan de ene langszijde twee nokken en aan de andere langszijde twee uitsparingen. In een ringvoeg worden zo veertien dwarskrachtverbindingen gevormd.

6-12

.----

Fig. 3. Tunnelsegment.

I

...

I

I

I I

I

I

I

+--: I

I I

I

I

I

~~ ~...

:;:

'-Jl.-o

<J---- -

boorrichting

Fig. 4. Boutverbinding tussen elementen.

2.2.3

Toleranties op de maatvoering

In de civiele bouw worden betonconstructies over het algemeen gebouwd met toleranties van 5 tot 10 mmo De prefabindustrie is gewend aan maatvoering in mmo Voor de segmenten worden echter toleranties geëist in tienden van mmo Dit zijn toleranties waarmee normaal gesproken alleen in de werktuigbouwkunde wordt gewerkt. Voor betonelementen met een massa van 4700 kg lijkt het een moeilijk haalbare eis. Enkele toleranties die aan de segmenten worden gesteld: breedtematen +/- 0,5 mm; diktematen +/- 2 mm; hoekafwijking zijvlakken +/- 0,25 mm over 50 mmo

6-13

De zeer hoge maattoleranties worden geëist in verband met de waterafdichting van de tunnel door het rubberprofiel en om lokale spanningsconcentraties in de contactvlakken tussen de segmenten te voorkomen. In de langsvoegen, in de lengterichting van de tunnel, sluiten de segmenten 'koud' op elkaar. Bij grotere maatafwijkingen is de kans op montageschade aan de segmenten groter. 2.2.4 Wapening en dekking De segmenten worden gewapend met volledig geprefabriceerde

wapeningskooien

opgebouwd

uit een orthogonaal boven- en ondernet 0 8. In de randen zijn extra staven 010 en 012 aangebracht in verband met belastingen in het vlak van de segmenten die buigende momenten kunnen veroorzaken. Om de splijtkrachten ten gevolge van de vijzeldruk en eventuele andere lokale belastingen op te kunnen nemen, is in de randzones een groot aantal beugels 08 opgenomen. De hoeveelheid wapening bedraagt ongeveer 100 kg/m'. De staalkwaliteit is FeB 500 HWL. De dekking op de wapening bedraagt in het binnen- en buitenvlak van het segment 35 mmo De dekking in de kopse voegvlakken bedraagt 20 mmo 2.2.5 Betonsamenstelling In het bestek voor de Heinenoordtunnel staat voor het beton sterkteklasse B45 voorgeschreven in milieuklasse 5b. Daarmee moeten de segmenten een duurzaamheid hebben van 100 jaar. De voorgeschreven sterkteklasse is in de prefabindustrie geen enkel probleem. Uitgangspunt bij het ontwerp van het mengsel was het realiseren van voldoende ontkistingssterkte zonder additionele verwarming. Met het toegepastebetonmengsel wordt na een dag een kubusdruksterkte bereikt van minimaal 25 Nzrnm", na 28 dagen van ruim B65. Na een geschiktheidsonderzoek en in overleg met de Bouwdienst Rijkswaterstaat is om duurzaamheids- en productietechnische redenen besloten in het mengsel 75% CEM III/A 52.5 en 25 % CEM I 52.5 R toe te passen. Het betonmengsel is vanzelfsprekend ook getoetst aan CDR-Aanbeveling 38 inzake de alkali-silicareactie. Naast duurzaamheid en sterkte ontwikkeling is voor de productie de verwerkbaarheid van het mengsel belangrijk. Dit moet snel en gemakkelijk te storten en te verdichten zijn. Daarnaast moet het voldoende stabiliteit bezitten om kort na het storten de bovenkleppen van de mal te kunnen openen. Het verse beton moet dan in de gewenste ronding blijven staan. Ook het afwerken moet vlot gaan.

2.3

Fabricage, opslag en transport segmenten

2.3.1 Productie De segmenten worden geproduceerd in zeer hoogwaardige stalen mallen. Er is voor het Heinenoordproject gebruik gemaakt van 32 mallen; voor elk segment (16 geometrisch verschillende) twee. In de opbouw van een mal zijn drie delen te onderscheiden: een stijve onderbouw, scharnierende zijschotten en bovenkleppen. De onderbouw geeft de mal voldoende stijfheid om vervorming tijdens het verrijden te voorkomen. De segmenten worden gestort met de bolle kant boven. Om tijdens het storten dit bolle vlak te kunnen vormen, wordt de bovenzijde van de mal afgedekt met kleppen. 6-14

Na het storten gaan de kleppen open om de bovenzijde van het segment glad af te kunnen werken. Voor het verdichten van het beton zijn onder elke mal 2 trilmotoren bevestigd, aangedreven door perslucht. De segmenten worden geproduceerd op een carrouselsysteem: de bewerkingen zijn plaatsvast en de mallen verplaatsen. Op de productielijn staan 32 mallen opgesteld. Elke dag gaat de carrousel éénmaal rond. Dit betekent een productie van 32 segmenten per dag. De opdrachtgever wil de segmenten in verband met handeling in de boormachine met de holle zijde naar boven aangevoerd krijgen. Daarom worden de segmenten direct na het ontkisten gekanteld. Nadat de segmenten zijn gekanteld wordt de groef voor het afdichtingsprofiel nog nabewerkt. Dat wil zeggen dat eventuele luchtbelletjes worden dichtgezet. Hierna wordt het rubberprofiel om het segment gelijmd. Om de verse segmenten te beschermen tegen weersinvloeden worden ze nog twee dagen binnen in tussenopslag gehouden. Daarna gaan ze per spoor naar het opslagveld.

2.3.2

Opslag op productieterrein

Gedurende de productie en tijdens de opslag worden de segmenten van een ring die op één dag zijn geproduceerd, bij elkaar gehouden en op één opslagpositie achthoog opgestapeld. Als de opdrachtgever een ring afroept, wordt een complete ring van 32 ton met een vrachtauto afgevoerd.

2.3.3

Transport naar bouwlocatie

De segmenten worden op afroep door TCH gebracht op de bouwplaats. De segmenten worden per ring, verdeeld in twee stapels van 4, op een vrachtwagencombinatie vervoerd. Als de combinatie op de bouwplaats arriveert wordt de trekker losgekoppeld en neemt deze de al leegstaande oplegger weer mee terug. De oplegger moet gelost zijn voordat de volgende ring wordt gebracht. Op het opslag terrein van SSS te Zwijndrecht staat de volgende oplegger dan alweer klaar.

2.3.4

Opslag op bouwplaats

Als de oplegger afgekoppeld is kunnen de segmenten worden gelost. Vóór het lossen voert TCH een afnamecontrole uit. De ringen worden gesorteerd opgeslagen; linkse ringen links, rechtse ringen rechts. Het lossen gebeurt met behulp van een 'tang'. Deze pakt een stapel van 4 segmenten tegelijkertijd op, door het onderste segment op te pakken.

2.3.5

Laden op de (boor-ïtrein en transport naar TEM

Tijdens het boorproces wordt constant de positie van de TBM gecontroleerd ten opzichte van het theoretische alignement. De computer bepaalt welke ring (of serie ringen) geplaatst moet worden om op het alignement te blijven. De ring wordt met de 'tang' vanaf het opslagterrein op de trein in de startschacht gehesen. Nadat de ring op de trein is geladen, rijdt de trein naar de TBM over een smal-spoor.

6-15

2.3.6

Inbouw

Als de trein gearriveerd is in de TBM dan worden de segmenten gelost met een segmentkraan met vacuümplaat. De segmenten worden achtereenvolgens op een schuiftafel gezet. De schuiftafel schuift naar voren zodat de erector het segment kan oppakken en plaatsen. In de TBM worden de segmenten van de stapel gehesen met een segmentkraan met vacuümplaat bevestigd aan een kraanbaan. Het principe van de segmentkraan met vacuümplaat is dat een plaat met rubberafdichtingsprofiel op het segment wordt gezet. Door lucht weg te pompen ontstaat er een onderdruk waardoor het segment vastgezogen wordt aan de plaat. De lift werkt op een 80% vacuüm.

2.4

Project Werk Instructies (PWI)

2.4. I

Voorbereidende maatregelen

Voorafgaand aan de ringbouw wordt een boorgang gemaakt van 1.50 m. Tijdens het boren wordt de voorgaande ring niet alleen belast op de grote vijzeldrukken maar ook door groutdrukken. Hieronder staat de PWI van het boorproces. Tabel 2. Handelingen tijdens het boren [PWI -boorproces, I-THT-BT-U246]. Actie

Wie machinist TBM monteur

+ machinist

druk op de voortgangsvijzels TBM

machinist TBM

werking mortel pomp bijhouden juiste hoogte bentonietspiegel

in de werkkamer

machinist TBM

laten draaien graafwiel met bedrijfstoerental,

machinist TBM

controle luchtdruk achter drukwand

boorploeg

aanvoer volgende te bouwen ring conform I-Tweede Heinenoordtunnel-BT -U364

draairichting

Aandachtspunten: Tijdens voortgang altijd mortel pompen. Bij te lage morteldruk mortelpompsnelheid vergroten (automatische handeling), evt.voortgang vertragen. Bij te hoge morteldruk pompsnelheid verlagen, zodat druk terugvalt (automatische handeling). Maximaal toelaatbare druk 2 bar boven ontwerpdruk. Tijdens het boren kan oversneden worden. Oversnijden wordt toegepast, indien klemming van de TBM in de grond verwacht kan worden, zoals in het dichtblok. Het moment en mate van oversnijding wordt door de uitvoerder van de boortunnel aangegeven op het ploegformulier. Stoppen met pompen van de mortel bij einde van de boorgang, wanneer de druk oploopt.

Enkele keuringsactiviteiten

6-16

ten aanzien van het groutproces zijn gegeven in tabel 3:

Tabel 3. Overzicht keuringen groutproces tijdens boren [PWI-boorproces, keurings-activiteit

methode c.q. procedure

wie

instellen/ controle debiet mortelpompen

aflezing peilstok mortelcontainer elke 10 cm

instellen/ controle druk mortelpompen

drukopnemers in monteur drukleidingen

2.4.2

monteur

I-THT-BT-U246]. registratie

waar

waarop

wanneer frequentie

paneel cabine

minimaal ca. 5 m3 per ring

aanvang boren

>5 m' ploegform.

op pomp

minimale druk voor werking

aanvang boren

voortgangformulier

Ringinbouw procedure

Nadat de segmenten zijn ontworpen en geproduceerd moeten ze geplaatst worden. Uit de PWI (project werk instructies) volgt de te volgen procedure bij de ringinbouw . Tabel 4. Maatregelen voorafgaand aan het ringbouwen [PWI-boorproces, Actie Wie

I-THT-BT-U246].

Uitv. Boorploeg

einde boren

Ploegingenieur

opnemen positie schild tov de laatst gebouwde ring (voorloop- en luchtmaten) . Deze gegevens worden opgemeten en ingevoerd in het ringbouwprogramma

Ringbouwer

reinigen staart schild

Ringbouwer

de juiste ring in de juiste volgorde gereed leggen in de TBM

Ringbouwer

met zeep insmeren zijden segmenten 6 en 8

Uitv. Boorploeg

informeren machinist TBM over inbouwpositie volgende ring

Tabel 5. Te volgen ringinbouwprocedure Wie

[PWI-boor-proces, I-THT-BT-U246]. Actie

Ploeg ingenieur

voortgangsvijzels per paar daar intrekken, waar het eerste segment geplaatst zal worden conform opgegeven inbouwpositie

Machinist TBM

eerste segment met de erector van de segment-feeder afnemen

Machinist TBM

segment op aanwijzingen van de segmentzetters in de juiste positie brengen met de erector

Ringbouwers

verbinden segment met voorgaande ring met boutverbindingen, verbinden segmenten van de ring onderling

Machinist TBM & Ringbouwers

plaatsen overige vier rechte segmenten


plaatsen 6- en 8-segment


plaatsen 7-segment (sluitsteen)

Ditv. Boorploeg

inmeten ring en invullen ringbouwformulier

en schade formulier

6-17

Aandachtspunten: Behalve de vijzelparen waar een segment wordt ingebouwd, zijn continu alle voortgangsvijzels op druk tegen de laatst gebouwde ring geplaatst. Het eerste segment wordt in principe altijd in de onderste helft geplaatst. De volgende segmenten worden vervolgens afwisselend links en rechts ingebouwd met als laatste de sluitsteen. Het plaatsen van de segmenten wordt onder controle van de ruimte tussen de buitenzijde segment en binnenzijde schild uitgevoerd, tevens wordt gelet op goede aansluiting met de voorafgaande ring. Indien mogelijk worden de bouten verwijderd vanaf de vierde volgwagen.

Op het ringbouwformulier worden de ingemeten luchtmaten (tussenruimte tussen buitenkant segment en binnenkant schild) genoteerd. Met behulp van een ringbouwprogramma wordt na het invoeren van de luchtmaten, de helling van de TBM en ring en de verrolling bepaald welk type ring als volgende dient te worden gekozen. Daarnaast wordt op het schadeformulier aangegeven waar zich schaden bevinden als de ring net geplaatst is.

2.5

Vergelijking Nederland en Japan

In deze paragraaf wordt in eerste instantie de visie van het Japanse ingenieursbureau Engineering Consultants weergegeven. Met voetnoten zal de nuancering Schadecommissie worden weergegeven.

Chiyoda

van

de

In bijlage A zijn ervaringen met liningschade in Japan opgenomen. 2.5.1 Segmentontwerp Ten aanzien van de het ontwerp van de segmenten is een vergelijk gemaakt tussen het Nederlandse ontwerp en de Japanse ontwerpen in vergelijkbare omstandigheden, zie tabel 6. 2.5.2 Ontgraving en ringbouw In tabel 7 is de vergelijking tussen Nederland ontgravingsproces ende ring bouw.

en Japan weergegeven

voor wat betreft het

2.5.3 Inmeten en monitoren van de ingebouwde ringen De vergelijking ten aanzien van het inmeten en monitoren van de ingebouwde weergegeven in tabel 8.

6-18

ringen staat

Tabel 6. Vergelijking segmentontwerp [7].

NO

CD

cv CID

Item Segment thickness

35cm.

Theoretical calculation model for segmentdesi n Water seal material

Spring model.

®

Location of water seal

CID

Types of se ments Use of rnaterial at .oint surface

CID

The Netherlands

Y

Ja an 4-5% of tunnel diameter (34-42cm in case of 8.5 diameter). In reality the segment thickness aften exceeds these lirnits. Japanese model or spring model.

CR rubber (water sealing capacity increases when com ressed). The profile for the water sealing is deep, and the clearance is small. Therefore, the corner section of the segment is weak.js-

Water expansion Mechanism (water sealing capacity increases when sealin material absorbs water). The profile for the water sealing is shallow, and the clearance is large. Therefore, the corner section of the segment is strong.

Only segments for straight section. Wood.

Segments for straight (95%) and }..curved (5%) section. Synthetic.

General cornrnents The following cornrnents can he made when the segment design is compared. CD@) When stress concentrates to certain locations of the segments, the chance that damage occurs increases. ®® When smal1 discrepancies occur during the construction works at time of segment assembly, or different loads, the seal capacity may decrease due to different pressures. Also the chance increases that damage to the segrnents occurs due to localized stress. (§) 4 In order to transrnit the force from one segment to the next one, wooden material is ..- applied. This can lead to increased risk of damage due to localized stress. On the other hand, in case the accuracy of the segments is not sufficient, this rnaterial can function as a buffer. I

2 3 4

Met The Netherlands wordt hier bedoeld: Tweede Heinenoordtunnel. De hoek is zwakker. Het is de Schadecornrnissie niet duidelijk hoe dit dan uitgevoerd dient te worden. Deze opmerking wordt door de Schadecornrnissie ter discussie gesteld. 6-19

Tabel 7. Vergelijking ten aanzien van ontgravingsproces

NO

CD

en ringbouw [7].

The Netherlands

Item

Japan

One ring is fixed to the previous one, fixing the bolts imrnediately.

With use of a segment adjusto~~ one ring is assembied fixing th bolts partly. After a number of next rings is assembIed, the bolts are fixed completely.

(2) Segment adjustor (')

No.

Yes.

CID

Manual.

below 6m 6 to 12m above l2m Not removed necessary). Equidistant.

Assembly of one ring

Erector (for segment assembly)

@ Bolts

Removed after segment assembly.

®

In groups of two,

Jack distribution

&

00

Cb

8

8 Cb

®

00

7

(j) Grout material

Mortar (sand, cement). Hardens in I - 2 days.

0000

o o

0

0

0

0

0 0 0000

8

Grout is inserted from 6 location. Grout controlled by volume.

Grout

always manual, often manual, often automatic. (functionally

Grout is inserted through segments or shield from 2 locations. Grout is controlled by pressure (normally 140-150% of the volume). Mortar + stiffener. Y Hardens in 30 - 40 rninutes.

Genera! comrnents The following cornments can be made when the excavation and segment assembly is compared. CD Fixing of the bolts is carried out per ring. (2) Because no segment adjustor is used, it is difficuit to prevent tunnel shape deformation. CID Equidistant jacks distribute jack power equally over one ring. ® When only controlling the grout insertion by volume, over-grouting or insufficient grouting can occur. Grout control by grout pressure is more accurate and easier. (j) Fast hardening zrout has the advantaze that tunnel and surroundinz soil are unified easilv. (0)

Segment adjustors Segment adjustors have hydraulic jacks to support segments, preventing tunnel shape delormetion before the completion of construction. This system provides an effective solution to the tendency of segments to sag under their own weight or to deform under the force of overbur-

Segment

den.

1 2 3

Hier wordt het naspannen van de bouten bedoeld. Tweede Heinenoordtunnel: grouten wordt net als in Japan gecontroleerd In Japan worden ook andere groutmaterialen toegepast.

6-20

op druk en volume.

Tabel 8. Vergelijking ten aanzien van inmeten en monitoren van de ingebouwde ringen [7].

The Netherlands

NO

Item

CD

Objective of measurements

Confmn allignment of design tunnel and allignment of excavated tunneL

CV

Measurement items and frequency

Allignment: 1 time per week. )..

®

Submittal of No.~ measured data (from contractor to tunnel owner)

Japan Confmn allignment of design tunnel and allignment of excavated tunnel. Confmn allignment of excavated tunnel and alliznment of assembled sezments. Center of design ring: each ring, Center of excavated ring: eachring, Center of segment ring: eachring, Alliznment: 1 time oer week. Every day.

General Comments ït seems that the construction con trol is based on the principle that the excavation respects the design allignment. On the other hand, the segments are assembled with respect to the excavated tunnel. Therefore, in case of discrepancies between the allignment of the design tunnel and the allignment of the excavated tunnel, unallowable stress on segments can occur. However precisely the excavation is carried out, there will always be discrepancies between the allignrnent of the design tunnel and the allignment of the excavated tunnel. In case the segments are assembied without taking this into consideration, stress acting on the segrnents can cause damaze and water leakaze.

1 2 3

Idem als in Japan. Onjuiste constatering. zie hieronder. Voor de beschrijving van het ringinbouwprogramma: zie hieronder.

Levering van data door aannemer aan opdrachtgever & beschrijving ringinbouwprogramma De metingen die door de aannemer worden verricht zijn de volgende: 1. Stationering van de TBM (geboorde afstand). 2. De afwijking van de TBM in mm ten opzichte van het geprogrammeerde alignement. 3. Controle coördinaten consoles TACS (Tunnel Advanced Control System) systeem. 4. Controle deformatie TACS systeem. 5. Elke twee weken onafhankelijke D-meting boorkop ter controle TACS systeem. 6. Deformatie ringen na inbouw. Het afwegingsmodel van de computer bevat de volgende handmatig in te voeren bewerkingen: 1. Het meten van de voorloopmaat van de vijzels. 2. Meten van de luchtmaat op 4 plaatsen. 6-21

Het TACS-systeem geeft advies welke volgende 10 ringen ingebouwd kunnen worden om zo goed mogelijk bij het ontwerpalignement te komen. Het verschil in de voorloop en de luchtmaat kan de ploegingenieur doen beslissen een andere ring in te bouwen dan het TACS systeem aangeeft. De randvoorwaarden zijn: 1. .maxirnale voorloopmaat van 100 mm in verband met ringbouw 2. minimale luchtmaat van 40 mm Elke week wordt een logboek van het boorproces overhandigd bevat de volgende zaken: 1. Lijst met afwijkingsrapporten boren van die week. 2. Ploegformulier. 3. Ringbouwdiagram. 4. Debiet mortel per ring. 5. Druksterkte mortel (Mebin) . 6. Schadeopname (indien die week opgenomen). 2.5.4

aan de opdrachtgever.

Dit

Nadere uitwerking

Nokken In Japan worden geen nokken toegepast. Er wordt alleen gewerkt met platte vlakken. De ringen worden zelfdragend geconstrueerd. Te grote vervormingen worden gereduceerd door een dikkere lining. Vervormingsverschillen worden opgenomen via de boutverbinding. De boutverbinding is permanent. Deze werkt als nok en wordt daarop ook berekend. Probleem van de nokken: conflict tussen benodigde tolerantie Japan: 3-6 mm) en "pasvorm" voor krachtsoverdracht.

voor plaatsing (THT: 5-15 mm,

Berekeningen Een kritische. fase voor de nokbelasting is de berekening in het gekoppelde ringmodel. Hierin is één ring belast door grond en water en één onbelast; deze ring bevindt zich nog binnen het schild. Bekeken zal moeten worden wat dan de koppelkrachten worden (Dit is de kracht in de nokverbinding) . De Japanse ervaring leert dat er in deze fase nog wel eens bouten afbraken door overbelasting. De dimensionering van de boutverbinding is op basis van ervaring aangepast. Er wordt geen bouwfaseberekening uitgevoerd. Door stijvere ringen toe te passen is het "vervormingsverschil " en dus ook boutbelasting kleiner in Japan. Door het gestelde maximale verschil in ovalisering van 5 mm volgt daaruit onder meer de liningdikte. Bouten De segmenten wo~den in Japan zowel in omtreksrichting als in langsrichting met bouten aan elkaar verbonden. Deze bouten zijn permanent. De bouten die in Japan worden gebruikt 6-22

hebben een diameter van 27 tot 35 mm en zijn niet van roestvaststaal. De speling die wordt gehanteerd is 3 mmo Om de ringen onderling te verbinden worden 20-25 bouten toegepast, daarnaast zijn er nog bouten benodigd in de omtreksrichting . In de langsvoeg worden 2 à 3 bouten per element ingebouwd. In omtreksrichting is elk segment met 4 bouten (2 aan elke zijde) verbonden aan zijn naast liggende segment. Deze bouten zijn ten hoogste 10 cm lang en zijn met plaatjes die in de segmenten zijn ingestort aan elkaar verbonden. De opgelaste wapening wordt ingestort. De bouten en platen worden "normaal geconserveerd". Inkassingen worden later met mortel volgezet.

1JiO. -

Fig. 5. Detail boutverbinding (Japan). De sluitsteen wordt in Japan met 6 bouten verbonden tolerantie die hier ook wordt aangehouden is 3 mmo

aan de omliggende

segmenten.

De

Staartafdichting De Japanners vinden dat de toegepaste rubber staartafdichting zoals deze is toegepast bij de THT erg hard. In Japan worden 4 staalborstels gebruikt met daartussen 3 vetkamers. Deze oplossing blijkt volgens hen kosteneffectief. 20 jaar geleden werd in Japan een slapper rubber profiel dan bij de THT toegepast. Dit vertoonde een constante lekkage vanaf de start van een project.

Grouten In Japan gaat het grouten drukgestuurd. Er zijn 2 injectiepunten en deze bevinden zich op "2 en 10 uur". De samenstelling van het groutmengsel is een twee-componenten systeem: cement/ zand/ bentoniet/ water natriumsilicaat Vlak voor het injecteren met grout worden deze twee componenten gemengd. 6-23

De diameter van de groutleiding bedraagt 3 inch (= 7.62 cm). De leidingen liggen buiten het schild. Na iedere boorgang wordt de leiding doorgespoeld om verstoppingen te voorkomen.

Afdichtingsrubber Volgens de Japanners is de afstand tussen buitenkant segment en afdichtingsrubber (waterkering), bij de segmenten van de THT te klein, waardoor al gauw de kans bestaat dat er hoekjes afspringen van het segment. Deze scheur kan bij of achter het afdichtingsprofiel komen, waardoor er lekwater de tunnel in kan stromen. In Japan wordt gebruik gemaakt van een zwelrubber als waterafdichting. Voordeel daarbij is dat er geen grote kracht nodig is voor de waterdichting, in tegenstelling tot het afdichtingsprofiel dat gebruikt wordt in de THT. Dit zwelrubber zet 3 à 5 keer uit ten opzichte van het aanvangsvolume. Voordat het segment wordt ingebouwd zit het zwelrubber nog volledig in een kas van 20 x 8 mm. De zwelrubbers per segment zitten tegen elkaar en zwellen na contact met water (zie ook tabel 6 voor locatie rubberprofiel).

Toleranties

••

De tolerantie die de Japanners hanteren bij de ringbouw is slechts 3 mmo Er worden in Japan tussen opdrachtgever en opdrachtnemer vooraf afspraken gemaakt over de asafwijking, luchtmaten en plaatsingstoleranties. Bij de THT zijn geen toleranties voorgeschreven tijdens het boorproces, behoudens dat de machine in totaal niet meer dan 10 cm mag afwijken van het theoretische tracé. De minimale luchtmaat bedraagt 35 mmo Als eis geldt verder dat het schild de segmenten niet mag raken. In Japan wordt na de graafslag de positie (helling en plaats ten opzichte van de theoretische as) gemeten. Op basis van toleranties op luchtmaten wordt de ring ingebouwd. Daarna wordt opnieuw gemeten. Op basis van de positie van de TBM worden de vijzelpatronen bepaald. De ringbouw volgt dus de TBM. Omdat er altijd een cirkel tegen een cirkel wordt gebouwd zal de sluitsteen binnen de vastgelegde toleranties kunnen worden geplaatst zonder spanning. Ook het zwelrubber wordt spanningsloos ingebracht, want dit zwelt pas op nadat deze met grout in aanraking komt. De luchtmaat is bij de THT gemiddeld 35 mmo Het is paar keer gebeurd dat deze zelfs kleiner was dan 5 mmo Er wordt per ring gemeten om binnen de gestelde luchtmaten te blijven. Bij de THT wordt voor en na het boren de luchtmaat gemeten. Aan de hand van deze gegevens en de oriëntatie van de TBM ten opzichte van de referentieas wordt een ringtype in een bepaalde positie ingebouwd. Enkele oorzaken waardoor de luchtmaten kunnen afwijken zijn: het vervormen van het schild en het speed-boat effect. (Dit wordt veroorzaakt door de a-symmetrische gewichtsverdeling: de machine heeft de neiging om voorover te duiken. De machinist corrigeert dit met de 'kop omhoog boren'): zowel horizontaal als verticaal problemen met aanlopen van segmenten en daarnaast wordt de ring niet perfect rond gebouwd.

6-24

Inbouw Het inbouwen gebeurt in Japan ook anders. De ring die net is ingebouwd wordt cirkelvormig gehouden door middel van een stalen frame met vijzels (adjuster). Hierdoor is het mogelijk om de nog in te bouwen ring spanningsloos in te bouwen als cirkel tegen cirkel. Binnen het schild bevinden zich 21/2 segmenten, indien gebruik wordt gemaakt van een adjuster. Dit is niet altijd het geval. Als het boren weer wordt gestart wordt de adjuster afgelaten. Er wordt in Japan al 15 jaar met de adjuster gewerkt en vaak bij tunnels met een diameter die groter is dan 6 m. Ten aanzien van de positie van de TBM wordt in Japan het volgende gemeten. 1- Centrum van theoretische ring. 2- Centrum ontgraven ring. 3- Centrum van gebouwde ring. 4- Alignement. Zie ook figuur 6. Ten aanzien van de situatie aan het boorfront wordt gemeten aan slurry en vijzels. De slurrydruk wordt gemeten in de as van het snijrad. Hierdoor heeft het passeren van de spaken geen invloed op de druk. De drukkracht van het schild wordt bepaald door de oliedruk in de vijzels. De totale kracht op de vijzels van de ring wordt bepaald. Daarnaast ook de verhouding van de slurry die in en uit de kamer stroomt, inclusief de soortelijke massa.

6-25

-CD Decide jacking pattem and type of segrnerus (straight or tapered)

Open bypass for

® lnitiate slurry

slurry supply

treatrnent plant

• Preparation for operation of ether equipment

• Activate segment adjustor

8 Completion of excavation: • Stop jack pressure • Stop cutter rotatien Stop segment adjustor

Stop grout insenion

Close bypass for

Stop slurry

slurry supply

treatrnent plant

• Clean tail sectien • Assembie segments - Fix bolts temporarily

• Check and clean grouting equipment • Prepare mortar for next ring

- Check slurry treatment • Completion of segment

plant

assembly - Fasten bolts

• Prepare treatrnent plant for ('I

next ring

- Carry out measurements: · Center of design ring · Center of excavated ring · Center of segment ring · Allignment • Arrange measurement data

Next ring _

1"'1

TI1e balts an:: Iasrened oot more time aner a ccnain number of next nn~s is eenstrucred tnumber of rings differs per case J.

Fig. 6. Flow chart bij het boren/bouwen van 1 ring - Schildmachine [7]. 6-26

Overige aspecten In Japan wordt onder gelijke omstandigheden een dikkere lining toegepast. Het gevolg hiervan is dat de wand stijver wordt, waardoor deze minder wil vervormen. De krachten als gevolg van de vervorming worden opgenomen door de bouten tussen de ringen (maatgevende boutkracht: 1 ring in schild en de volgende buiten het schild, belast door gronden waterdrukken) . De Japanners beweren dat de lining ca. 5 mm vervormt door de gronden waterdrukken. De rondheid en stijfheid is beter te realiseren met dikkere segmenten. In Japan wordt gebruik gemaakt van parallelle ringen. In 5 % van de gevallen zijn extra tapse ringen nodig om de lining de TBM te laten volgen. In Japan zijn de vijzelparen gelijkmatiger verdeeld over de omtrek (ca. 28 stuks).

6-27

3.

BESCHRIJVING

3.1

Algemeen

VAN HET SCHADEBEELD

De Schadecommissie en door hen ingeschakelde tunnelwand uitgevoerd. De volgende punten kwamen naar voren [10].

specialisten

hebben

inspecties

aan de

1. Tussen nagenoeg alle ringen is sprake van ringrandverschillen. Deze verschillen kunnen oplopen tot circa 30 mmo Er treden ook ringrandverschillen op tussen de afzonderlijke segmenten binnen de ringen. Deze verschillen zijn aanzienlijk kleiner. 2. Op veel plaatsen is sprake van lekkage door de voegen tussen de segmenten. Enkele van deze lekkageplaatsen zijn inmiddels zelf gedicht. Er is geen duidelijk verband zichtbaar tussen de grootte van de bovengenoemde ringrandverschillen en de lekkages. 3. Incidenteel is ter plaatse van de ingebetonneerde schroefhulzen die zich uiten in vochtige plekken rondom de hulzen. 4. Ter plaatse van een aantal groutinjectiegaten vochtige plekken rondom de gaten.

sprake van lichte lekkage

is sprake van lichte lekkage, die zich uit in

5. Enkele segmenten vertonen lichte scheurvorming, ongeveer halverwege de lengte van de segmenten, over de hele breedte, met een scheurwijdte van circa 0,05 - 0,1 mmo Een aantal van dergelijke scheuren loopt diagonaalsgewijs. Aan het begin van de tunnel zijn deze scheuren niet watervoerend, maar zijn dat in een eerder stadium wel geweest. In het achterste deel, het meest recent geboorde deel, is nog wel sprake van lekkages. 6. Enkele segmenten vertonen halverwege de lengte, over de gehele breedte, een donkere verkleuring van het betonoppervlak. Dit gaat niet gepaard met scheurvorming in het beton. 7. Op enkele plaatsen is een hoek van een segment afgedrukt. Deze hoek is in alle gevallen gesitueerd aan de zijde van de segmenten die gericht is naar de boormachine. De afmetingen van deze hoeken variëren; de maximaal gesignaleerde afmeting bedroeg circa 0,3 m x 0,5 m, met een geschatte dikte van de schol van circa 0,1 m de afgedrukte hoeken komen in alle typen segmenten voor. 8. Op veel plaatsen, verdeeld over de gehele lengte van de tunnel, zijn randen van de segmenten afgedrukt. Dit betreft in alle gevallen randen die zijn gesitueerd aan de zijde van de segmenten die gericht is naar de boormachine, ter hoogte van de inkassingen waarin de nokken zijn gesitueerd. De afmetingen van deze afgedrukte randen variëren; de maximaal gesignaleerde afmeting bedroeg circa 0,4 m x 0,5 m, met een geschatte dikte van de schol van circa 0,1 m. Ter plaatse van een deel van de afgedrukte randen is de wapening bloot gekomen. Deze wapening vertoont bij lekkages duidelijke roestvorming. 9. Op meerdere plaatsen is van de segmenten die grenzen aan het sluitsegment, ter plaatse van de aansluiting met het sluitsegment, een rand afgedrukt. Deze randen zijn veelal over de gehele breedte van de segmenten afgedrukt, tot een diepte van circa 0,1 m.

6-28

3.2

Schade categorieën

Op basis van gecategoriseerd:

de analyse

van

het

schadebeeld

kan

de

'schade'

als

volgt

worden

A. Betonschade ter plaatse van voeg van key-segment

"...... l;: "-A- .... B-Segment Side View Fig. 7, Schade aan het beton bij de verbinding tussen het B-segment en het K-segment [7],

6-29

B. Betonschade ter plaatse van boutpocket

Side View

Cross Section (A-A)

Fig. 8. Schade aan het beton bij bout -pocket [7].

c. Betonschade

ter plaatse van segmenthoek

Side View

Fig. 9. Betonschade bij de segmenthoek [7]. 6-30

D. Ringrandverschil groter dan noktolerantie (max. 4 mm) Resulterend in schade aan buitenzijde afschuiven).

segment of schade aan nok )locaal verbrijzelen

of

Dl. Ringrandverschil in combinatie met locaal verbrijzelen

verbrijzeling nOk\

Fig. 10. Locaal verbrijzelen contactpunt.

D2. Ringrandverschil in combinatie met afschuiven nok

I I I

afschuiven

nok~ I I I I

Fig. 11. Afschuiven van de nok.

D3. Ringrandverschil door afschuiven buitenhoek Darnaged sections

Water sealing

Fig. 12. Afschuiven buitenhoek [7]. 6-31

E. Langsscheur in elementen Geconstateerd is dat deze langsscheuren ontstaan op 'relatief' vaste plaatsen tijdens het inbouwen van de elementen (op 4 en 8 uur). De scheuren ontstaan in de 2e à 3e ingebouwde ring. De scheurgroei is van achter naar het plaatsingsfront. Initieel zijn deze scheuren

Side View Fig. 13. Langsscheur in segment [7].

F. Voeglekkage

1 Side View

Fig. 14. Voeglekkage [7].

3.3

Aard van de schade

Per schadecategorie is gekeken naar de aard van de schade c.q. de ernst van de schade. De volgende aspecten zijn hierbij volgens de commissie van belang: 6-32

•

Constructieve sterkte: Dit type schade heeft consequenties voor de betrouwbaarheid van de constructie. Deze moet tijdens de bouwen tijdens de levensduur blijvend zijn verzekerd. Een boortunnel heeft vanwege de cirkelvormige doorsnede met 'scharnierende' elementen een gunstige krachtswerking ten opzichte van de vrijwel geheel uit permanente belasting bestaande grond/grout/water-belasting. Locaal kunnen door detaillering (nokken, hoeken) spanningsconcentraties ontstaan. Spanningsconcentraties treden ook op in de inbouwfase . Rekenkundig kan worden aangetoond dat een relatief groot gedeelte van de beschikbare liningdikte verloren mag gaan voordat de constructie bezwijkt. Recente ervaringen met twee tunnelbranden hebben dit bevestigd. Dit betekent dat, mits de constructie de inbouwfase goed doorstaat, de geconstateerde schade in de Tweede Heinenoordtunnel constructief weinig impact zal hebben. Schades, waarbij de nok is bezweken of een hoekafschuiving aan de buitenzijde heeft plaatsgevonden zodat de nok niet kan functioneren, hebben dus invloed op de constructieve sterkte. De nokverbinding verzorgt de krachtsoverdracht tussen twee tunnelringen. In het ontwerp is ervan uitgegaan dat één nok nog mag uitvallen, om voldoende betrouwbaarheid te garanderen in de gebruiksfase.

• Duurzaamheid: Verwijzend naar de hiervoor opmerkingen worden gemaakt:

genoemde

schadecategorieën,

kunnen

de

volgende

Schadecategorie D: De grotere ringrandverschillen kunnen alleen optreden als er schade optreedt aan de nokken c.q. inkassingen in de ringvoegzijden van de segmenten die een ring vormen. Dergelijke schade kan in principe aan de buiten- of aan de binnenzijde van de segmenten optreden. Als de schade aan de buitenzijde optreedt, kan de waterdichtheid van de tunnel in het geding komen. De schade bestaat dan uit een losgescheurde schol die onder het voegprofiel doorloopt. Het was tijdens de inspectie niet mogelijk om vast te stellen of de scheur doorloopt tot aan de achterzijde van het betreffende segment. In dat geval loopt er een doorgaande scheur vanaf de buitenzijde van de tunnel onder het voegprofiel door naar de binnenzijde van de tunnel. Het is echter ook mogelijk dat de schol niet is doorgescheurd maar alleen is ingescheurd, waarbij zelfs meer dan één scheur aanwezig kan zijn. Indien een schol wordt losgescheurd of ingescheurd zal dit op een zodanige wijze gebeuren dat de wapening in de rand van het desbetreffende segment bloot komt te liggen. Aan de binnenzijde van de tunnel kan de blootliggende wapening gaan corroderen, aangezien het in een klimaat ligt met een relatieve vochtigheid die overeenstemt met het buitenklimaat. De schol aan de buitenzijde van de tunnel bevindt zich onder water. De wapening bevindt zich daardoor voor een deel (buitenzijde van de tunnelwand) onder water en voor een deel (binnenzijde van de tunnel) in een vochtig binnemnilieu. Echter als gevolg van de vorming van een macro-cel kan de wapening ook in het onderwatergedeelte wegroesten. Dat zal niet beperkt blijven tot de wapening die in het scheurvlak ligt, ook de direct in de nabijheid gelegen wapening kan gaan corroderen. Het gevolg van dergelijke corrosie kan zijn dat er verdere lekkages optreden. 6-33

Schadecategorie E: Deze scheuren zijn ontstaan tijdens het boren van de tunnel. Over het algemeen geldt dat de scheuren met wijdten van 0,05 tot 0,1 mm geen invloed hebben op de duurzaamheid. In dit geval is echter geconstateerd dat de scheuren watervoerend zijn, waardoor er wel corrosie aanwezig is. Er is echter ook geconstateerd dat de scheuren na verloop van tijd dicht gaan zitten. Schadecategorie c: Het afdrukken van de hoeken hangt samen met het inbouwen van de ring. Door onvlakheid van de ringvoeg kan krachtsoverdracht tussen de reeds ingebouwde ring en de in te bouwen ring via de hoeken van de segmenten optreden. Tijdens de inspectie is uiteraard alleen schade aan de binnenzijde waargenomen. Het moet echter niet worden uitgesloten dat ook aan de buitenzijde van de segmenten soortgelijke schade is ontstaan. Deze geeft dan een scheur die onder het voegprofiel doorloopt en leidt tot lekkage. Voor de wapening in de scheurvlakken aan de binnen- en buitenzijde gelden dezelfde opmerkingen ten aanzien van de duurzaamheid als bij punt D. Schadecategorie F: Wanneer de lekkage is veroorzaakt door het afdrukken buitenzijde van het segment geldt het gestelde onder C en D.

van de

• Esthetica: Is de schade voor de gebruiker zichtbaar? Bij de lekkende voegen is dit zeker het geval. Qua esthetica kan onderscheid worden gemaakt tussen de beide tunnelbuizen: de fietsbuis wordt voorzien van een binnenbekleding, de langzaam verkeersbuis niet.

• Gebruikswaarde: Ondervinden gebruikers van de tunnel nu of in de toekomst hinder van vallende betondelen of lekkend water, of de gevolgen daarvan via bijvoorbeeld opvriezing?

6-34

Tabel 9. Schadecategorieën en hun invloed. Type schade

sterkte!

binnenzijde nok-holte verbinding

ja, dwarskracht kan

buitenzijde nok-holte verbinding

duurzaamheid

esthetica

gebruikswaarde

nee, indien de schadegebieden goed kunnen worden gerepareerd

ja, schade is zichtbaar voor gebruiker

ja, indien niet duurzaam gerepareerd kunnen betondelen naar beneden vallen

ja, dwarskracht kan in de verbinding niet meer worden overgebracht

ja, indien de wapening bloot ligt kan de wapening gaan corroderen

nee, schade is niet zichtbaar voor gebruiker. ja, indien er lekkages zijn

nee, heeft geen directe invloed op het functioneren van de tunnel ja, indien er lekkages zijn

afgeschoven nok

ja, dwarskracht kan in de verbinding niet meer worden overgebracht

ja, hier ligt de wapening bloot en kan de wapening gaan corroderen

nee, schade is niet zichtbaar voor gebruiker

ja, op lange termijn gelet op de duurzaamheid

langsscheur

nee, dit mechanisme heeft geen invloed op de macro krachtsafdracht

nee, indien deze weer wordt dichtgedrukt. Wellicht kan het carbonatatiefront hier dieper het segment binnen treden.

nee, schade is niet zichtbaar voor gebruiker

nee, heeft geen directe invloed op het functioneren van de tunnel

hoekbeschadigingen aan binnenzijde

nee, mits niet extreem groot heeft dit mechanisme geen invloed op de macro krachtsafdracht

nee, indien deze worden gerepareerd



hoekbeschadigingen aan buitenzijde


ja, reparatie is niet goed mogelijk

nee, schade is niet zichtbaar voor gebruiker. ja, indien er lekkages zijn

nee, betondelen kunnen niet naar beneden vallen. ja, indien er lekkages zijn

nabij sluitsteen afgesprongen beton


nee, indien deze worden gerepareerd



lekkages

nee, lekkages hebben geen invloed op de krachtsafdracht

ja, indien er lekwater de tunnel binnenstroomt kan wapening gaan


in de verbinding niet meer worden overgebracht

ja, lekkages kunnen hinderlijk zijn voor de gebruiker

corroderen indien deze aan de oppervlakte ligt bij beschadigde elementen I

Gedimensioneerd

op het uitvallen van 1 nok in de ring

Concluderend kan gesteld worden: Uitsluitend 'schades' van de categorie D hebben een mogelijke invloed op de constructieve betrouwbaarheid van de constructie (werking nokken). De categorieën C, D en F met mogelijke 'schade' aan de buitenzijde van de lining kunnen een effect hebben op de duurzaamheid van de constructie (toename scheurvorming en additionele scheurvorming). 6-35

Esthetica is uitsluitend voor de langzaam verkeerstunnel van belang. Bij afdoende reparatie van betonschade aan de binnenzijde en van lekkage kunnen de categorieën C, D en F (schade buitenzijde) tijdens de levensduur toenemende lekkage en verkleuring, veroorzaken. Qua gebruikswaarde is uitsluitend de 'deugdelijkheid' van de betonreparatie zelf van belang. Wat betreft lekkage geldt het gestelde in het vorige punt.

6-36

4.

MOGELIJKE OORZAKEN SCHADES

4.1

Algemeen

Bron: PSP München- Beratende Ingenieure / Tunneltaschenbuch. 'Einschaliger Tunnelausbau rnit Stahlbetoniûbbingen: Welche Lasten sind Maf3gebend, wie kann man Schäden vermeiden '. 1998. Dipl.-Ing. F. Grübl. [8]. 4.1.1 Schade tijdens ringbouw Bij het inbouwen van de elementen tot een ring wordt beton op beton geplaatst. De betonelementen zijn daartoe met minimale tolerantie (zie paragraaf 2.2) geproduceerd. De betonelementen moeten dan ook met zeer grote nauwkeurigheid worden ingebouwd. De praktijk momenteel is echter, dat zelfs bij een nauwkeurige ringbouw een plaatsingsnauwkeurigheid van 8-10 mm voorkomt. Uitgangspunt moet zijn, dat de plaatsingsnauwkeurigheid valt binnen de grenzen van de maximale montagetolerantie van de elementen. Voor de elementen van de Tweede Heinenoordtunnel is de nok als volgt gedetailleerd:

,1 '

i '

Fig. 15. Nok-holte verbinding en de speling bij centrische plaatsing elementen. Bij onvoldoende tolerantie zullen de schuine vlakken van de nok het element niet centrereren. Via de vijzelkrachten of bij de opbouw van de ringspanning (ter plaatse en voorbij de staartdichting) treedt belastingsconcentratie op ter plaatse van de schuine vlakken. Als gevolg hiervan kunnen de hoeken aan de binnen- of buitenzijde afschuiven.

6-37

.'

~..

Fig. 16. Afscheuren van de langsvoeg / nok [8]. Belangrijke schade kan ontstaan bij het inschuiven van de sluitsteen. De reeds gebouwde ring is grotendeels voorbij de staartafdichting geschoven en wordt samengedrukt door het grouten (veelal doordat de langsvoegen niet volledig zijn gesloten tijdens de inbouw). Doordat de nieuwe ring qua vorm tegen de reeds geplaatste ring wordt opgebouwd ontstaat een 'omtreks tekort' in de orde van maximaal 20-30 mmo Door inbrengen van de sluitsteen moet ruimte gecreëerd worden via het zijdelings wegdrukken van de aansluitende elementen. Deze worden echter op hun plaats gehouden door de persvijzels. Veelal wordt een vijzel op de sluitsteen geplaatst om deze in te schuiven. In de sluitsteen van de ringen van de Tweede Heinenoordtunnel is een langsgroef opgenomen om te voorkomen dat de sluitsteen wordt uitgedrukt door de groutdruk.

r'---'--'-

.:,[:=-..._ .._-_ .._~ /

--~~' I

Fig. 17. Detaillangsgroef 6-38

"

bij het segment dat grenst aan de sluitsteen.

Bij onvoldoende tolerantie zal de spanning, ontstaan door het 'indrukken' van de sluitsteen, zich concentreren rond de schuine vlakken van de groef. Als gevolg hiervan kan de rand afschuiven. Om schade te voorkomen moet het inbrengen van de sluitsteen 'spanningsarm' kunnen gebeuren. Hiertoe moet de omtreksruimte, zowel aan voor- als achterzijde van de sluitsteenopening, voldoende zijn. Dit is eenvoudig te meten. Eventueel behoeft het aanliggen van de sluitsteen niet ernstig te zijn als de naastliggende elementen gemakkelijk zijdelings verplaatsen. Hiertoe kunnen de vijzels op deze elementen licht worden afgelaten. 4.1.2 Verplaatsing van de boormachine Zodra de ring is opgebouwd begint een nieuwe boorslag. De machine zet zich af op de juist gebouwde ring. De ring bevindt zich nog binnen het schild, voor de staart-dichting. Deze ring is nog niet zijdelings 'ingebed' en wordt belast met een hoge normaalkracht. De elementen zijn in principe 'los/vast' gemonteerd met een schroefverbinding. Er is nog geen ringbelasting aanwezig. De afzonderlijke elementen zullen zich gaan 'zetten' om de vijzelkrachten over te kunnen brengen. Bij de Tweede Heinenoordtunnel wordt de normaalkracht in de langsvoegen overgebracht via drukvlakken. De dikte van deze drukvlakken, bij de langsvoeg 4 mm en bij de ringvoeg 6 mm, levert voldoende speling om contact tussen de elementen buiten de drukvlakken te voorkomen. Ook in de langsvoegen zijn drukvlakken aanwezig.

Fig. 18. Locatie triplex drukvlakken op de langsvoegen [10].

6-39

Bij onvoldoende tolerantie op de nokken zullen deze de schuine vlakken raken. Door het 'zetten' van de elementen verplaatsen deze. Een verhinderde verplaatsing zorgt voor spanningsconcentratie. Als gevolg hiervan kan de rand aan de binnen- of aan de buitenzijde afschuiven. ,

I I' I \. \ \

r

,.

1 I I I I'! I I I I' .' i'l

I \

\ \ \ \ \ \ \ 1 1 NI 1 / 1 f I I : 1\\\\\\\\\11/1111/11

\ \ \ \ \ \ \ lil

1 I 1 / 1

1\\\\\\\\\1111111111

\ \ \ \ \ \ \ \ I I 1 1 r !

\\\\\\\\\\111111/1/

'.

\

,\\\\\\\\\llj[II/!I

1 1 1

! ['

I lij

".:»

I I [ 1 1 IlflJ[ [I /

1 1+1+\ tiltt . ,-.',' .....\ 1'+1 TI TT'

t

1

\ i

I

Q-

,:

I

I

/

I"

•

1 ' . I"

.,

1

1

I

/I

1 /

/

"1//11111\\\\\\\\\1 •

,

1

"'II/IIJI\\IIII\ltl • •

1 I

I I

1

1 I

I

I I /

/I

1/

I ,

I

I I

1

/

I 1

I 1

t:"

1

1

[

I I I 1 1

1

!l

1 f 1 1 1 1 i ! jin

1 IJl

1 1 1 1 ~ \I T

r

I"

Fig. 19 Nok-Holte verbinding [8]

\

\

\ \

\

\ \

\

\ \

\ \

\

1

\

\

\ \

\

0\

I \ I \ I I j'j I lt' NI I I I I I I 1 1 .. I I I I I I I 1I 1 I I I I!! f 1

*"~ ..

\

'

1 I111

! f.

f

t'

/1,., L" · - . ··...·\\,~~+;+;lt~i+~+.//·' / ,·,·/
:

1 1 1 1 1 1 1 IIp,., 1 1 1 1 1 i 1 1 1

N/

1

\ \

\

...... ,\\\\111[1///// , "' '\ \T L f f f!

"

I r i i \ \ \ I I I ! [ jin I I I I I \ 1 I I I I I 11

/

\

\ ,

\

· . ..., \ \,\ \ \ \ I I I [ / [ 1 I f :. · . . , , \ \ \ \ \ 1 I liJ / / ! I •

.

.. "//1//1[1111111\\\\\\', 11I / [ III \\\ \\ \ \ •

I

1

"/IIIIII[Il1\\\\\\ · "////111/111\\\\\\\

· "lllllllI1\\\\\\\,

I I I \ \ \ \ \ \ \ Ir"

1 1 1 1

(

I

I I

1 I

i

I I

\ \

\. \

\ ,\ \\ \\ \\ \\ \\ \1I1I1IIIrl/I ·· ., ...

1 1 1 \ \ \ \ \ \ \ " 1 ,:,

1/

\

• \\\\\\\\\IIIIIIIlll "\\\\\\\IIIIIIlIf! "\\\\\\\I!!!llll!!

.:

., 111111\\\\\\\\\'." .. "11[111\\\\\\\\\\ ""~//1111\\\\\\\\\\ "/1/1[111\\\\\\\\\

\ \

I

1

. , " \ \ \ \\ '\ 1 1 1 ~\\llII fr tI

\. \

I

If!I,

!

'T

1 \

ct

•

•

.

III

lIJ

•

1

1

1

I

I I /

"llriIIlI/IIII\\\\

I

I

, I

/

r I

I

1 I

I

:

C

I lil

1 1 1 \ I\\\ [

1 /

I::

1 I

r

1 1 1 11 \ 1\ \ i

1 1 [ I I I 11 1 \ 1 I 1 C" I / 1 I 1 I I I I 1[ I I I I I I I I 1 1 1 1 I I I I I r I I J I I

I

If

1

'

1

I I ",

(

/

I

I I I I J I [ ! 1 I 1 Ni I [ I I I I I ! r' 1 1 I I 1 I I I [ 1 I 1 r I

1 1 1 liJ

/

/

I

I

f

I'

1

I

I

~

H

L

1."

Fig. 19a. Gladde verbinding [8],

De ring moet zodanig binnen de machinemantel worden opgebouwd (luchtmaat!) , dat deze nooit de mantel kan raken. Raken levert gegarandeerd beschadiging op aan de buitenzijde van de elementen, die veelal doorlopen tot voorbij de waterdichting. Door hoge vijzelkrachten, meestal bij kleine boog stralen aan de buitenzijde, kunnen langsscheuren ontstaan in het middelste deel van de elementen. Deze scheuren zijn te signaleren in de 2e of 3e geplaatste ring doordat ze watervoerend zijn. Aangenomen mag worden dat de scheuren al ontstaan direct na het opzetten van de vijzelkrachten. Ze worden pas watervoerend na het passeren van de staartdichting. De elementen van de Tweede Heinenoordtunnel zijn in de langsvoegen 'opgelegd' op de drukvlakken. Elk element wordt belast door een vijzelpaar. Het element is dus statisch onbepaald opgelegd. Geringe vervormingen kunnen hierbij leiden tot relatief grote belastingsconcentraties. Daarnaast zijn de elementen gekromd, waardoor een buig/wring belasting kan ontstaan. 6-40

Q'

4.1.3

Staartdichting en groutproces

De tunnelboormachine zal, zelfs bij een recht alignement, voortdurend 'pendelen' ten opzichte van de theoretische as. In zachte bodem onder hoge waterdruk zullen de staartdichting en het groutproces de gerede buis naar het 'midden' van de machine forceren. Dit betekent dat de ring in staat moet zijn het verloop van de machine te volgen. Ringen moeten dan ook altijd centrisch worden ingebouwd. Door te werken met uitsluitend conische ringen kan de ring, mits in de juiste ringvorm, afhankelijk van het verloop van de machine, de machine volgen. Een onjuist ingebouwde ring kan leiden tot grote spanningsconcentraties rond de nokken ter plaatse en voorbij de staartdichting.

\ \

\

\ \ \ \ \ \ \

\

\

Schrägstellung Yersatz

Fig. 20. Pendelende ring rond de theoretische as [8] Zodra de ring voorbij de staartafdichting is, wordt zij samengeperst door de groutdruk. De belasting van grout op de ring is groter dan de grootste belasting in de eindfase. Ongunstig is daarbij, dat de ring geleidelijk van achter naar voren wordt belast tijdens het voortbewegen van de machine. Het is praktisch onmogelijk om met de erector en de boutbevestiging de ringvoegen volledig te 'sluiten'. Hierdoor wordt de ring tijdens het voortbewegen van de machine, van achter naar voren, als een 'tulp', samengedrukt. Ter plaatse van aanliggende nokken ontstaan spanningsconcentraties. Daarnaast zullen de drukvlakken in de langsvoegen excentrisch 'verlopend' worden belast, met locale spanningsconcentraties als gevolg. Door deze spanningsconcentraties kunnen hoeken afschuiven.

4.1.4

Vervorming van de ring buiten het schild

Bij kleine boogstralen (kleiner dan circa 500 m) kunnen, afhankelijk van de diameter tunnelbuis en de grondgesteldheid, tijdens het voortbewegen van de machine dwarsverschuivingen van de ringen optreden. Om een curve te kunnen maken worden de 6-41

vijzels onder een lichte hoek gezet (2-3 %). De hieruit voortvloeiende dwarskracht moet in eerste instantie worden opgenomen via wrijving op de drukvlakken (kaubit, triplex) en in tweede instantie via de nokken. Voordat de nokken werken liggen mogelijk de bouten aan, waardoor locaal hoge spanningsconcentraties ontstaan. Ook de nokverbindingen moeten in staat zijn de dwarskrachten op te nemen. De speling in de bouten bedraagt 7 à 8 mm op het contactvlak van de segmenten . De gebruikte bouten zijn van het type M24 en het boutgat bedraagt 42 mmo De tweede volgwagen bevat de groutinstallatie, de hoofdpompinstallatie en een compleet aangevoerde, nog in te bouwen, ring. Dit betekent dat op het eerste wielstel een belasting van maximaal 200 kN per zijde mogelijk is. Dit wielstel staat als geconcentreerde belasting op de eerste 'vrije' ringen, omringd door nog verhardend grout. Bij onzorgvuldige staartspleetvulling is aan de onderzijde van de ring mogelijk zelfs geen grout aanwezig .

.

'.

Fig. 21. Belasting vanuit de assen van de volgwagens op de lining [8]. 4.2

Analyse Tweede HeinenoordtunneI

Bron: Schadecommissie 4.2.1 Betonschade bij voeg van de sluitsteen (Schadecategorie A) De langsvoeg van de sluitsteen is uitgevoerd al een 'nut/feder', zoals aangegeven in figuur 17. De tolerantie in de voeg is naar de 'buitenzijde' 3,8 mm en naar de 'binnenzijde' 2,2 mm. Zoals hierboven al aangegeven is dit ten opzichte van de plaatsingsnauwkeurigheid zeer gering. Het is praktisch onmogelijk de sluitsteen in langsrichting 'spanningsloos' in te schuiven. 6-42

De langsvoeg is er om te voorkomen dat de sluitsteen er tijdens het groutproces wordt uitgedrukt. De erector met zijn stuurvijzels is echter zo krachtig uitgevoerd dat langs geleiding via het beton niet plaatsvindt de erector drukt door!. Te weinig tolerantie in radiale en in tangentiële richting (plaatsingsruimte) zorgen voor zeer grote spanningsconcentraties op de raakvlakken tussen sluitsteen en naastliggende elementen. De meeste schade ontstaat wanneer de ring voorbij de staartdichting komt. Door de groutdruk wordt de ring volledig dichtgedrukt. Op plaatsen waar reeds spanningsconcentraties aanwezig waren, maar nog geen zichtbare schade aanwezig is, kan deze extra belasting leiden tot het alsnog afspringen van de elementranden. Dit kan zowel gebeuren aan de zichtbare binnenzijde als aan de buitenzijde. 4.2.2 Betonschade bij de segmenthoek (Schade categorie C) Afgesprongen hoeken komen hoofdzakelijk voor bij de 'buurelementen' van de sluitsteen (zie 4.2.1), maar in mindere mate ook bij andere elementen. De oorzaak moet liggen in een onvoldoende nauwkeurige ringbouw. Veelal worden de langsvoegen bij de elementinbouw niet volledig gesloten. Een ring wordt evenwel opgebouwd tegen een door groutdruk (gedeeltelijk) al voorbelaste ring. Bij consequent van onder naar boven opbouwen van de ring gaan hierdoor per langsvoeg enkele millimeters 'verloren' voor de resterende ruimte voor het inbrengen van de sluitsteen. Door het inbrengen van de sluitsteen moet de ring weer worden 'opgerekt', dat wil zeggen er wordt een belasting in ringrichting geïntroduceerd. Dit effect wordt nog versterkt als de sluitsteen ten opzichte van de buurelementen niet exact axiaal wordt ingevoerd. Daar waar beton op beton raakt kunnen hierdoor hoeken worden afgedrukt, zowel aan binnenals buitenzijde.

Fig. 22. Afdrukken beton ter plaatse van de sluitsteen (links) [8]. 6-43

4.2.3

Grote ringrandverschillen en boutpocketschade (Schadecategorieën Ben D)

Ter plaatse van de nokken in de langsvoegen is een tolerantie beschikbaar van 4 mm, bij centrisch plaatsen. Zoals al eerder gesteld is dit onvoldoende ten opzichte van de plaatsingsnauwkeurigheid. Omdat de inbouwbelasting relatief laag wordt gehouden zullen de meeste dwars- en langsvoegen niet volledig zijn gesloten. Veelal zullen de nokken wel de zijvlakken raken. Dit betekent dat zodra tijdens de boorslag de ingebouwde ring enerzijds wordt samengedrukt en anderzijds op de 'buurring' wordt gedrukt er locaal op de nokvlakken enorme krachten worden overgebracht. Dit gebeurt dan dus niet op de daartoe aangebrachte drukvlakken. Een extra belasting op de nokken ontstaat wanneer de ring door groutdruk in ring richting wordt samengeperst. In het geval de nok aan de binnenzijde 'draagt' zal een binnenhoek afsplijten en wel op de zwakste plek: de boutpocket (B). Als de nok aan de buitenzijde 'draagt' zal een buitenhoek, langs de waterkering, afsplijten. In principe ontstaat hierdoor een lekweg (03). De omringende grout, die dan nog niet verhard is, werkt evenwel min of meer als waterdichting. In plaats van het afsplijten van de hoeken is het ook mogelijk dat de nok loc aal wordt verbrijzeld (Dl) of afschuift (02). Om meer inzicht te krijgen in deze mechanismen heeft de schadecommissie twee acties uitgevoerd: 1. Er zijn 20- en 3D-berekeningen uitgevoerd met DIANA om inzicht te krijgen in het spanningsverloop rond de nokverbinding onder verschillende belastingssituaties. Uit deze analyses kan een gevoeligheid worden bepaald voor specifieke schadepatronen. De 30 berekeningen waren op het moment dat dit rapport werd opgesteld nog in uitvoering. Uit de 20 berekening is indicatief te concluderen dat bij kleine relatieve verplaatsingen het beton lokaal zal verbrijzelen. Bij grotere verplaatsingen begint scheurvorming te ontstaan van de nok af naar de rand (hoek). Opvallend is dat de scheur zich vrij ver evenwijdig aan de elementrand voortplant alvorens naar de rand af te buigen. Ter plaatse van de pockets zal dit, door de aanwezige doorsnedeverzwakking, eerder optreden. Met name het effect van de pockets zal in de 3D-berekening beter worden gemodelleerd. 2. Er zijn 5 kernboringen uitgevoerd ter plaatse van nok-holte verbindingen, waar grote relatieve ringrandverplaatsingen zijn geconstateerd. Het betreft hier 5 voegen met een positief ringrandverschil: dit wil zeggen dat het segment met de nok meer naar binnen verplaatst dan het segment met de holte. De boringen toonden aan dat er sprake was van een breukvlak in de nok. De vraag blijft of deze breukvlakken reeds aanwezig waren, of dat ze zijn ontstaan tijdens het boren.

4.2.4

Langsscheur in de elementen (Schadecategorie E)

De geconstateerde langsscheuren bevinden zich consequent in de onderste helft van de ring.

6-44

Fig. 23. Plaatsen waar langsscheuren zijn gesignaleerd. De scheuren ontstaan in de 3e ring na plaatsing en zijn initieel watervoerend. De volgende mogelijke oorzaken zijn geanalyseerd: •

Grote vijzelkrachten aan buitenzijde van krappe bocht.

• •

Belasting volgwagen al dan niet in combinatie met onvolledige grouting. Excentrische belasting van element in relatie tot drukvlakken.

Aan de hand van oriënterende berekeningen blijkt, dat geen van deze oorzaken afzonderlijk de langsscheuren kan veroorzaken. Een mogelijke oorzaak kan ook de combinatie van vijzelkracht en oplegging zijn. Er moet sprake zijn van een combinatie van factoren. 4.2.5

Voeglekkage (Schadecategorie F)

Voeglekkages kunnen de volgende oorzaken hebben: 1. Onvoldoende afdichting door onvoldoende normaaldruk op de rubbers.

--+

14

Fig. 24. Detail afdichtingsprofiel.

6-45

Dit kan uitsluitend voorkomen aan de 'smalle' zijde van de wigvormige sluitsteen. Bij onvoldoende tolerantie kan de sluitsteen niet volledig in de wig worden gedrukt. 2. Beschadiging van het rubber door langsafschuiving. Bij het inbrengen van de sluitsteen met onvoldoende tolerantie wordt het profiel in de langsvoegen op afschuiving belast. De kans op schade aan het profiel is hierbij groot. 3. Onvoldoende aandrukken van het rubberprofiel ter plaatse van de T-voeg.

Fig. 25. T-voeg ontstaat bij dichtdrukken van rubberprofielen

van aanliggende segmenten.

4. Betonschade aan buitenhoek element, waardoor druk op het rubberprofiel niet kan worden gehandhaafd. (Schadecategorieën A, C en D3). Alle vormen van lekkage komen voor, zij het niet structureel.

4.3

Inventarisatie mogelijke oorzaken van schaden en lekkages (TClf)

Bron: Rapport: 'Stand van zaken schade segmenten Tweede rapportnummer: MGR/atz/97ü629/8ü.ül c.q. 1933-T-971661. [21]

4.3.1

Heinenoordtunnel';

Schaden

• Transport Door het ladenIlossen van segmenten op het maaiveld en op de trein kan door stoten' schade optreden, zoals hoeken groefschade. • Eerste volgwagen Tijdens het draaien en opzetten van de segmenten kunnen deze beschadigd worden. Stoten tegen de opzetrichting en tegen de schoren. Hierdoor ontstaat met name hoekschade. • Erector conussen Beschadigingen aan de conus gaten door gebruik van beschadigde conussen aan de erector. • Erector draaimoment Bij het plaatsen van een segment wordt dit gelijktijdig met de erector vastgehouden en met de vijzels aangedrukt. Hierdoor kunnen spanningen in de segmenten optreden, die zich [later] in schaden vertalen. 6-46

• Puntbelastingen in segmenten Er kunnen afwijkingen in de ringvoegen optreden, waardoor op het volgende te plaatsen segment een puntlast kan optreden, bijvoorbeeld halverwege het segment. Dit kan resulteren in langsscheuren in het volgende segment of hoekbeschadiging bij het voorgaande segment. • Ontwerpkeuze linkse en rechtse ringen Op trajecten, waar volledig recht geboord zou moeten worden, dienen toch rechtse en linkse ringen ingebouwd te worden. Hierdoor ontstaat de situatie, dat het eindvlak van de laatste ring, waarop de TBM zich afzet met de vijzels, minder vaak volledig loodrecht op de vijzels staat. Hierdoor ontstaan meer schuifkrachten in de ringen. • Ontwerpkeuze vaste segmentvolgorde bij bouw ring Door de vaste segmentkeuze wordt het eerste segment niet per definitie op de onderste positie ingebouwd. Hierdoor kunnen spanningen in de ringen optreden met mogelijke schaden. • Ontwerpkeuze geen scharnier in schild Door het ontbreken van het scharnier staat de achterzijde van het schild minder parallel aan de binnenzijde van de laatst gebouwde ring. Hierdoor kunnen eerder schaden door een te kleine luchtmaat optreden dan bij aanwezigheid van een scharnier. • Ontwerpkeuze langsvoegen sluitsteen De langsvoegen ter plaatse van de sluitsteen zijn voorzien van messing/groef om te voorkomen dat de sluitsteen naar beneden valt. Bij krap inbouwen kan de messing/groef in combinatie met aanvullende vervorming, bijvoorbeeld door morteldruk, leiden ot breuk. • Ringverrolling Door het draaien van het graafwiel zal het schild verrollen. Deze verrolling wordt tegengehouden door de vijzels op de laatstgebouwde ring en de wrijving van deze ring met de grond. Door de verrolling wordt dus een koppel op de laatstgebouwde ring gezet, waardoor spanningen optreden en eventueel schaden ontstaan. • Verkeerde ring Door het inbouwen van een verkeerde ring kunnen over een traject van meerdere ringen schaden optreden aan de buitenzijde van de segmenten. De luchtspleet zal aan een zijde afnemen, zodat aanliggen van de beschermlijst van de nooddichting tegen de buitenzijde van de segmenten mogelijk is. • Ovalisering van de tunnel - 1 Doordat de tunnel de neiging heeft te ovaliseren, kunnen plaatselijk langs scheuren optreden in de segmenten als gevolg van rek aan de binnen- of buitenzijde. Tevens kan de ene ring meer ovaliseren dan de andere, waardoor nokken van de ene ring verplaatsen ten opzichte van de holten in de andere ring. Aangezien bij het ontwerp voor een speling van 4 mm is gekozen, zullen bij grotere verplaatsingen de nokken de holten uitscheuren, de nok zelf afschuiven of het beton lokaal verbrijzelen. 6-47

• Ovalisering van de tunnel - 2 Door de ovalisering van de tunnel zal lokaal de luchtspleet kleiner worden waardoor de beschermlijst van de nooddichting tegen de buitenzijde van de segmenten kan komen aan te liggen. • Opdrijven van de tunnel De ring die het schild verlaat, wordt blootgesteld aan de opdrijvende kracht van het grondwater. Aangezien de volgende ring zich nog in het schild bevindt, treden krachtenverschillen op de ringen, waardoor eventueel verplaatsingen kunnen optreden. Deze verplaatsingen kunnen resulteren in schaden. • Plaatsen van de sluitsteen Tijdens het plaatsen van de sluitsteen kan blijken, dat de ring te nauw is gebouwd. Door het induwen van de sluitsteen met de vijzels wordt de ring naar buiten geduwd, waarbij beschadigingen kunnen optreden. Een andere oplossing, het demonteren van de volledige ring, kan echter evengoed leiden tot schaden. • Groutdruk Door verschillen in de groutdruk kunnen delen van ringen meer of minder naar binnen worden geduwd. Hierdoor kunnen schaden ontstaan langs de randen van segmenten. • Terugschuiven van de sluitsteen Tijdens het bouwen van de volgende ring kan de sluitsteen iets terugschuiven. ontstaan verschillende voegbreedten met gevolgen voor de volgende ring.

Hierdoor

• Drukverschil op de ringen Doordat de ring drukloos wordt gebouwd en aansluitend wordt onderworpen aan de alzijdige druk van de mortel, ontstaan vervormingsverschillen tussen twee ringen met als gevolg spanningen en eventuele schade. 4.3.2

Lekkages

• Verschuiven rubber Dit zal met name ter plaatse van de sluitsteen optreden, omdat hier de segmenten met meer wrijving langs elkaar gaan. Een goede remedie is het inzepen van de rubber dichting, zodat deze beter langs elkaar glijden. • Kapotte buitenrand segment Doordat de beschermlijst van de nooddichting aanligt tegen de buitenrand kan deze plotseling kapotgaan. Bij onvolledige reparatie zal op deze plaats het rubber kunnen bewegen en een watervoerende weg kunnen ontstaan. • Nokken scheuren segment uit Bij schadegevallen 'Verkeerde ring' en 'Ovalisering van de tunnel - 2' zullen bij verplaatsing van twee ringen ten opzichte van elkaar de sterke nokken de holten mogelijk uitscheuren. Op deze plaatsen kunnen lekkages optreden. 6-48

5.

RELATIE TUSSEN SCHADEBEELD EN BOUWPROCES

5.1

Relaties procesgegevensen schadebeeld

5.1.1 1nleiding In dit hoofdstuk wordt gezocht naar mogelijke verbanden tussen gemeten proces gegevens en het schadebeeld dat is waargenomen in de eerste boorbuis. In 5.1 wordt allereerst verslag gedaan van onderzoek uitgevoerd door TCH/Bouwdienst RWS [1 en 2] voor de ringen 100 t/m 150 en 450 t/m 600. In de volgende paragrafen worden nog een aantal mogelijke andere relaties globaal geanalyseerd. 5.1.2 Uitgangspunten Algemeen In een eerste studie is het schadebeeld voor 200 ringen van de eerste tunnelbuis onderzocht; hierbij kwam een aantal gebieden naar voren met meer schade. Er is voor dit eerste onderzoek gekozen voor het schadegebied van ring 118 t/m ring 128. In dit gebied zijn aspecten als leercurve boorproces, krappe boogstralen en weinig draagkrachtige grond namelijk niet van toepassing. Hierdoor is de kans van slagen voor het vinden van relaties tussen het schadebeeld en de procesgegevens het grootst in dit gebied. Om het schadegebied te kunnen vergelijken met een gebied waar een 'normaal' beeld in de tunnel is te zien, loopt het onderzochte gebied van ring 100 t/m 150. In een eerste vervolgonderzoek is ingezoomd op het gebied lopend van ring 450 tot 600. Procesparameters Voor het onderzoek zijn veel procesparameters onderzocht; deze zijn weergegeven in figuur 26. Tevens is de bron van de gegevens weergegeven. Voor dit onderzoeksgebied zijn vervolgens de beschikbare procesgegevens in kaart gebracht. Hiervan zijn de mogelijke relaties met de schades en de relaties onderling aangegeven. De relaties worden in figuur 26 schematisch aangegeven. Daar het aantal mogelijke relaties vrij groot is, beperkt dit onderzoek zich noodgedwongen tot de directe relaties van de procesgegevens tot de schades en zijn de relaties tussen de procesgegevens onderling nauwelijks onderzocht.

6-49

0'\ I

V. 0

'Tj

00'

5:

Q)

+=' "iii

N 0'\

:;0

Qi

;g c.

(l)

p;•...•

f:l jg

(D'

2 CJ (l) (/)

0

[D]irecte I [I]ndirecte

relaties

&l

Betonschade

Qi c: UI

c:

Cl

Cl

Q)

0

ëi 5:

c:

'+ Q)

c-

z:-

Ol

.lC

ë5

~ 0

-J

('J

en

0

.c oS

.c oS

iï

I

D

D

D

D

I

I

D

0 Q)

Q)

.-

Qi c:

s:

D

5:

:;] 0

:;] 0

Cl

5:

'6>

~

.8

(l)

'a;

s:

0

UI

'a;

c:

Q)

0 .c

:;]

'C 'C

.r: lil Q)

~ c

(/) (/)

::;l

0 C-

Cl

c:

~ c

E 0

'C

s N

Cl

c:

Q)

Cl

c:

'C

Cl

c:

1: 0

'C

t

c:

:::!: en fCl

c:

:::!: en fCl

c:

E 0

1: 0

'C

s N

'C

Eu

'C

Cl

c:

1: u 'C

:c 0

:c

Q; > N

Q; >

UI

"§

0 UI

t

I

~

D

D

D

D

D

I

I

I

I

I

I

~

D

D

I

I

I

~

:;] 0

5:

.c c: .(;

:;]

0 .c .S

'"

0

c: c:

>

c:

Q)

Q)

rn

rn'

E

E

1: 0

1: 0 :;] ...J

.•...

s: u

'" 7'

UI

(;

c:

0

>

:c

u Q; >

UI

É

1: 0

Q)

'C

c:

Q)

Q)

Cl

c: Qi UI UI

c:

Q)

.>< .><

s:

Qi Q)

>

Q)

Cl

2 E :;]

:Ei

c!i

c!i

.~ Q)

0

:;] ...J

:;] ...J

~

D

D

D

D

I

I

I

I

D

D

0

:;] 0

Cl

Cl

c:

c:

'S; 'S s:

* c:

0

Q)

UI

Q; > 'C

E ctl

.l!l

~

:;] 0

'ê'

UI

Cl

'C

'ö 'e

'Ë

c:

~

Q)

>

0 'C

~

UI

c:

Q)

ë5

Cl

c:

,ij

~

'" "E

N

's; c:

Q)

1:

Qi

N

0

t::!

Q)

E

'C

Q)

0

~

Q)

Cl

c:

c:

~

Qi

Cf)

~ ~ .J:::! «

D

D

D

?

ja

I

I

I

?

ja

E

~

,ij

'Ë

Qi

ctl

c!i

Cf)

Cf)

èi

I

I

D

D

D

D

I

I

Q)

>

'C

:c

0

ctl Cl

Q;

t::

'C ctl

~

Cf)

0

.r:

U

::r

Lekkages

~ po

Geologisch

(l)

Boorsnelheid

D

Inbouwsnelheid

D

I

Inbouwploeg

D

D

ja

Ringtype + inbouwpositie

D

I

ja

I

ja

.....,

'"0 ....., 0 0 (l) (/)

S'

D profiel

I

D I

.

,

ja .

ja ja

8' ....., El po

Horiz. richting ringen

D

Vert. richting ringen

D

I

ja

(D'

Horiz. richting TBM

D

I

ja

(l)

Vert. richting TBM

D

I

ja

(/)

0

Horiz. verschil richting

D

I

ja

po

c,

Vert. verschil richting

D

I

ja

(l)

Luchtmaten

voor inbouw

D

I

ja

c,

Luchtmaten

na inbouw

D

I

(l)

Luchtmaten

verschil voor-na

D

I

ja

(l)

p;-

Voegwisseiingen

D

D

nee

O,

Groutdrukken

I

D

ja

(/)

Grouthoeveelheden

I

D

ja

Groutsamenstelling

I

D

nee

Snijradverschuiving

D

I

Snijradoversnijding

D

I

Draaimolen

•...• ::;l

::r

(l)

::;l .....,

(l)

0

::;l

o, (l)

::!..

S'

(IQ

•......•

.....•

'-'

"

ja nee

D

I

ja

Schildverdraaiing

D

I

nee

Afzetkrachten

D

I

ja

?

?

nee

Voortgang

snijrad

ja

s;

vijzels

afzetvijzels

5.1.3 Relatie schadebeeld/procesparameters De schaderapportage is verwerkt in een spreadsheetprogramma, waardoor het schadebeeld van de tunnel overzichtelijk in kaart is gebracht. In grafieken is het totaalbeeld van de schades uitgezet voor de bekeken ringen en in andere zijn respectievelijk de beton- en lekkageschades weergegeven. Voor het vinden van mogelijke relaties tussen de procesgegevens en het schadebeeld zijn vervolgens belangrijke procesparameters in grafiek per ring uitgezet. Vervolgens is gezocht naar mogelijke overeenkomsten en relaties tussen de grafiek met procesparameters en het schadebeeld. Alleen de conclusies van het gedane onderzoek worden hier vermeld.

5.1.4

Conclusies

Ringen 100 firn 150 Uit het onderzoek naar de mogelijke relaties tussen de procesgegevens de tunnel komen drie relaties duidelijk naar voren:

en het schadebeeld in

Ten eerste is er een duidelijk verband tussen het verloop van de luchtmaten en het schadebeeld in de tunnel. Zodra de luchtmaten onder de 400 mrn ontstaan vrijwel direct schades doordat de machine met het schild tegen de tunnellining drukt of er langs schraapt. Ten tweede bestaat er een verband tussen de helling van de TBM en die van de tunnelringen. In vele gevallen zijn schaden ontstaan doordat de lining moeite had de TBM te volgen, waardoor de verschillen in horizontale en verticale richting minimaal waren. Dit staat direct in relatie tot de luchtmaten. Ten derde zijn er grote verschillen in prestatieniveau tussen de verschillende boorploegen. Eén boorploeg veroorzaakt tijdens het boren en plaatsen duidelijk minder schade. Voor het inbouwen van de segmenten heeft deze ploeg wel meer tijd nodig, maar dit resulteert in aanzienlijk minder schades. Hierbij moet worden opgemerkt dat de ploegen mogelijk van elkaar afhankelijk zijn (estafette-stokje effect): voorgaande ploeg kan invloed hebben op resultaat van de opvolgende ploeg. Het inbouwen van de segmenten dient zeer nauwkeurig te gebeuren. Hiervoor is veel vakmanschap nodig en de ploegleden moeten goed op elkaar zijn ingewerkt. Dit blijkt niet bij alle ploegen het geval te zijn.

Ringen 450 firn 600 Het blijkt gevens en De relatie feit dat de

5.2

niet mogelijk eerder gevonden relaties opnieuw aan te tonen tussen de procesgehet schadebeeld (ring 100 t/m 150 - rapport 1933-T-973008). tussen het schadebeeld en de luchtmaten is niet goed waarneembaar vanwege het luchtmaat nauwelijks onder de 400 mm komt.

Relatie negatief ringvoegverschil en lekkage

Met een negatief ringvoegverschil wordt bedoeld dat ter plaatse van de verbinding het segment met de nok relatief meer naar buiten verplaatst dan het segment met de holte. De maximaal beschikbare speling in de nok bedraagt 4 mm. Door middel van visuele inspectie is significant vaak geconstateerd dat, bij een negatief ringvoegverschil sprake was van lekkage aldaar. Dit zou er in principe op duiden dat de 6-51

waterdichting ondermijnd is, wat inhoudt dat het beton daar gescheurd beschadigd is of niet aansluit.

5.3

is of dat het rubber

Relatie schade sluitsteen in combinatie met (hoge) indruk(vijzel)-kracht

Deze relatie is voorlopig nog niet direct aantoonbaar. Verwacht wordt dat de weerstand van de sluitsteen veel minder is dan de grote vijzelkracht. Deze kracht is nagenoeg gelijkmatig tijdens het indrukproces.

5.4

Relatie schade sluitsteen en lekkage aangrenzende langsvoeg

Indien er vochtige plekken worden geconstateerd nemen.

5.5

is dit vaak bij sluitsteenschades

waar te

Relatie boogstraal en schadebeeld

Opvallend veel schade is geconstateerd tijdens het eerste en laatste gedeelte van het geboorde traject van de eerste buis. De kromtestraal waarmee de tunnelboormachine het tracé boorde bedroeg 450 m. Theoretisch kan met de ringen een minimale kromtestraal van 250 m worden gerealiseerd. Tevens zijn de ringen in de beginfase doelbewust excentrisch ingebouwd om zo goed binnen het schild te blijven. Duidelijk is wel dat er zeker een correlatie bestaat tussen de kleine boogstraal van 450 m en de schade aan de segmenten. Besloten is om voor de tweede buis met een grotere boogstraal van 750 m te boren. Hierdoor wordt over de eerste en laatste 85 m van het oorspronkelijke tracé afgeweken. Daarnaast zullen de nokken 5 mm worden afgeslepen om zodoende in de verbinding meer speling te hebben.

5.6

Relatie groutinjectie (systeem)en schadebeeld

Bekend is dat het groutproces zorgt voor grote belastingen op de lining. De relatie tussen groutdrukken en schadebeeld is niet significant. Groutinjectie: Voor het injecteren van het grout wordt gebruik gemaakt van 5 injectiepunten waarbij er direct achter de staartafdichting van de TBM geïnjecteerd wordt. 5 injectiepunten zijn bruikbaar en er worden 3 injectiepunten daadwerkelijk gebruikt. Hierbij worden de verschillende drukken per injectieleiding gemeten en de totale hoeveelheid gebruikte grout per ring. Een goede groutlaag zou eventueel lekkages door betonschades of voegproblemen kunnen verminderen of misschien zelfs voorkomen. Hierbij speelt ook de samenstelling van de grout een rol. Dit is echter in dit onderzoek buiten beschouwing gelaten Grouthoeveelheden: Uit het verloop van de grouthoeveelheid is geen directe relatie te vinden met het schadebeeld. Alleen tijdens het boren van ring 106 wordt veel minder grout verwerkt (4,5 m'). Dit in tegenstelling tot een normaal gebruik van gemiddeld 5,5 à 6,0 rrr'. Groutdrukken: De groutdrukken van de verschillende groutinjectiepunten vertonen geen directe overeenkomsten met beton- dan wellekkageschades. Zoals in verband met diepteligging van de verschillende injectiepunten te verwachten is ligt de druk van de 6-52

injectiepunten die hoger in het schild zitten lager dan de injectiepunten die beneden zitten. Verder is waar te nemen dat injectiepunt 4 zelden (goed) werkt. Na de lekkage van de staartafdichting van de TBM is het groutsysteem aangepast; de groutinjectie verloopt nu via 3 punten door de betonnen elementen. Er is géén significant verschil in schade beeld gevonden tussen het systeem van groutinjectie via de TBM en het systeem van groutinjectie via de lining-elementen.

6-53

6.

6.1

MOGELIJKE MAATREGELEN OM SCHADE TE REDUCEREN

'Spanningsarme' inbouw sluitsteen

Goed inmeten van de 'plaatsingsruimte ' vóór plaatsing van de sluitsteen is essentieel [9]. Er kan een mal worden gemaakt waarmee eenvoudig kan worden gemeten of de sluitsteen zal passen of niet. Indien de sluitsteen niet past, wordt aangeraden de segmenten weer uit te bouwen (dit dient ook nauwkeurig te gebeuren) en de procedure opnieuw uit te voeren en te letten op het beter aansluiten van de voegen. De kracht bij het inbrengen via de erector/vijzel moet tot een minimum worden beperkt (maximale indrukkracht plus eventueel wrijvingskracht op de rubber voegdichting). Daarnaast moeten de vijzels op de naastliggende elementen worden afgelaten om eventuele zijdelingse verplaatsing en/of rotatie mogelijk te maken. Aanbevolen wordt de speling in de langsvoegen constructief te vergroten. Dit kan worden gerealiseerd door het afslijpen van de messing van de sluitsteen. Als minimale tolerantie moet gestreefd worden naar 12 mm of meer.

6.2

Afstemmen plaatsingsnauwkeurigheid

op beschikbare tolerantie

De beschikbare plaatsingstolerantie ter plaatse van de nok-verbinding de practisch realiseerbare nauwkeurigheid van plaatsing. Er zijn dan twee mogelijkheden:

lijkt niet

afgestemd op

a- Nauwkeuriger plaatsen In de project werk instructies moet zorgvuldigheid bij het meten en eventueel uitbouwen staan boven productiesnelheid. Het gaat daarbij enerzijds om de nauwkeurigheid van plaatsing van elementen ten opzichte van elkaar en anderzijds om het zorgvuldig 'aandrukken' van de voegdichting . Meten is daarbij essentieel. b- Vergroten van de noktolerantie Aanbevolen wordt noktolerantie constructief te vergroten tot 10 à 12 mmo Praktisch bij de Tweede Heinenoordtunnel worden gerealiseerd door het afslijpen nokvlakken.

kan dit van de

Overwogen moet worden of de nok-verbinding noodzakelijk is. De via de vijzels geïntroduceerde langskracht levert mogelijk voldoende wrijving voor het opnemen van de dwarskracht, al dan niet in combinatie met een permanente boutverbinding.

6.3

Vermijden van krappe boogstralen

Bij krappe boogstralen « 400/500 m) lijkt de kans op schade groter: A-symmetrische vijzelbelasting op de ring door extra belasting op de buitenzij de. 'Uitduweffecr' doordat de dwarskracht uit de vijzels een moment op de ring creëert met spanningsconcentraties aan de binnenzijde van de ring. Onnauwkeuriger sturing van de TBM. Dwarskrachtbelasting op de niet uitwendig gesteunde ring. 6-54

Theoretisch kunnen de segmenten van de Tweede Heinenoordtunnel een straal van 250 m volgen. Aanbevolen wordt een praktisch minimale boogstraal in het alignement aan te houden van 750 m.

6.4

Vergroten van de luchtmaat

Een gemiddelde luchtmaat van 35 mm lijkt, vooral in situaties van onnauwkeurige sturing zoals krappe bochten, te weinig. Voorgesteld wordt hiervoor in eerste instantie een minimum aan te houden van 50 mmo Het vergroten van de luchtmaat moet zorgvuldig worden afgewogen ten opzichte van het introduceren van mogelijk andere negatieve effecten.

6.5

Centrische en conische ringinbouw

Als uitgangspunt moet gelden dat de lining de machine volgt. Hiertoe moet een nieuwe ring zoveel mogelijk 'centrisch' ten opzichte van de tunnelmantel en conisch ten opzichte van de vorige ring worden geplaatst.

6.6

Beperking ringvervorming

Zoals al gesteld moeten de ringen nauwkeurig worden ingebouwd en met de vlakken worden aangedrukt (drukvlak op drukvlak). De boutverbinding moet vervolgens in staat zijn deze situatie tijdens de boorslag te handhaven.

6-55

7.

DUURZAAMHEID

7.1

Duurzaamheid

van beton

De duurzaamheid van beton wordt bepaald door de weerstand tegen aantastingsmechanismen. De voor beton schadelijke mechanismen zijn met name wapeningscorrosie, inwerking van vorst in combinatie met de aanwezigheid van dooizouten en expansieve reacties. Al deze processen kennen een tweeledige opbouw, waarbij de factor tijd een belangrijke rol speelt. Allereerst is er de initiatieperiode waarin alle voorwaarden die noodzakelijk zijn voor het schadeproces worden vergaard. Vervolgens is er de propagatieperiode waarin het feitelijke schadeproces zich ontwikkelt. Om deze processen in gang te kunnen zetten of houden moeten bepaalde stoffen zich door het beton kunnen verplaatsen. Voor wapeningscorrosie zijn dit kooldioxyde (C02) of chloriden (Cl') in combinatie met zuurstof, voor vorstschade water en voor expansieve reacties alkaliën of sulfaten. De mate waarin deze stoffen door het beton kunnen verplaatsen is afhankelijk van de dichtheid. Hoe dichter de structuur van het beton, hoe langzamer het transport van deze schadelijke stoffen verloopt. Of wel: hoe dichter het beton, des te trager de schadeprocessen zullen verlopen. De dichtheid van beton wordt ook wel permeabiliteit genoemd. Deze is voornamelijk afhankelijk van de ion-, atoom- of molecuulgrootte en is dus voor elke stof anders. In droog beton wordt de opname van stoffen vooral bepaald door de capillaire opzuiging. In nat beton zal diffusie van de stoffen door het poriewater de maatgevende factor zijn. In de praktijk vinden we ook een combinaties van beide. De wapening in het beton wordt beschermd door de dekking. Door de hoge alkaliteit van het beton wordt de wapening gedepassiveerd, waardoor corrosie niet optreedt. Onder invloed van kooldioxyde of chloriden kan de passivering verloren gaan, waardoor alsnog corrosie ontstaat. Het ogenblik waarop dit plaatsvindt is afhankelijk van de permeabiliteit en de dikte van deze dekking. Hiervoor geven de voorschriften (NEN 6720 'VBC 1995 en NEN 5950 'VBT 1995') een minimum aan te houden waarde, afhankelijk van het milieu waarin het beton verkeert. Dit milieu wordt uitgedrukt in een zogenoemde milieuklasse. De permeabiliteit van de dekking is primair afhankelijk van de gebruikte cementsoort en van de water-cementfactor. Daarnaast spelen ook de goede verwerking en de nabehandeling van het beton een belangrijke rol. Beton dat slecht is nabehandeld heeft de kans gekregen uit te drogen voordat alle cement is gehydrateerd. Het gevolg hiervan is een poreus betonoppervlak. Gegeven het bovenstaande kan dit nadelig zijn voor de duurzaamheid. Maatregelen om de duurzaamheid van een constructie te vergroten zijn in de ontwerpfase vele malen goedkoper dan het later uitvoeren van preventief of curatief onderhoud, teneinde de duurzaamheid op peil te houden. Uit economische overwegingen is het daarom verstandig om duurzame constructies te ontwerpen. Dat geldt zeker voor de Tweede Heinenoordtunnel, waarvan grote delen nauwelijks te repareren zijn. Denk hierbij bijvoorbeeld aan de buitenzijde van de tunnelbuis, de voegen en het gedeelte onder het weglichaam.

6-56

7.2


Aan de duurzaamheid van de betonnen tunnelwand van de Tweede Heinenoordtunnel zijn in het contract met de aannemer op twee principieel verschillende manieren ontwerpeisen gesteld. Dit betreft: 1. conventionele uitvoeringseisen (bijvoorbeeld mininumeis voor de betondekking, maximumeis voor de water/cementfactor e.d.) 2. levensduureisen (in dit geval 100 jaar). De conventionele eisen zijn geformuleerd in de vorm van 'recepten'. Deze eisen zijn gekoppeld aan vijf verschillende milieuklassen (i.c. omgevingscondities). Als aan de eisen wordt voldaan, gaat men er vanuit dat de tunnelwand voldoende duurzaam is. Deze benadering komt overeen met de Nederlandse betonvoorschriften en is ook internationaal gezien gebruikelijk. De werkwijze bij het ontwerpen van de tunnel komt daarbij neer op het beoordelen of de geplande wijze van uitvoeren haalbaar is en op het vaststellen of de tunnel in staat is om de te verwachten belastingen te dragen. Als laatste stap wordt nagegaan of aan de eisen ten aanzien van de duurzaamheid wordt voldaan. De duurzaamheidseisen uit de VBe en VBT zijn niet gerelateerd aan een bepaalde levensduur. De ervaring leert dat betonconstructies die op deze wijze zijn ontworpen over het algemeen gedurende enkele tientallen jaren zonder omvangrijke reparaties goed kunnen functioneren. Het is echter duidelijk dat daarbij niet moet worden gedacht aan 100 jaar levensduur in zware omgevingscondities. Het ontwerpen van een betonconstructie op basis van een eis aan de minimum levensduur is nog erg ongebruikelijk. Maar bij grote infrastructurele bouwwerken worden dergelijke eisen steeds vaker gesteld. Enige voorbeelden van dergelijke betonnen bouwwerken zijn de Stormvloedkering Oosterschelde, de Maaslandkering, de Grote Belt brug en tunnel (Denemarken), de 0resund Link (tussen Denemarken en Zweden). Het stellen van een levensduureis is op zich niet voldoende. Er dient ook aangegeven te worden op welke functies/prestaties van het bouwwerk de eis betrekking heeft, wat het vereiste functie/prestatieniveau is en met welke betrouwbaarheid aan die eisen moet zijn voldaan. Ook over de methoden om aan te tonen dat aan de eisen wordt voldaan moet eenheid van gedachten bestaan. In de loop der jaren hebben op dit gebied belangrijke ontwikkelingen plaatsgevonden [6, 13, 14 en 15J. Omdat op het ogenblik van het opstellen van dit rapport één van de beide tunnelbuizen gereed was, kan ook de invloed van de tijdens de bouw ontstane schade in beschouwing worden genomen. Voor zover niet direct zichtbaar kan de aanwezigheid van deze schade worden afgeleid uit de verschillen in radiale richting tussen de opeenvolgende segmenten. Deze verschillen zijn tot enige malen groter dan de beschikbare toleranties. Op de schadeplaatsen kan corrosie ontstaan, die de duurzaamheid van de constructie bedreigt. Bij het ontwerpen van een constructie moet de mogelijkheid van dergelijke schade in beschouwing worden genomen.

6-57

7.3

Conventioneelontwerp en beoogde duurzaamheid

7.3.1 Eisen aan de tunnelelementen In het bestek en bijbehorende documenten zijn de volgende specifieke (duurzaamheids)eisen gesteld waaraan de tunnelelementen moeten voldoen: - sterkteklasse B 45 - milieuklasse 5b - nabehandelen volgens specifieke bestekseisen, VBT, CDR-Aanbeveling 31 en RAWbepalingen. Er zijn ook niet-specifieke eisen gegeven: - NEN normen in het algemeen en meer het bijzonder VBC en VBT - CUR-Aanbeveling 38 'Maatregelen om schade aan beton door schadelijk ASR te voorkomen' - DIN 1045 en 1048 (waterdichtheid, wordt verder niet op ingegaan) - Standaard RAW Bepalingen 1990. Betonsamenstelling Het beton dat is toegepast heeft sterkteklasse B 65. Voor de draagkracht van de tunnel was deze hoge sterkte niet nodig. Maar voor het vroegtijdig ontkisten van de betonnen segmenten wenste de aannemer een hoge beginsterkte. Het beton heeft een water-cementfactor van 0,43 en bevat 335 kg cement (25 % portlandcement CEM I 52,5 Ren 75 % hoogovencement CEM III/ A 52,5). Het gebruik van portlandcement was eveneens gebaseerd op de gewenste hoge beginsterkte. De segmenten moesten binnen één dag na het storten kunnen worden ontkist. In eerste instantie is voorgesteld om het beton voor de tunnelelementen te vervaardigen met een snel verhardende portlandcement (CEM I 52,5). Vanwege duurzaamheidsoverwegingen bestond er een voorkeur voor hoogovencement. Om produktietechnische redenen is uiteindelijk gekozen voor het mengsel van 75 % hoogovencement (CEM lIl/A 52,5) en 25 % portlandcement (CEM I 52,5). Daarmee is een compromis nagestreefd tussen enerzijds snel ontkisten en anderzijds duurzaamheid. Betondekkingen De aannemer heeft gekozen voor de volgende betondekking: - binnen- en buitenzijde 35 mm, - kopvlakken 20 mm waarbij ervan is uitgegaan dat op De lage waarde voor met name randen van de elementen minder plaatsing. Gezien de ervaringen beperkt of zelfs twijfelachtig.

deze waarden nog een tolerantie van + 5 mm geldt. de kopvlakken is door de aannemer bewust gekozen om de kwetsbaar te maken voor beschadigingen tijdens transport en met andere tunnels in het buitenland lijkt het effect ervan

De betondekkingen van 35 mm en 20 mm kunnen worden vergeleken met de eisen uit de VBC art. 9.2: -

platen, wanden in milieuklasse 3 - 5: 30 mm (voor balken, poeren, consoles 35 mm en voor kolommen 40 mm) - nabewerkt oppervlak: + 5 mm 6-58

oncontroleerbaar oppervlak + 5 mm (ek < 25 Nzrnnr': + 5 mm - tolerantie: -5 mmo Voor de tunnelsegmenten zou het volgen van deze eisen betekenen: 30 + 0 + 0 + 0 - 5 = 25 mm minimaal aanwezig. Hierbij moet worden opgemerkt, dat over het algemeen een oncontroleerbaar oppervlak gedefmieerd wordt als een oppervlak dat na het ontkisten van de constructie niet in het zicht is. Met andere woorden: de dekking kan niet gemeten worden en is dus oncontroleerbaar. Het zou logischer zijn om niet van de controleerbaarheid na het ontkisten uit te gaan, maar van het feit of er al dan niet in de gebruiksfase kan worden gecontroleerd. Voor de tunnelsegmenten is dit opportuun. De achterzijde van de segmenten, de voegen en het gedeelte onder het weglichaam kunnen na plaatsen niet meer geïnspecteerd worden en een minimaal aanwezige waarde van 30 mm zou gewenst zijn. -

Samenvattend kan worden gesteld dat de betondekking van de binnen- en buitenvlakken voldoet aan de eisen (35 mm). Echter, de dekking op de kopvlakken (20 mm) voldoet niet! Milieuklasse 5b Voor milieuklasse 5b gelden volgens de VBT de volgende samenstellingseisen: - maximaal toelaatbare water-cementfactor voor gewapend beton: 0,50 - minimaal vereiste cementgehalte 300 kg/rrr' - geen eisen aan het luchtgehalte - bij blootstellen aan sulfaat moet cement met een hoge bestandheid tegen sulfaten worden gebruikt. Aan deze samenstellingseisen wordt in principe voldaan. Milieuklasse 5b betekent dat de betonoppervlakken in de gebruiksperiode in aanraking komen met voor beton matig agressieve oplossingen, agressief (grond)water en/of agressieve dampen. Het is niet duidelijk waarom de tunnel zou moeten voldoen aan de eisen voor milieuklasse 5b (matig agressief). De agressiviteit van de grond en het grondwater geven geen aanleiding om te kiezen voor 5b. De Tweede Heinenoordtunnel is een verkeerstunnel. Men mag dus verwachten dat het beton aan dooizouten wordt blootgesteld. Volgens de voorschriften (NEN 5950 'VBT 1995') betekent dit dat voor het ontwerp milieuklasse 3 van toepassing is. Deze milieuklasse is in de VBT omschreven als een vochtig milieu in combinatie met dooizouten. Dit impliceert een aantal eisen met betrekking tot het minimum cementgehalte en de water-cementfactor. Aan de cementsoort worden geen eisen gesteld. Echter, de opdrachtgever heeft milieuklasse 3 als eis gesteld. Bij het ontwerp van de tunnel is dan ook geen rekening gehouden met het indringen van chloride afkomstig uit dooizouten. Daarom zijn in een later stadium enige berekeningen uitgevoerd, om na te gaan of chlorideindringing een relevant probleem is voor de tunnelwand. Bij de bouw is uitgegaan van een betonmengsel met een water-cementfactor van 0,43 en een cementgehalte van 335 kg/rrr', Daarmee wordt voldaan aan de basiseisen ten aanzien van 6-59

milieuklasse 5b. Er wordt - ongevraagd - ook voldaan aan de eisen voor de milieuklassen 3 en 4. Nabehandelen De eisen die zijn gesteld aan het nabehandelen van het beton zijn in verschillende documenten terug te vinden, zoals in de bouwovereenkomst, de RA W die eveneens alle Nederlandse normen van toepassing verklaart, de VBU, CUR-Aanbeveling 31 (specificatie van de eisen uit de VBU). De nabehandelingseisen uit deze documenten betreffen enerzijds de duur (dagen) van de nabehandeling en anderzijds de minimale druksterkte die moet zijn bereikt alvorens met nabehandelen mag worden gestopt. Het is niet zonder meer duidelijk of voor deze nabehandelingseisen een 'en-en' dan wel een 'of-of' situatie geldt. De feitelijke nabehandeling van de segmenten na ontkisten bestond uit 2 dagen binnen opslaan, waarna ze buiten werden opgeslagen op een tasveld. Tijdens de buiten opslag zijn geen bijzondere maatregelen genomen voor de nabehandeling, dus geen gebruik van curing compound of afdekken met folie etc. Bij het nabehandelen van de betonnen segmenten is tijdens de produktie alleen rekening gehouden met de sterkte-eis B 45 die in de bouwovereenkomst is genoemd. Deze houdt in dat moet worden nabehandeld totdat een sterkte is bereikt van 60 % van de karakteristieke ontwerp-betondruksterkte. Op het ogenblik van ontkisten voldeed het beton, omdat de druksterkte hoger was dan 27 (= 0,6 * 45) Nzrnm", Met andere nabehandelingseisen is geen rekening gehouden. Het nabehandelen moet worden voortgezet totdat het beton in voldoende mate is verhard en ook een dichte structuur is opgebouwd. Het is dan ook principieel onjuist om de nabehandelingsduur te baseren op de ontwerp-betondruksterkte in plaats van op de veel hogere feitelijke sterkte van het toegepaste beton. Dat geldt ook voor de Tweede Heinenoordtunnel, die een feitelijke druksterkte heeft van ongeveer B 65. Doordat er geen nabehandeling 'op tijd' heeft plaatsgevonden, is de feitelijke nabehandeling van de segmenten afhankelijk geworden van de onzekere weersomstandigheden na het tijdstip van ontkisten. Deze niet beïnvloedbare omstandigheden gedurende de eerste weken na ontkisten bepalen dus of het beton goed wordt nabehandeld of niet. De zijkanten van de tunnelsegmenten zijn wat dit betreft uiterst kritisch omdat daar een betondekking van 20 .± 5 mm aanwezig is. Uit een steekproefsgewijs onderzoek aan betonnen segmenten van een van de tunnelbuizen kon geen nadelige invloed van klimatologische omstandigheden op de nabehandeling worden vastgesteld. De invloed is daarbij afgemeten aan de carbonatatie die inmiddels is opgetreden. Dit resultaat betekent niet, dat in het vervolg kan worden afgezien van nabehandelen. Er is namelijk enerzijds sprake van 'geluk' dat de weersomstandigheden niet te ongunstig zijn geweest (er is niet gestort in extreem droge perioden). Anderzijds is de steekproef uitgevoerd bij relatief jong beton en kan zich in de toekomst nog een invloed van onvoldoende nabehandeling voordoen.

6-60

Alkali -silicareactie CDR-Aanbeveling 38 geeft maatregelen om schade aan beton door de alkali-silicareactie (ASR) te voorkomen. Deze maatregelen zijn gebaseerd op aanpassen van de betonsamenstelling. Aangezien het toegepaste cementmengsel afwijkt van het gestelde in art. 4.3 (een slakgehalte < 50 %, i.c. 43 %) is conform de CDR-Aanbeveling stroomschema 2 voor milieuklasse 3 een nadere controle van het toeslagmateriaal nodig. Uit onderzoek bleek dat het gehalte aan potentieel reactief materiaal onder de 2 % ligt. Er hoeft daarom niet te worden gevreesd voor schade door ASR. 7.3.2 Overige, niet-betonnen tunnelonderdelen Grout Het grout dient om de ruimte tussen de tunnelsegmenten en de omringende grond op te vullen. Voor de samenstelling van het grout is uitgegaan van ENCI portlandvliegascement klasse A (ca. 235 kg) waar aan per m' nog eens ca. 100 kg vliegas wordt toegevoegd en ca. 370 liter water. Verder is ca. 8 kg bentoniet aanwezig. Ook bij deze verhoudingen moet er nog van worden uitgegaan dat de extra toegevoegde vliegas dienst doet als vulstof en als bindmiddel. De permeabiliteit van het grout zal naar verwachting laag zijn, omdat de meeste holle ruimten gesloten zijn met weinig doorgaande kanalen. Er zijn geen eisen gesteld aan de waterdichtheid van de grout. De wijze waarop de grout wordt verwerkt geeft geen garantie dat er een betrouwbaar waterdicht of waterremmend schild rondom de tunnelbuis wordt gevormd. Bij de gekozen uitvoeringswijze is de laagdikte onzeker, plaatselijk zou de grout zelfs kunnen ontbreken. Rubberprofielen tussen de segmenten en de ringen Door de opdrachtgever is geëist dat de betonnen segmenten rondom moeten worden voorzien van een neopreen dichtingsprofiel. Het uiteindelijk gekozen profiel is echter niet van neopreen maar van EPDM. Dit materiaal heeft zeker voordelen boven bijvoorbeeld natuurrubber of neopreen. Het is relatief goed bestand tegen ozon, andere uitlaatgassen en water. Het is makkelijk te verwerken maar is matig bestand tegen olie. Het lassen van het materiaal kan problemen geven. Wat betreft de relaxatie van het materiaal is gesteld dat de profielen na 100 jaar nog aan de eisen ten aanzien van waterdichtheid moeten voldoen. Uit een relaxatiediagram blijkt dat de opgelegde spanning aan het materiaal in honderd jaar tijd terugloopt tot 60 % van de oorspronkelijke waarde. Het is onduidelijk of hiermee aan de vereiste 100 jaar levensduur wordt voldaan. De vraag is ook of de extrapolatie korteduurproef naar lange termijn-voorspelling correct is. Triplex platen tussen de tunnelringen Als gevolg van de axiaalkracht die door de tunnelboormachine wordt uitgeoefend op de tunnelwand worden de triplexplaten in de ringvoegen samengeperst. Deze axiaalkracht wordt in stand gehouden om op die manier er voor te zorgen dat de tunnel liggerwerking kan vertonen. Liggerwerking is niet noodzakelijk. Ten aanzien van de duurzaamheid van de triplexplaten van Fins berkenhout moet worden gesteld, dat als de platen te veel relaxeren de axiaalkracht wegvalt en de tunnel de gewenste liggerwerking niet meer kan vertonen. Bij ongelijkmatige vervormingen van de grond heeft de tunnel niet meer de gewenste draagkracht en wordt er een uiterste grenstoestand overschreden. 6-61

Hout dat gedurende lange tijd onder spanning staat kan door hydrolyse en door afbraak van de lignine relaxeren. In de literatuur over houtresearch zijn daarover wel gegevens terug te vinden. Ten aanzien van de grootte van dit effect zal het moeilijker zijn om gegevens te vinden. Een andere mogelijkheid dat de axiaalkracht verloren gaat is gelegen in aerobe rot.

7.3.3

Samenvatting duurzaamheidsaspecten

Typische kenmerken van het ontwerp in relatie tot de duurzaamheid zijn: gebruik van gewapend betonnen elementen met een dekking van 35 + 5 mm op de gekromde buitenvlakken en 20 .± 5 mm op de vier kopvlakken toepassing van geprefabriceerd beton groot aantal voegen buitenzijde van de wand en een gedeelte van iedere voeg, in direct contact met de grond en het grondwater; de buitenzijde is niet toegankelijk voor inspectie of reparatie binnenzijde van de wand en een groot gedeelte van iedere voeg zijn blootgesteld aan het klimaat aan de binnenzijde van de tunnelbuis; in de tunnel zullen dooizouten worden gebruikt die ook in het beton kunnen indringen in de onderzijde van de buis is een weglichaam aangebracht, waardoor inspectie en reparatie in dit gebied praktisch onmogelijk is conventionele eisen aan de duurzaamheid zijn deels minder dan in de VBC en de VBT de duurzaamheid van het grout, de rubberafdichtingsprofielen en de triplexplaat jes tussen de tunnelringen zijn niet beschouwd. (Uitgangspunt van het ontwerp is dat triplex plaatjes verloren mogen gaan). er is met de huidige regelgeveing geen eenduidige invulling te geven aan de eis van 100 jaar levensduur. Dit geldt voor ieder project.

7.4

Ontwerp gebaseerd op levensduur

7.4.1

Levensduurbeschouwing

Over het algemeen wordt aangenomen dat de levensduur van een betonconstructie, die voldoet aan de duurzaamheidseisen die aan NEN 6720 (VBC) zijn gekoppeld, minstens 50 jaar bedraagt. Deze laatste eis is vastgelegd in. het Bouwbesluit. Een gedocumenteerd bewijs dat deze levensduur bereikt kan worden is echter niet bekend. Inmiddels vindt her en der onderzoek plaats, om de methoden voor het bepalen van de levensduur verder te ontwikkelen en operationeel te maken. Aanzetten daartoe zijn onder andere te vinden in [13-16] en in het Brite/Euram Project 'DuraCrete' [17]. De eis van 100 jaar levensduur heeft flinke consequenties, met name voor onderdelen die niet geïnspecteerd of onderhouden kunnen worden. De duurzaamheid moet in dat geval vanaf de bouwfase geheel aanwezig zijn. De verschillende prestaties moeten dan een zodanige levensduurverdeling hebben, dat voldaan kan worden aan de gecombineerde eisen ten aanzien van de referentieperiode en de betrouwbaarheid. Voor de Tweede Heinenoordtunnel komt dit ten minste neer op: referentieperiode van 100 jaar betrouwbaarheidsindex

1

De betrouwbaarheidsindex

6-62

131

=

3,6 voor de uiterste grenstoestanden

(bijvoorbeeld instorten)

is een maat voor de kans dat de grenstoestand niet wordt overschreden.

betrouwbaarheidsindex

~

=

1,8 voor

de gebruiksgrenstoestanden

(bijvoorbeeld

te veel

vervormen) . De eis van 100 jaar voor de referentieperiode bij het Bouwbesluit, zwaardere

eisen

dat aangeeft kunnen

betrouwbaarheidsindexen Indien

kan

worden

grenstoestand

is afkomstig van de opdrachtgever

dat voor belangrijke

worden

gesteld

of kostbare voor

gangbare

staan als zodanig in het Bouwbesluit

genoemd.

geï nspecteerd

wordt overschreden.

en

dan

gerepareerd

kan

worden

werken

bouwwerken.

ingegrepen

Een deel van de betrouwbaarheid

en sluit aan

infrastructurele

De

voordat

de

kan in dat geval daaraan

worden ontleend. Dat brengt overigens wel extra kosten en risico met zich mee. Voor functionele

aspecten zijn in de bouwovereenkomst

dus niet mogelijk om voor de verdere beschouwing van een realistisch

voorbeeld.

uitgegaan, dat als lekkages veiligheidsoverwegingen buiten overschrijden

Er zal daarom

geen prestatie-eisen

over het levensduurontwerp voor

de gedachtenvorming

leiden tot onveilige gebruik moet worden

van een uiterste grenstoestand.

gesteld.

Het is

uit te gaan van

worden

situaties waarbij de tunnel uit gesteld, dit overeenkomt met het

Indien door lekkages (nood-)maatregelen

moeten

worden genomen gericht op het in gebruik houden van de tunnel, komt dit overeen met het overschrijden

van een gebruikstoestand.

In de figuren 27 en 28 is indicatief aangegeven optreden

als voor

referentieperiode

de uiterste

grenstoestand

welke verschillen respectievelijk

in gemiddelde

levensduur

de gebruiksgrenstoestand

de

wordt verlengd van 50 naar 100 jaar.

In de figuren is verondersteld dat de levensduur lognormaal is verdeeld en dat de variatiecoë fficië nt van de levensduur 30 % bedraagt. Deze veronderstellingen zijn voor zover bekend aan de optimistische

kant ten aanzien van de praktijk.

van de gemiddelde levensduur zijn samengevat

De consequenties

ten aanzien

in tabel 10.

I

"'0 0,02 .~

~=1,8

oB

-§

~ 0,015 T = 50 jaar 0,01

0,005

o

o

100

200

300

600

500

400

leeftijd Gaar) ~--------------------------------------

Fig. 27. Voorbeelden

van levensduurverdelingen

jaar en van 100 jaar, een lognormale en een betrouwbaarheidsindex

~

uitgaande van referentieperioden verdeling met een variatiecoë

= 1,8 (gebruiksgrenstoestand)

van 50

fficië nt van 0,30

. 6-63

°

°

N .B.: De verdelingsfuncties lopen vanaf het punt jaar. De figuren zijn op schaal getekend. Het oppervlak onder de curve en binnen de referentieperiode van tot 50 respectievelijk 100 jaar is daarom heel klein. De feitelijke, zeer kleine faalkans is daarom voor de uiterste grenstoestanden niet goed zichtbaar.

0,02

"'0

'ö

-=-=...S:

~=3,6

"'0

0,015

0,01

0,005

o

o

200

100

300

600

500

400

leeftijd Gaar)

Fig. 28.

Voorbeelden

van levensduurverdelingen

jaar en van 100 jaar,

0,30en een betrouwbaarheidsindex

~

Tabel 10. Vereiste gemiddelde levensduren variatiecoë fficië nt van 30 %. referentieperiode

~= ~=

uitgaande van referentieperioden

een lognormale

verdeling

=

met een variatiecoë

referentieperiode

1,8

88,5

177

3,6

150

300

Uit tabel 10 blijkt, dat de betrouwbaarheidseis langer moet zijn dan de ontwerplevensduur hogere gemiddelde

levensduur

te bereiken

levensduur

c.q. referentieperiode. geen evenredig

Tegenover

levensduur

veel

dit effect staat,

grote inspanning

doordat het aantastingsproces

en een

100 jaar

ertoe leidt dat de gemiddelde

dat het voor een aantal vormen van aantasting

van

3,6 (uiterste grenstoestand)

uitgaande van een lognormale

50 jaar

van 50 fficiënt

kost om de

bijvoorbeeld

een

Y t-

of een log r-verloop heeft en dus op den duur heel langzaam verloopt. In het navolgende

worden

twee rekenvoorbeelden

voor

het bepalen

van de levensduur

gegeven. De rekenvoorbeelden zijn ter vereenvoudiging alleen beperkt tot de initiatieperiode. De propagatieperiode, in dit geval wapeningscorrosie, is niet meegenomen.

6-64

7.4.2

Invloed carbonatatie

Recent zijn bij TNO Bouw carbonatatiemetingen uitgevoerd aan beton vervaardigd met portlandcement en met hoogovencement. Dit beton is optimaal nabehandeld gedurende 4 weken in de vochtkamer. De water-cementfactor varieerde tussen 0,45 en 0,65. Het beton is geëxposeerd aan relatieve vochtigheden tussen 50 % en 90 % en onder water. De metingen zijn gedurende 6,5 jaar uitgevoerd. Op basis van de metingen is de carbonatatiecoëfficiënt A berekend uit de betrekking:

carbonaiaiiediepte [mm] = A

Y t [jaar]

Voor de Heinenoordtunnel is, zoals reeds is vermeld, gebruik gemaakt van een mengsel van hoogoven- en portlandcement. De gemeten A-waarden zijn op dit effect gecorrigeerd en weergegeven in tabel 11. Tabel 11. Carbonatatiecoëfficiënten A voor een mengsel van hoogovencement portlandcement, afgeleid uit experimenteel onderzoek van TNO Bouw. wcf = 0,65 wcf = 0,45 wcf = 0,55 RV = 50 %

6,3

9,1

10,1

RV = 65 %

3,5

7,3

8,8

RV = 80 %

1,1

6,4

7,7

en

Uitgaande van een betondekking van 20 mm op de zijvlakken van de segmenten, respectievelijk 15 mm (inclusief de tolerantie van 5 mm) kunnen hierbij de gemiddelde levensduren worden berekend volgens tabel 12. Hierbij is het einde van de levensduur gedefinieerd als het ogenblik dat het carbonatatiefront de wapening bereikt. Tabel 7.3

Gemiddelde levensduren [jaar] berekend met de carbonatatiecoëfficiënten A uit tabel 2 voor betondekkingen, van 15 mm respectievelijk 20 mmo wcf = 0,65 wcf = 0,45 wcf = 0,55

RV = 50 %

6/10

3/5

. 2/4

RV = 65 %

18 / 33

4/8

3/5

RV = 80 %

186 / 330

5/10

4/7

Als de resultaten uit tabel 12 worden vergeleken met de gemiddelde levensduren die volgens tabel 10 aanwezig zouden moeten zijn, dan zou een water-cementfactor 0,45 en een relatieve vochtigheid van 80 % in combinatie met een betondekking van 15 mm juist voldoende zijn als het ontstaan van schade wordt opgevat als het overschrijden van een bruikbaarheidsgrenstoestand. De betondekking van 20 mm is juist voldoende als de schade wordt opgevat als het overschrijden van de uiterste grenstoestand. De genoemde randvoorwaarden komen ongeveer overeen met de situatie bij de Tweede Heinenoordtunnel. Het resultaat van tabel 12 laat evenwel ook zien dat de levensduur uiterst gevoelig is voor de waarde van de relatieve vochtigheid en van de water-cementfactor. Kleine ongunstige afwijkingen, zoals langere perioden met een lage relatieve vochtigheid of een onvoldoende nabehandeling, betekenen dat de gemiddelde levensduur niet wordt gehaald en dus niet voldaan zal worden aan de vereiste ontwerp levensduur . 6-65

Het indringen van het buitenwater in de betonnen segmenten zou een beperking ten aanzien van het optreden van corrosieschade met zich mee kunnen brengen. Er zijn daarom indicatieve waterindringingsberekeningen uitgevoerd om te bepalen waar op de lange duur het waterfront in de segmenten zal komen te liggen. Tevens is nagegaan hoe lang het duurt voordat een dergelijke evenwichtsituatie zal worden bereikt. De spreiding in de materiaaleigenschappen die in de literatuur worden genoemd zijn echter dermate groot, dat de indringingstijd kan variëren van één decade tot enkele honderden jaren. Dergelijke voorspellingen kunnen echter worden verbeterd als de materiaaleigenschappen worden ontleend aan experimenteel onderzoek waarbij wordt uitgegaan van de juiste betonsamenstelling. 7.4.3 Indringen van chloride uit dooizouten De aanwezigheid van dooizouten in de tunnel betekent ook dat rekening had moeten worden gehouden met de aanwezigheid van chloride in de tunnel. In de tunnel kunnen twee delen worden blootgesteld aan chloride uit dooizouten zie fig. 29: de binnenwand boven het rijdek door opspattend water met dooizout (spatzone) de binnenwand onder het rijdek door doorgesijpeld lekwater met dooizout; hierbinnen zijn in principe twee zones te onderscheiden: de zone onder het onderste niveau van de afvoerbuizen, die permanent nat is (onderwater zone) de zone boven de afvoerbuizen, die alleen is blootgesteld aan langsstromend lekwater met dooizout (getijdezone). De meeste kennis die beschikbaar is over de indringing van chloride in beton is afkomstig van een zeemilieu. De hiervoor gegeven termen onderwaterzone. getijdezone en spatzone zijn bedoeld om de plaatselijke situatie in de tu~el te koppelen aan de ervaring met zeeklimaten . ~

..

spatzone

Fig. 29. Doorsnede tunnelbuis met chloride-geëxposeerde

zones.

Over het strooiregime, respectievelijk de dooizoutbelasting in de tunnel is enige informatie beschikbaar. Naast de hoeveelheid zout die gebruikt zal worden in de tunnel zijn er nog enige andere onzekerheden, zoals het feitelijke transportproces en de verdunningsgraad van de zoutoplossing. Zoet water is afkomstig van neerslag die door voertuigen in de tunnel wordt meegevoerd, van lekkage door de tunnelwand en van het reinigen van tunnelwand. Deze hoeveelheden, en daarmee de verdunning van de dooizoutoplossing zijn onbekend. Deze kan in de loop van de tijd ook nog sterk veranderen. 6-66

De volgende berekening is daarom opgezet vanuit een 'worst case' beschouwing. Daarom wordt uitgegaan van het volgende: er komt chloride in het lekwater onder het wegdek; vooralsnog wordt uitgegaan van een concentratie van 20 gil, overeenkomstig zeewater (indien het zoet water alleen afkomstig is van neerslag is dit een veel te optimistische schatting); er komt chloride tegen de binnenwand boven het wegdek door spatten van dooizoutoplossing; verondersteld wordt dat de belasting gelijk is aan die in proeven langs een snelweg in Groot-Brittannië [7]. Diffusie van chloride wordt gemodelleerd met de wetten van Fick. Op tijd t en diepte x wordt het chloride gehalte gegeven door:

C,

= Cs (1-

erf(

x

rn-- )t)

2-.;Dc1

waarin: C, is het chloridegehalte op plaats x na tijd t Cs is het chloridegehalte in de buitenste laag erf is de error functie DCl is de diffusiecoëfficiënt In veel constructies aan zee is een waarde voor Cs van 3 % tot 4 % ten opzichte van de cementmassa gevonden. Bij proeven aan een snelweg is na 9 jaar globaal 3 % gevonden [18]. Het kritische chloridegehalte dat corrosie initieert (Ce) ligt tussen 0,4 % en 1,0 %. Een redelijke aanname bij dicht beton dat niet is gecarbonateerd en dat voldoende dekking (bijvoorbeeld 50 mm) heeft is 1 % [19]. Als het beton in de tunnel binnen de levensduur carbonateert tot op de wapening, is Ce- = 1 % een te optimistische aanname. Overigens heeft carbonatatie ook invloed op de indringing van chloride. Met name in gecarbonateerd hoogovencementbeton zal de diffusie sneller gaan dan in niet-gecarbonateerd beton Vervolgens kan de tijd tot initiatie van corrosie worden berekend. Met bovenstaande aannamen is afgeleid [19] dat voorgaande betrekking kan worden vereenvoudigd tot: ti =

L2

/

(A * DCI)

waarin: ti is de tijd tot initiatie L is de betondekking A is een constante die afhangt van Cs en Ce-; met Cer = 1 % en Cs = 4 % wordt A = 2,65; met Cs = 3 % wordt A = 1,8. Cs is de chlorideconcentratie in het oppervlak Cer is het kritisch chloridegehalte Op grond van transport door diffusie kan met bovenstaande worden berekend. Bij deze berekeningen zijn gevarieerd: - de constante A op twee niveaus - de dekking L op drie niveaus.

gegevens de tijd tot corrosie

6-67

De diffusiecoëfficiënt is in dit voorbeeld gesteld op 1,5 10-12, zijnde de meest realistische waarde voor het toegepaste beton. De resultaten van de berekening zijn weergegeven in tabel 13. Aangezien bij het invullen van voorgaande formules steeds is uitgegaan van gemiddelde waarden, is ook de berekende levensduur een gemiddelde. Uit de resultaten blijkt dat bij een betondekking van 20 mm en met een realistische diffusiecoëfficiënt op een termijn van maximaal 5 jaar corrosie wordt geïnitieerd. Ook als Do kleiner wordt (bijvoorbeeld twee keer zo klein), zal corrosie beginnen op een termijn van enige tientallen jaren en dus ook binnen de gemiddelde levensduren die in tabel 10 zijn vermeld. Deze uitkomsten gelden zeker voor de onderwaterzone beneden het niveau van de afvoerbuizen en de getijdezone onder het wegdek en boven de afvoerbuizen, omdat het transportproces in die zones daadwerkelijk diffusie is. Voor despatzone boven het wegdek, is dat niet zo duidelijk, maar uit diverse onderzoekingen blijkt dat met de aanname dat het ook hier om een diffusieproces gaat. Tabel 13. Gemiddelde tijd tot corrosie in de onderwaterzone. Deze waarden gelden waarschijnlijk ook voor de getijdezone en de spatzone; de tijd tot corrosie is gebaseerd op de meest waarschijnlijke waarden. 2 L (mm) Do (m /s) A ti Gaar) 2,65 1,5 10-

12

1,8

35

9,8

20

3,2

15

1,8

35

14,4

20

4,7

15

2,6

De corrosiepropagatie is in deze berekening, zoals vermeld, niet meegenomen. Als dat wel gedaan zou worden, is de corrosiesnelheid niet verwaarloosbaar klein vanwege de verwachte specifieke weerstand van ca. 300 tot 450 Om in natte toestand. Pas bij een specifieke weerstand van 1000 tot 2000 .Qm wordt de corrosiesnelheid verwaarloosbaar klein. Volgens een 'worst case' benadering kan uit beperkte berekening aan beton van de tunnel en informatie uit de literatuur worden geconcludeerd dat initiatie van corrosie plaats vindt in de "onderwaterzone" onder het wegdek en onder de afvoerbuizen. Aan de binnenkant van de elementen en bij een dekking van 35 vindt initiatie plaats binnen een termijn van 10 tot 15 jaar. In de voegen, bij een dekking van 15 tot 20 mm, begint de initiatieperiode binnen 5 jaar. Dit zijn duidelijk onacceptabel korte levensduren. Overigens gelden dezelfde waarden waarschijnlijk voor alle beton onder het wegdek. Voor het gedeelte boven het wegdek kan geen nauwkeurige voorspelling worden gemaakt; op grond van proeven aan een snelweg is het aannemelijk dat ongeveer dezelfde termijnen gelden. Op de gevolgen van wapeningscorrosie is in dit korte bestek niet ingegaan. Vooralsnog moet worden aangenomen dat bij corrosie in de voegen de waterdichtheid van de tunnel kan worden bedreigd. Een mogelijkheid om corrosie uit te stellen zou zijn, het chloridegehalte in het water onder het wegdek laag te houden. Als er niet voldoende lekwater aanwezig is, kan dit bijvoorbeeld gebeuren door de tunnel na het strooien van dooizouten te spoelen. Een andere 6-68

mogelijkheid zou zijn om de opname van dooizoutwater sterk te verminderen. Hydrofoberen van het beton [20] is hiervoor in principe een goede methode. Hiermee kan een vermindering van de indringing van globaal een factor 10 worden bereikt. Een andere oplossing is er voor te zorg~n dat er geen chloriden onder het wegdek kunnen komen. Dit kan worden gedaan door het aanbrengen van een waterdicht wegdek. Dit wegdek moet met behulp van een gietasfaltgoot waterdicht aansluiten aan de schampkanten tegen de zijkant van de tunnel. Water met dooizouten moet via deze goten af kunnen vloeien naar de pompkelder , waar het afgepompt kan worden.

7.5

Samenvatting ontwerpaspecten gebaseerd op levensduur

Het conventionele duurzaamheidsantwerp roept vraagtekens op ten aanzien van de te bereiken levensduur van de tunnel: de betondekkingen, die met name op de kopvlakken van de betonnen segmenten zijn beduidend lager dan de geldende eisen uit de VBC; het eisen van een milieuklasse Sb 'matig agressief milieu' is niet relevant omdat niet kon worden vastgesteld dat er sprake is van een agressief milieu; het volstaan met de eis ten aanzien van de duur van de nabehandeling in relatie tot het minimum sterkteniveau dat moet zijn bereikt, kan onvoldoende zijn omdat een hogere sterkte is gerealiseerd; eisen ten aanzien van de vorst/dooizoutbestandheid en het indringen van chloride in het beton ontbreken. Daarnaast moet bedacht worden dat een conventioneel duurzaamheidsontwerp volgens de geldende betonvoorschriften voor dit soort toepassingen flink tekort kan schieten. Dit geldt ook als er een gebruikelijke levensduur (zeg 50 jaar) wordt verlangd. Bij het ontwerp van de tunnel diende een levensduur van 100 jaar aangetoond te worden. Daar is geen invulling aan gegeven. Bij het stellen van een dergelijke eis moet in principe tevens worden aangegeven op welke functies/prestaties deze betrekking heeft. Verder moet worden aangegeven met welke betrouwbaarheid aan die eis moet worden voldaan. De kans dat niet aan de eis wordt voldaan moet namelijk voldoende klein zijn. Dit laatste aspect leidt er onder meer toe, dat de gemiddelde levensduur meestal veel groter moet zijn dan de eis van 100 jaar. Uit een getallenvoorbeeld volgde bijvoorbeeld een gemiddelde waarde van 177 jaar voor de gebruiksgrenstoestand en 300 jaar voor de uiterste grenstoestand. Uit een rekenkundige controle van de levensduur bleek dat bij initiatie van corrosie van de wapening door carbonatatie respectievelijk indringen van chloride de vereiste gemiddelde levensduren nauwelijks of in het geheel niet bereikt zullen worden. De uitgevoerde berekeningen tonen aan, dat het in principe mogelijk is om een levensduurbeschouwing op te zetten. Dergelijke berekeningen vergen wel, met name ten aanzien van de toe te passen modellering, de inzet van specialistische kennis. Er zijn namelijk nog geen uitgewerkte handboeken of richtlijnen beschikbaar. Betonnen bouwwerken waar is uitgegaan van een lange levensduur kunnen een bijdrage leveren aan het verder ontwikkelen 6-69

van de berekeningsmethode. Bij het uitvoeren van dergelijke berekeningen is nog sprake van het doorlopen van het leerproces. Maar er kan zonder meer worden gesteld dat het uitvoeren van een dergelijke berekening leidt tot een verbetering van het duurzaamheidsontwerp. De bijdrage aan de ontwikkeling van deze kennis door concrete duurzaam-heidsontwerpen te maken is tot nu toe heel beperkt geweest. Want net als bij het ontwerp van de Tweede Heinenoordtunnel geldt vaak, dat er wel beweerd wordt dat er sprake moet zijn van een levensduurontwerp, maar in de praktijk ontbreekt dat ontwerp of heeft het slechts betrekking op specifieke onderdelen van de constructie. 7.6

Invloed schade op levensduur

Ten aanzien van de 9 geconstateerde worden gemaakt:

bijzonderheden

kunnen de volgende

opmerkingen

Invloed schades opgetreden tijdens de bouw Tijdens en na het plaatsen van de segmenten die de ringen vormen is schade ontstaan aan de randen van een deel van de segmenten. Deze schade uit zich in de vorm van scheuren en lekkages. Op grond van ringrandverschillen en segmentrandverschillen moet worden aangenomen dat het zeer waarschijnlijk is dat ook aan de buitenzijde van de tunnelwand schade in de betonnen segmenten is opgetreden. Het is niet duidelijk of daarbij sprake is van inscheuren, waarbij de scheur stopt dan voordat de buitenzijde van het betonnen segment is bereikt of van doorscheuren, waarbij de scheur doorloopt tot aan de buitenzijde van het betreffende segment. De scheuren in de randen en aan de buitenzijde van de segmenten kunnen onder het afdichtingsprofiel doorlopen en op die manier bijdragen aan de lekkage van de tunnel. In de scheuren aan de buitenzijde en aan de binnenzijde van de segmenten kan wapening aanwezig zijn. Deze wapening kan corroderen. Aan de binnenzijde doordat water en zuurstof toegang hebben tot de wapening en aan de buitenzijde, waar mag worden aangenomen dat het beton in het water ligt, door macro-celvorming. Niet alleen de blootliggende wapening maar ook op enige afstand in het beton zal deze wapening corroderen. Door het corroderen zullen de scheuren verder open gaan staan, waardoor de scheuren aan de buitenzijde van de tunnelwand meer kunnen gaan.lekken, In een deel van de segmenten zijn ook scheuren zichtbaar in de gekromde vlakken van de segmenten. Deze scheuren waren tijdens de inspectie deels watervoerend en andere waren dat geweest, maar zijn weer dicht gegaan. De mate van lekkage die aanwezig was tijdens de inspectie is veel kleiner dan past bij de hiervoor beschreven schaden. Aangezien de tunnelbuis grotendeels in het zand en het grondwater ligt duidt dit er op, dat de groutlaag een gunstige rol speelt bij het afdichten van de tunnel. Nadrukkelijk moet hier worden opgemerkt dat alleen de (zichtbare) schade aan de binnenzijde van de tunnelbuis in aanmerking komt voor reparatie. Deze reparaties kunnen op de gebruikelijke manier worden uitgevoerd. 6-70

Zichtbare schades kunnen worden gerepareerd. Indien dit deskundig wordt uitgevoerd zal dit de duurzaamheid van de tunnel niet beïnvloeden. Naar verwachting zijn ook schades aan de buitenzijde van de tunnelsegmenten opgetreden. Deze schades bevinden zich onder water, al dan niet omgeven door graut. Als gevolg van de vorming van macro-cellen kan de wapening in de omgeving van deze schades toch corroderen. Als gevolg hiervan kunnen scheuren groter worden en lekkages verergeren. Het zal duidelijk zijn dat deze schades een niet te kwantificeren negatief effect op de duurzaamheid kunnen hebben

6-71

8.

ERVARINGEN BIJ AANLEG VAN DE OOSTBUIS

In dit rapport is tot nu toe alleen het schadebeeld van de eerste tunnelbuis (westbuis) besproken en geëvalueerd. Gezien het feit dat de tweede tunnelbuis bij het opstellen van dit rapport bijna was afgerond, wordt in deze paragraaf de ervaring met betrekking tot schades en lekkages van de tweede buis besproken. Voor de tweede tunnelbuis heeft de aannemer TCH in overleg met de Bouwdienst en naar aanleiding van de ervaringen van de westbuis een aantal wijzigingen in het tunnelontwerp aangebracht met als doel het aantal schades en lekkages te reduceren. Daarnaast zijn er verschillende aanpassingen aan de TBM doorgevoerd. De ontwerpwijzigingen worden hieronder opgesomd: Het boorproces is gestart in schacht Zuid vanuit een rechtstand en deze rechtstand is over een afstand van 10 meter doorgezet. Dit in tegenstelling tot de eerste buis waarbij er direct gestart werd met een horizontale boog straal van 450 m. Er zijn grotere horizontale boogstralen in de s-curves aan het begin en einde van de tunnel toegepast. De horizontale boog straal is vergroot van 450 m naar 750 m. Het toepassen van afgeslepen nokken. Dit houdt in dat er bij alle elementen 4 mm is afgeslepen van de boven- en onderkant van de nok, waardoor er meer speling wordt verkregen bij de nokverbinding. Naast de bovenstaande onwerpwijzigingen en aanpassingen aan de machine is er ook sprake van een leereffect bij de boorploegen. Deze hebben tijdens het boren van de eerste buis veel ervaring opgedaan waarmee zij hun voordeel konden doen tijdens het boren van de tweede buis. Het leereffect, de ontwerpwijzigingen en de aanpassingen aan de machine hebben er toe geleid dat het schadebeeld van buis 2 sterk verschilt met dat van buis 1. Ten aanzien van schades en lekkages zijn bij de tweede tunnelbuis de onderstaande zaken waargenomen. Sterke afname van het aantal betonschades. Met name het aantal nokschades is sterk gereduceerd. Nokschades komen alleen nog incidenteel voor. De betonschades, die nog worden waargenomen bij buis 2, bevinden zich voornamelijk aan weerszijden van de sluitsteen. Het aantal sluitsteen-schades is duidelijk minder dan bij de eerste buis. Er treden minder langsscheuren op. Het aantal lekkages neemt sterk af. Het aantal plaatsen waar water langs de tunnelwand stroomt of druppelt is fors verminderd. De meest voorkomende lekkages zijn vochtige plekken rondom de sluitsteen en de erectorgaten. Algemeen kan worden geconcludeerd dat de genomen maatregelen een zeer positief effect hebben gehad op de kwaliteit van de tweede tunnelbuis en dat het aantal schades en lekkages fors is gereduceerd.

6-72

9.

CONCLUSIES

EN AANBEVELINGEN

De hier vermelde conclusies zijn naar aanleiding van het schadebeeld dat is opgetreden bij de aanleg van de westbuis. Voor bevindingen van de aanleg van de oostbuis wordt verwezen naar hoofdstuk 8.

9.1

Conclusies schadebeeld

Naar aanleiding van de voorgaande beschouwing kan het volgende worden gesteld: Het grootste deel van de geconstateerde schade is ontstaan tijdens, of direct na inbouw ten gevolge van de bouwfasebelastingen. Het samenspel van vijzelkrachten, groutbelasting en geometrie van plaatsing is maatgevend. Het gaat hierbij om tolerantie versus plaatsingsnauwkeurigheid. In het ontwerp is deze combinatie niet beschouwd. De beschikbare plaatsingstolerantie van de elementen is klein ten opzichte van de plaatsingsnauwkeurigheid. Dit geeft een grote kans op spanning sconcentratie s in de elementranden door het aanliggen van de nokken. Het schadebeeld aan de buitenzijde van de lining is onzichtbaar en niet bekend Gezien de centrische ligging van de nokken in het zijvlak van het element mag worden aangenomen dat dit schadebeeld vergelijkbaar is met dat aan de binnenzijde. Het schadebeeld geeft geen aanleiding te twijfelen aan de constructieve betrouwbaarheid van de constructie. Schade aan de buitenzijde van de lining kan effect hebben op de duurzaamheid van de constructie en mogelijk tijdens de levensduur leiden tot toenemende lekkages. Enkele 'eenvoudige' maatregelen kunnen de kans op schade aanzienlijk reduceren: 1. Veel aandacht voor nauwkeurige inbouw 2. Vergroten van de nok-tolerantie (groter dan 12 mm) 3. Vermijden van krappe boogstralen (Tweede Heinenoordtunnel: groter dan 700 m) Er zijn geen prestatie-eisen geformuleerd ten aanzien van de waterdichtheid van de voegen. 9.2

Conclusies duurzaamheid

Bestekseisen: In het bestek is de gewenste duurzaamheid niet nauwkeurig genoeg beschreven: Er is een verkeerde milieuklasse voorgeschreven in relatie tot de werkelijke expositieomstandigheden: met dooizouten is geen rekening gehouden, dit had milieuklasse 3 moeten zijn. De eis, een levensduur van 100 jaar, is niet nader gespecificeerd

Ontwerp Bij het ontwerp is onvoldoende rekening gehouden met de in het bestek geëiste duurzaamheid: De dekking op de wapening op de kopvlakken van de tunnelsegmenten voldoet niet aan de voorschriften. 6-73

Met bijzondere condities is geen rekening gehouden, dit betreft de (niet-) inspecteerbaaren repareerbaarheid van de kop- en buitenvlakken (b.v. extra toeslag op de dekking). Er is nergens onderbouwd dat aan de vereiste levensduur van 100 jaar wordt voldaan. Uitvoering: De gekozen uitvoeringswijze heeft de volgende effecten op de duurzaamheid: De gekozen betonsamenstelling voldoet gelukkig aan de eisen die volgen uit milieuklasse 3. De nabehandeling van de tunnelsegmenten is minimaal geweest, deze had met zeer weinig moeite veel beter gekund (inpakken en opslaan in plastic folie direct na ontkisten). Schade aan de buitenzijde van de tunnel kan aldaar wapeningscorrosie tot gevolg hebben door macrocelvorming als de wapening aan de binnenzijde of in de voegen in gecarbonateerd beton ligt. Duurzaamheid: Bedreigingen van de duurzaamheid van de tunnel worden veroorzaakt door: Corrosie van de wapening op de kopvlakken door carbonatatie zal binnen de vereiste levensduur niet optreden, mits de omstandigheden ideaal zijn. Een geringe afwijking hiervan betekent dat de te verwachten levensduur aanzienlijk lager kan zijn. Dit laatste lijkt reëel. De kans is groot dat corrosie optreedt door chloride-indringing binnen een beperkt aantal jaren. Deze initiatieperiode is sterk afhankelijk van de hoeveelheid aanwezige chloride. Deze periode kan voor de kopvlakken zeer kort zijn in verband met de geringe betondekking op de wapening. Ontbrekende levensduur van onderdelen als rubber voegprofielen en triplexplaat jes.

9.3

Aanbevelingen bouwfasebelastingen en nokdetaillering

Nader onderzoek naar bouwfasebelastingen in relatie tot constructieve eigenschappen van de lining is noodzakelijk en moet de volgende aspecten omvatten: 1. de grootte van de groutbelastingen; 2. het effect van plaatsingsonnauwkeurigheid; 3. 3D-numerieke analyse van de constructie onder vijzel- c.q. groutbelasting en validatie praktijkproef; 4. beheersing van de groutbelasting (meting en sturing). Nader onderzoek is ook nodig naar de nokdetaillering Onderzocht moet worden of door middel van procesbeheersing een grotere plaatsingsnauwkeurigheid kan worden verkregen. Onderzoek wordt aanbevolen naar de gewenste grootte van de luchtmaat, alsmede naar de mogelijkheden van continue meting.

9.4

Aanbevelingen voor vergroting van de duurzaamheid

Tweede Heinenoordtunnel: De tunnelsegmenten aan de binnenzijde van de tunnel moeten worden hersteld volgens de geldende CDR-Aanbevelingen. 6-74

De kans op aantasting van de wapening door chloride geïnitieerde corrosie is groot binnen de gestelde levensduur. Daarom moeten maatregelen worden overwogen waarmee wordt voorkomen dat chloride het beton kan indringen: 1. hydrofoberen, hierbij wordt de indringing van chloride met een factor ca. 10 beperkt; 2. voorkomen dat chloriden uit dooizouten het beton kunnen bereiken. Maatregelen zijn het aanbrengen van schermwanden, het toepassen van dicht wegdek, goede waterafvoer enz.) Monitoring aan de hand van de ingebouwde meetcellen. Er moet een monitoringsysteem worden ontwikkeld en geïnstalleerd om het verloop van chloride-indringing, corrosie en lekkage te volgen. Algemeen: Als de opdrachtgever (aanvullende) eisen stelt ten opzichte van de voorschriften met betrekking tot de levensduur moeten deze nader worden gespecificeerd naar: 1. Functieniveau, dus uiterste gebruikstoestand of grenstoestand. 2. Prestaties: ten aanzien van het gebruik, bijvoorbeeld stremming ten gevolge van onderhoud en reparatie is wel/niet acceptabel etc. De huidige kennis is onvoldoende om het bovenstaande op eenduidige wijze te formuleren in een prestatie-eis. Aanvullend onderzoek zal moeten plaatsvinden om een duurzaamheidseis uitgedrukt in jaren te onderbouwen. • Een goede duurzame constructie wordt verkregen door tijdens het ontwerp en uitvoering alle aspecten met betrekking tot sterkte en duurzaamheid integraal te beschouwen. De (beoogde) duurzaamheid is net zo belangrijk als sterkte. Een hulpmiddel hierbij kan een FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) zijn; zie bijlage B. Hierbij wordt de constructie op systematische wijze beschouwd op effecten en maatregelen die de levensduur betreffen. • Tijdens de uitvoering dient men zich goed te realiseren dat de duurzaamheid van beton voortvloeit uit de optelsom van een goede mengselsamenstelling, voldoende betondekking op de wapening, juiste uitvoering en afdoende nabehandeling. Wordt één van deze facetten verontachtzaamd, dan zal de beoogde duurzaamheid niet worden bereikt. •

Als de opdrachtgever wensen heeft omtrent zaken als betonsamenstelling (bv cementsoort), of de nabehandeling van het beton, dan dient hij dit in de opdrachtfase duidelijk kenbaar te maken, zo mogelijk met achterliggende motivatie.

•

Voor een goede afstemming ten aanzien van de duurzaamheidsfilosofie voor alle tunnels is een nadere analyse van zinktunnels noodzakelijk in relatie tot boortunnels.

6-75

BIJLAGE

ERVARINGEN

Al

A

MET LININGSCHADE

IN JAPAN

Segmentschade

Tussen 1960 en 1965 werden in Japan tunnels ontworpen voor de metro, elektriciteit, watervoorzieningen en rioolwaterafvoer en de eerste orders voor de daadwerkelijke bouw werden geplaatst [7]. In de tien jaar tussen 1965 en 1974 steeg het aantal van deze orders verder en in stedelijke gebieden werd de boormethode een normale bouwmethode. Nieuwe technieken werden ontwikkeld, inclusief de Japanse versie van het 'Earth-Pressure Balance Shie1d' en het Slurry shield. Deze ontwikkelingen van de schildmachines zijn ingegeven door de grondcondities in Japan zijn. De belangrijkste stedelijke gebieden in Japan, zoals Tokyo en Osaka zijn gesitueerd in de buurt van riviermondingen; de grond bestaat daar voornamelijk uit zachte klei of zandige klei. Vergeleken met de grondcondities in Nederland, is de grond in de stedelijke gebieden in Japan erg zacht en heerst er een hoge grondwaterstand. De schildtunnels die zijn aangelegd tussen 1960 en 1974 hadden normaal gesproken een uitwendige diameter tussen 2 en 10 m. Voor de aanIeg werd voornamelijk gebruik gemaakt van pneumatische methoden met handmatige ontgraving. Afhankelijk van de condities en het gebruik van de tunnel, waren de tunnelsegmenten gemaakt van gewapend beton of staal. De figuren A 1 en A2 tonen voorbeelden van typische betonnen en stalen segmenten.

Water sealing profile

Fig. Al. Typisch betonnen segment [7]. 6-76

Longitudinal rib

Grout inlet

Reinforcing rib

Fig. A2. Typisch stalen segment [7]. In de eerste periode was, de ervaring met het gebruik van de schildmethode nog gering en deden zich relatief veel problemen voor. De typen schade aan de segmenten van de Tweede Heinenoordtunnel kunnen wellicht worden vergeleken met de schades aan Japanse boortunnels, gebouwd tussen 1960 en 1974. Voor die periode kunnen de oorzaken van de schaden als volgt worden gecategoriseerd: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Onvoldoende ervaring met het ontwerpen en het bouwen van tunnel segmenten. Onvoldoende ervaring met de sturing/bediening van de TBM. Onvoldoende controle van de positie van de TBM en de tunnelsegmenten. Onvoldoende ervaring met de productie van schild machines Onvoldoende ervaring met het ontgraven in verschillende typen grond. Onjuist transport en opslag segmenten Onjuist gebruik van het soort grout, de groutdruk en de groutperiode.

Tabel A I geeft de mogelijke oorzaken die toepasselijk zijn voor de Tweede Heinenoordtunnel, gebaseerd op vergelijkbare schadebeelden in Japan. In tabel B2 zijn de mogelijke onderverdelingen van de hierboven genoemde 7 oorzaken weergegeven in breakdown elements.

6-77

...,

0\ I -..l 00

~ g.

> •....• Cf)

(A)

No Damage

Cause

CD

(B)

(C)

(D)

(E)

Damage to

Crack around bolt

Crack near corner

Crack in corner

Discrepancy

concrete at joint

inlet between two

part of segments

part at joint

between rings

between B - and

rings

of next ring

between two

(2-3cm)

X

X

X

Insufficient experience with the Insufficient con trol for the position of the shield machine

o o t::l X

~ ::s

,........, -..l

'-' ,

X

X

X

Insufficient experience with the production of shield machines

®

Insufficient experience with X

excavation in different soil

X

conditions

®

Improper transportation and assembling of the tunnel

X

X

X

X

segments (j)

Improper grout material, grout pressure and grout period

(l)

en

g.

X

and the tunnel segments

@

0.-

::s (l) ::s

operation of the shield machine

CID

êl

~ ~

tunnel segments

CID

p:>

(l)

Insufficient experience with the design and construction of

(l)

(Jq

segrnents

K-segment

[

X

X

-

Breakdown elements No

CD

~

....,

Insufficient experience with the

design

design and construction of

method

shape

strength

tunnel sezments

®


excavation method

Insufficient control for the

material

casting of

method

accuracy

subsidi-

ment

for

concrete

of curing

of dimen-

ary items

pattem

concrete

shield front

operatien of the shield machine

CID

reinforce-

sions

jack con trol

jack pattem

excavation with

pressure con trol position of excavation

over cutter clearance

position of segments

Insufficient experience with

§

p.. (p

manual shield

organic soil

slurry shield

EPB shield

EPB shield

shield

(with high

(without high

~

density slurry)

density slurry)

§

soft clay soil

sand soil

sand and

stiff clay soil

P>

c,

mixed soil

ground water level

gravel soil

conditions Improper transportation and

transportation

assembling of the tunnel

assembly

assembly order

method

bolt fixing

additional bolt

roundness

Improper grout material, grout pressure and zrout pcriod

material

pressure

amount

injection position

(p

'"

(1l (Jq

~ ~

::l (1l

::l

...,

cT

fixing

(1l

scgrnents

0

'"g.

compressed air


®

N -<

production of shield machines

®

o o ::l

and the tunnel segments Insufficient experience with the

> N

~

position of the shield machine

@

[

method

~ :E

::l (1l

(D

~

g

,......, '"

~

0\ I

-..I

\0

AZ

Lekkage

Tussen 1960 en 1970 werd vrijwel elk schildtunnelproject geconfronteerd met nieuwe problemen. Angst voor grote waterlekkages resulteerde in nieuwe waterafdichtings-methoden, zoals zwelrubbers en staalborstels. Tussen 1971 en 1980 werden verscheidende honderden schildtunnels gebouwd in Japan en de ervaring groeide dan ook snel. Snelle technische verbeteringen, standaardisatie van elektrische apparatuur en verbeteringen van materieel en materiaal waren karakteristiek voor die periode. Gesloten schildmachines werden geïntroduceerd in Japan, inclusief de Earth Balance Pressure Shield en het Slurry schild. Vergeleken met de periode 1960-1970 werd het probleem van de waterlekkage gereduceerd. Oorzaken van waterlekkage in Japanse schildtunnels uit die periode zijn: 1. Onvoldoende ervaring met het ontwerpen en het bouwen van tunnelsegmenten. 2. Onvoldoende ervaring met waterafdichtingsprofielen en met het ontwerp en de fabricage van het afdichtingsmateriaal. 3. Onvoldoende ervaring met de sturing/bediening van de TBM. 4. Onvoldoende controle van de positie van de TBM en de tunnelsegmenten. 5. Onvoldoende ervaring met het ontgraven in verschillende typen grond. 6. Onjuist transport en opslag segmenten 7. Onjuist gebruik van het soort grout, de groutdruk en de groutperiode. Tabel A3 laat de mogelijke oorzaken zien van de lekkages die zich voordeden bij de Tweede Heinenoordtunnel. De oorzaken zijn afgeleid van gelijke schadebeelden in Japan. In tabel A4 zijn weer de breakdownelementen weergegeven.

6-80

Tabel A3. Waterlekkage en de oorzaken daarvan [7].

CA)

No

Water leakage from

Water leakage due to

penetrating cracks

damage to the water sealing

~Cause

CD

(B)

Insufficient experience with the design and construction of

X

X

X

X

tunnel segrnents

@

Insufficient experienee with structural issues for water , sealing and with thedesign

and

construction of water sealing material

®

Insufficient experienee with the

X

operatien of the shield machine

®

Insufficient con trol for the X

position of the shield machine and the tunnel segments

®

Insufficient experienee with excavation in different soil conditions

®

Improper transportation and assembling of the tunnel

X

X

segments (J)


6-81

....,

0\ I

~ !!..

00

IV

> .J:>. o o

.

I

N

Breakdown e1ements No

CD CID

®

®

~

::s

~

<:


design'

design and construction of

method

strength

shape

reinforce-

material

casting of

method

accuracy

subsid-

ment

for

concrete

ofcuring

ofdimen-

ary items

tunnel segments

pattem

Insufficient experience with struc

shape of joint

shape of water

material

tural issues for water sealing and

profile in

sealing

with the design and construction

segment for

of water sealing material

water sealing


excavation

shie1d front

operation of the shield machine

method

pressure con trol

Insufficient contro1 for the

position of excavation

concrete stiffness

pressure

organic soil

g"

[ jack control

jackpattem

excavation with over cutter

clearance

position of segments

soft clay soil

sand soil

sand and

stiff clay soil

mixed soil

gravel soil

ground water level

conditions Improper transportation and

transportation

assembly

assembly order

method

assembling of the tunnel

bolt fixing

additional bolt

roundness

fixing

segrnents (j)


material

(j)

en

(j)


®

~ ~

::s

and the tunnel segments Insufficient experience with

'""1

(j)

position of the shie1d machine

®

~ ~ CV

sions

dimension

~ ::s

pressure

amount

injection position

method

o ~ ::s

..-

(j)

(j)

~ ~ '•.....• ::::J

A3

Advies schadeherstel

A3 .1

Japanse aanbeveling

Algemeen Het is onnodig te zeggen dat reparatie van groot belang is wanneer schade aan de segmenten optreedt, maar het is ook noodzakelijk om de oorzaken daarvan te achterhalen en de uitvoeringsmethode te verbeteren om schade te voorkomen. Figuur A3 laat een flow-chart zien van maatregelen die in Japan [7] worden toegepast bij het onderzoeken van het schade beeld.

Investigate damage

r-------------

r --- - - - - - - - - -

I

: CD

@ Damage repairation

Methodology improvement Clarify cause

Improve execution

Investigate repair methods '

I I I I I I

L ___ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ __ _

I

L _____ _ ______

I -

-

-

-

-

-

-

Fig. A3. Flow-chart van maatregelen bij het onderzoeken van schades [7]. 6-83

-

-

_I

Reparatiemethoden

voor beschadigde

segmenten

Selectie reparatiemethode Opgetreden schade wordt naar verhouding van grootte gerepareerd. In Japan het is gebruikelijk om onderzoek en reparatietechnieken toe te passen op drie niveaus, zoals te zien in tabel A6. Tabel A6. Reparatiemethoden

voor schade aan segmenten in Japan [7]. additionele reparatiewerkzaamheden structurele invloed benodigd

reparatiemethode Methode I

Nee

Nee

Methode II

Beperkt

Nee

Methode III

Serieus

Ja

Beschrij ving reparatiemethoden • Methode I De scheur of beschadigde sectie wordt geslepen in een geschikte vorm en het oppervlak wordt gereinigd met water. Daarna wordt een snelhardend cement aangebracht. Zie ook figuur A4.

n ~~L31 60

.

(1) Crack or damaged section carved out into a suitable shape

vi gl-

Instant hardening cement

Fig. A4. Reparatiemethode

I voor beschadigde segmenten [7].

• Methode 11 Hetzelfde als methode J, maar dan met minder snel hardend cement toegepast. Vervolgens wordt het oppervlak schoongemaakt met water en wordt een waterafstotende kit (elastische stopverf) toegepast. Zie ook figuur A5. 6-84

n -~Lr 100

(1) Crack or damaged section carved out into a suitable shape

Instant hardening cement

,,«
~I

(2) Application of instant hardening cement

Wet surface adhesive putty

-.~

~l-

(3) Application wet surface adhesive putty


II voor beschadigde segmenten [7]. 6-85

• Methode 111 Deze methode is bijna nog nooit gebruikt in Japan. Er zijn enkele gevallen geweest in de jaren zestig waarvoor de schade is geëvalueerd en waarbij de oorzaken waren: 1. Serieuze schade aan segmenten als gevolg van inaccurate ring bouw . 2. Brand met serieuze schade aan segmenten. 3. Ernstige meetfouten, waardoor de segmenten opnieuw ingebouwd moesten worden. Wanneer Methode III wordt toegepast, wordt een net of een H-balk (H-250) gebruikt als wapening voor zwaar beschadigde segmenten. Na voltooiing wordt beton aangebracht op het wapeningsnet. Reparatiemethoden

voor waterlekkage

Opgetreden schade wordt naar verhouding van grootte gerepareerd. In Japan is het gebruikelijk om onderzoek en reparatietechnieken toe te passen op drie niveaus, zoals te zien in tabel A7: Tabel A7. Reparatiemethoden

voor lekkage in Japan [7].

Schade aan segmenten

Structurele invloed

Additionele reparatiewerkzaamheden benodigd

Methode I

Nee

Nee

Nee

Methode II

Ja

Nee

Nee

Methode III

Ja

Ja

Ja

Reparatiemethode

Beschrijving reparatiemethoden: Op de Japanse markt bestaan een aantal soorten materialen om lekkages Hieronder worden enkele voorbeelden van toepassingen beschreven.

te repareren.

• Methode I (fig. A6) Geen structurele schade aan segmenten: de inkeping in het hoekgedeelte van de tunnelsegmenten (Japans type) wordt gevuld met snel hardend cement, terwijl het lekwater met een ventiel wordt afgetapt. Nadat waterafstotende kit (elastische stopverf) is aangebracht wordt het ventiel afgesloten met waterafsluitend materiaal. • Methode 11 (fig. A7) Beperkte structurele schade aan segmenten: de beschadigde zone wordt gerepareerd met snelhardend cement en waterafstotende kit, terwijl met een ventiel het lekwater wordt afgetapt op dezelfde manier als bij methode I. • Methode 111 Hetzelfde als voor Methode III voor beschadigde segmenten.

6-86

(1)

Detection

of

water

(2) Thewater

leakage.

leakage is concentrated

to one .location through a tube by applying instant hardening stiffener.

\

.

(3) To the surface.

a wet surface

. \ 1

(4) Water sealing material is inserted.

adhesive putty is applied.

·1

I

(5) The hose is cut and tbc surface is finished.


I voor lekkage [7]. 6-87

(1)

Detection

of

water

(2) The water leakage is concentrated to one location through

leakage.

a tube by

applying instant hardening stiffener.

(3) To the surface,

a wet surface

(4) Water sealing material is inserted.

adhesive putty is applied.

(5) The hose is cut and the surface is finished.

Fig. A7. Reparatiemethode 6-88

II voor lekkage [7J.

Maatregelen bij de Tweede Heinenoordtunnel , gebaseerd op de Japanse technologie • Schade aan segmenten De volgende reparatiemethoden schade beelden.

worden

Tabel A8. Reparatiemethoden Heinenoordtunnel [7].

voor

Reparatiemethode

Schade aan het beton bij de verbinding B en K' segment

Methode I

X

Methode IJ

voorgesteld

de

voor

beschadigde

Scheurtpv boutgat tussen twee ringen

Scheur nabij de hoeken van de segmenten van de volgende ring

X

X

in Japan

segmenten

geïnventariseerde

van

Scheur in hoek van de verbinding tussen twee segmenten

de

Tweede

Speling tussen ringen (2-3 cm)

X X

Methode III

, = voeg sluitsteen en normaal segment

• Waterlekkage Tabel A9. Reparatiemethoden voor waterlekkage van de Tweede Heinenoordtunnel Reparatiemethode Methode I

Waterlekkage door doorgaande scheuren

[7].

Waterlekkage door beschadigd afdichtingsprofiel

X

Methode IJ

X

Methode III

A.3.2

Scheurvorming door maatafwijkingen tussen nokken en sparingen

Gezien de macrocel-corrosie die kan optreden is het gewenst om alle scheuren, die water kunnen voeren, dus scheuren die achter het rubber afsluitprofiellopen, te injecteren. Om vast te stellen welke scheuren dit zijn, zou het voor de hand liggen om de grootte van de aanwezige ringen voegrandverschillen als uitgangspunt te nemen, waarbij de maximale toleranties als criterium kunnen dienen. Zoals reeds is opgemerkt mag er niet van worden uitgegaan dat alle scheuren ook daadwerkelijk zijn doorgescheurd. Het is daarnaast ook heel goed mogelijk dat een deel van de bij de montage ontstane scheuren zijn gedicht door de groutlaag die aan de buitenzijde is aangebracht. Het grootste probleem dat zich voordoet rondom deze mogelijke scheuren, is dat zij niet visueel waarneembaar zijn en er ook niet kan worden gecontroleerd of een reparatie effectief is uitgevoerd. Aan de andere kant is het niet zinvol om alle plaatsen waar scheurvorming zou kunnen optreden te injecteren. Een oplossing om meer grip te krijgen op het probleem zou de volgende procedure kunnen zijn [10]: 1. bepaal de ringen voegrandverschillen; 6-89

2. begin bij de grootste ringen voegrandverschillen met het boren van een klein gat ter plaatse van de nok of sparing en boor dit gat naast het rubberprofiel; het gat moet radiaal worden geboord tot een diepte gelijk aan de segmentdikte min (ongeveer) 50 mm; 3. controleer of het gat water doorlaat, indien dit het geval is kan via het geboorde gat de aanwezige scheur worden geïnjecteerd; 4. indien de scheur geen water doorlaat kan het gat met injectiemortel worden gedicht; 5. de procedure moet worden doorgezet tot ringen voegrandverschillen waar met een hoge mate van betrouwbaarheid geen lekkages optreden. Het verdient aanbeveling deze procedure in een proefproject uit te testen. In dat proefproject moet tevens worden nagegaan of er betrouwbaar kan worden geïnjecteerd, zonder dat het injectiemateriaal via de scheur aan de binnenzijde van de tunnel uittreedt en daarbij de scheur onvoldoende vult.

6-90

BIJLAGEB

ADVIES ONTWERP

OP LEVENSDUUR

Introductie Bij het ontwerpen van een betonconstructie wordt allereerst het constructief ontwerp gemaakt, waarbij moet worden aangetoond of de constructie voldoende betrouwbaar is, gezien de te verwachten mechanische belastingen. De volgende stap in de procedure is het regelen van de duurzaamheid, oftewel levensduur. Daarbij wordt eerst de milieuklasse gedefinieerd waarin de constructie geplaatst zal worden. Vervolgens dient een reeks van 'conserverings'-maatregelen getroffen te worden. Deze maatregelen zijn in de betonvoorschriften verwoord in 'recepten'. Als het recept wordt opgevolgd dan mag worden aangenomen dat de constructie voldoende duurzaam zal zijn. De gangbare ontwerppraktijk levert voor de meeste te ontwerpen betonconstructies geen grote problemen op. Het is echter niet mogelijk om in objectieve termen aan te geven in welke mate de te treffen maatregelen zullen bijdragen aan de duurzaamheid. Bovendien is het niet duidelijk of de te treffen maatregelen voldoende geoptimaliseerd zijn. De enige vorm van optimalisatie is de terugkoppeling uit de praktijk: als er te veel schade blijkt op te treden dan worden de maatregelen aangescherpt. Naast de duurzaamheidsmaatregelen die in de voorschriften vermeld zijn, wordt in het ontwerpstadium ook gebruik gemaakt van specifieke kennis van deskundigen. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de keuze van de cementsoort. In de Nederlandse betonvoorschriften is niet aangegeven onder welke omstandigheden het voordeel biedt om hoogoven- dan wel portlandcement te gebruiken. Veel betonnen infrastructurele werken moeten een langere levensduur hebben dan de meeste betonnen bouwwerken. Bovendien zijn de omstandigheden waaronder dergelijke constructies moeten functioneren veelal zwaar. Het nemen van extra maatregelen ligt dan ook voor de hand. De Bouwdienst verlangt daarom extra voorzieningen, zoals het gebruik van hoogovencement bij brug- en viaductdekken en het hydrofoberen van beton. Tot nu toe is weinig praktijkervaring opgedaan met het ontwerpen van betonconstructies op basis van een bepaalde levensduur. Bij constructies zoals de Stormvloedkering in de Oostersehelde en de Maeslandtkering is wel uitgegaan van een bepaalde levensduur. Voor de Stormvloedkering Oostersehelde is de betonconstructie ontworpen op een levensduur van 200 jaar. In concreto heeft dit ertoe geleid dat de betondekking zodanig is ontworpen dat chloride uit het zeewater er lang over doet om de buitenste wapening te bereiken. In gescheurd beton duurt dit naar verwachting 29 jaar en in ongescheurd beton ongeveer 80 jaar. Voor het instandhouden van de constructie zullen dan reparaties moeten worden uitgevoerd. De wijze waarop de berekeningen zijn uitgevoerd houdt in dat de genoemde perioden als gemiddelden 6-91

moeten worden opgevat. Dit betekent dat er (ongeveer) 50 % kans is dat de genoemde perioden groter dan wel kleiner zullen zijn. Uit de voorgaande beschouwing moet de conclusie worden getrokken, dat er nauwelijks praktische ervaring is met het ontwerpen van betonconstructies voor een bepaalde levensduur. Deze beperking geldt, voor zover bekend, ook voor de rest van de wereld. Dit betekent, dat bij het maken van levensduurontwerpen nog moet worden geïnvesteerd in het opbouwen van ervaring. Advies ten aanzien van de Tweede Heinenoordtunnel De algemene procedure zoals die in het TNO rapport wordt behandeld wordt hier meer op het ontwerp van de Tweede Heinenoordtunnel toegespitst. Een en ander is bedoeld om te laten zien langs welke weg een levensduurontwerp van de tunnel gemaakt zou kunnen worden. Het is uiteraard niet de bedoeling om het levensduurontwerp uit te werken. 1. Een deterministisch duurzaamheidsontwerp van de constructie leidt ertoe, dat de buitenzijde van de tunnel geplaatst moet worden in milieuklasse 2 'vochtig milieu'. De beschikbare gegevens over de grond en het grondwater tonen namelijk aan dat er geen agressiviteit of chloride verwacht hoeft te worden. Voor de binnenkant van de tunnel moet milieuklasse 3 worden aangehouden, omdat het beton in aanraking kan komen met dooizouten en vorst. 2. Controleer dit ontwerp vervolgens op levensduur, waarbij de volgende punten dienen als leidraad. 3. De functionele analyse van de constructie levert (verkort weergegeven) onder meer de volgende eisen op: de tunnel moet de bouwbelastingen kunnen weerstaan, inclusief de blijvende vervormingen en belastingen die daaruit voortkomen; de tunnel moet gronden grondwaterbelastingen kunnen dragen, inclusief de veranderingen die daarbij in de loop van de tijd kunnen optreden; de tunnel moet waterdicht zijn en blijven; verkeersbelastingen en belastingen uit het weglichaam moeten kunnen worden gedragen; de tunnel moet temperatuurs- en vochtveranderingen in de binnenzijde van de tunnel kunnen opnemen; emissies van het verkeer moeten worden opgenomen; de invloed van dooizouten moet gedragen kunnen worden enz. 4. De prestaties die uit de functionele analyse voortkomen moeten worden uitgedrukt in termen van draagcapaciteit, vervormingscapaciteit, waterdichtheidsvermogen voor beton en voegen, dooizoutbestandheid; bestandheid tegen vervuiling, het indringen van chloride, kooldioxyde, zwaveldioxyde enz. 5. De uiterste grenstoestanden zijn van toepassing op de prestaties waarbij het falen leidt tot bezwijken of tot grote economische schade; analoog zijn de gebruiksgrens-toestanden van toepassing op prestaties waarvan het falen leidt tot beperkingen in het gebruik en tot beperkte economische schade. Beperking van de schade is mogelijk als bij inspecties de aan de zichtzijde van de tunnel beginnende schade zichtbaar is en kan worden gerepareerd. 6-92

6.

7.

8.

9.

Een zelfde soort schade aan de buitenzijde van de tunnelwand kan niet door gangbare inspecties worden ontdekt en bovendien zullen de kosten van herstel hoger liggen dan aan de binnenzijde van de tunnelwand. De gewenste betrouwbaarheid kan in eerste instantie worden ontleend aan het Bouwbesluit. Het verdient echter aanbeveling om na te gaan in hoeverre op grond van economische overwegingen gekozen zou moeten worden voor een hogere mate van betrouwbaarheid. Het Bouwbesluit geeft overigens aan dat bij belangrijke constructies gekozen zou kunnen worden voor een hogere mate van betrouwbaarheid. In tabel B I is een mogelijke FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) weergegeven. Hierin wordt in tabelvorm een overzicht gegeven van de meest voorkomende bedreigingen van de duurzaamheid. De primaire 'verdedigingsstrategie' die bij deze bedreigingen hoort is in wezen bij punt I van de procedure al impliciet naar voren gekomen. Toch kan het verstandig zijn om de verdedigingsstrategie voor elke bedreiging expliciet te noemen, aangezien deze strategie bij de controleberekening van de levensduur expliciet naar voren moet komen. Voor bijvoorbeeld carbonatatie en de daardoor veroorzaakte corrosie zou de strategie kunnen bestaan uit een of meer van de volgende maatregelen. Tussen haakjes zijn mogelijke negatieve consequenties genoemd, waarmee benadrukt wordt dat de keuze ten aanzien van de toe te passen strategie meer een kwestie is van optimaliseren (= de meest verstandige waarde kiezen bij een keuze die zowel positieve als negatieve gevolgen heeft) dan van maximeren (= een zo groot mogelijke waarde kiezen) en cumuleren (= zoveel mogelijk maatregelen nemen): - vergroten van de betondekking (scheurvorming in de dekking) - verlagen van de water-cementfactor (slechtere verwerkbaarheid) - gebruik van portlandcement (kans op ASR, chloride-indringing) - optimale nabehandeling - aanbrengen van een coating (hoge investerings- en onderhoudskosten) - gebruik van corrosiebestendige wapening (hoge kosten, symptoombestrijding) - aanbrengen kathodische bescherming (hoge kosten, symptoombestrijding). Voor ieder van de grenstoestanden en bedreigingen zou een dergelijke lijst opgesteld kunnen worden. Een deel van de mogelijke maatregelen zal efficiënt zijn voor meerdere gevallen, waardoor die maatregelen potentieel economisch zijn. De geselecteerde bedreigingen dienen nader kwantitatief te worden onderzocht. Dit houdt in dat: - de betreffende grenstoestanden geformuleerd moeten worden;

- de invloed van de aantasting opgenomen moet worden in de grenstoestanden; - de statistische grootheden van alle parameters in de grenstoestanden, inclusief de aantasting, moeten worden vastgesteld (aard van de verdeling, gemiddelde, spreiding, correlatie). Hierbij is het van wezenlijk belang dat goed wordt vastgelegd onder welke omstandigheden de statistische parameters gelden; - de betrouwbaarheid binnen de beoogde referentieperiode (gebruiksduur) moet met behulp van probabilistische berekeningen worden vastgesteld, tenzij deze informatie op een andere manier al ter beschikking staat, bijvoorbeeld op grond van statistische informatie. IO.Er moet worden getoetst of de gewenste betrouwbaarheid aanwezig is. Wijkt deze te veel af van het gewenste niveau, dan moet de procedure (deels) nogmaals worden doorlopen. 6-93

11. Controleer of het levensduurontwerp leidt tot een 'zwaarder' ontwerp dan het in punt 1 genoemde deterministische ontwerp. Beredeneer hoe het levensduurontwerp zich verhoudt tot het deterministische ontwerp. Tabel B 1. FMEA voor betonconstructies van de Tweede Heinenoordtunnel. code

bedreiging

proces/mechanisme

type schade

spanning/rek

scheurvorming

a. mechanisch a.1

belasting/deformatie

vervorming bezwijken, breuk, instabiliteit a.2

langeduur belasting

micro-defecten

scheurvorming bezwijken, breuk, instabiliteit

a.3

langeduur belasting

kruip

doorbuiging scheurvorming

c. chemisch c.3a

kooldioxyde

carbonatatie

globale depassivering wapening

c.3b

zwaveldioxyde

sulfateren


c.3c

stikstofoxyde

nitrateren


c.7

globale depassivering

algehele corrosie

uitzetten, verminderen van de

ijzer + water

+ zuurstof

doorsnede en verlies v. hechting

c.8

chloride

indringen

chloride bij de wapening

c.lO

verontreinigde toeslag

kristallisatie

pop-outs

c.ll

alkali

ASR

zwelling, desintegratie

c.13

chloride

inmengen


c.14


lokale depassivering

putcorrosie

c.IS

spanning

spanningscorrosie

breuk voorspanstaal

+

silica

+ chloride

d. fysisch d.1

lage temperatuur

vorst

desintegratie

d.3

relatieve vochtigheid

krimpen of zwellen

lengteverandering opgelegde vervorming

d.4

temperatuur

gradiënt

kromming

d.S

relatieve vochtigheid

gradiënt

kromming opgelegde vervorming

6-94

LITERATUUR

1.

2.

Intern document: Negen E.H. en Oostveen P. van, Bouwdienst Rijkswaterstaat. 'Ring 100-150. Relatie procesgegevens - schadebeeld, Tweede Heinenoordtunnel'. 20 oktober 1997. (1933-T-973008). Intern document: Negen E.H.,

Bouwdienst

Rijkswaterstaat. 'Ring 450-600. Relatie 17 december 1997. (1933-T-

procesgegevens - schadebeeld, Tweede Heinenoordtunnel'. 973239)

3.

Intern

4.

Put J.L. van der, en Langhout M.S. 'Ontwerp lining geboorde tunnels'. Cement. Nr. 10 1996.

5.

Intern document: Put J.L.

6.

8.

Halderen M.W.A.M. van., 'Segmentenproductie Tweede Heinenoordtunnel'. Cement Nr. 10 1997. Chiyoda Engineering Consultants Co. ,Ltd. 'Damage Characterization Second Heinenoord Tunnel'. January 1998. Grübl. F., PSP Beratende Ingenieure I Tunneltaschenbuch. 'Einschaliger Tunnelausbau

9.

mit Stahlbetontübbingen: Welche Lasten sind Maf3gebend, wie kann man Schäden vermeiden '. 1998. Intern document: Grübl F., PSP Beratende Ingenieure. 'Tweede Heinenoordtunnel -

7.

document: Hemelop D. W. ,Bouwdienst Rijkswaterstaat. berekeningen vochtverdeling in ringsegment. 15 januari 1998.

'Heinenoord

van der, 'Samenvatting ontwerpberekeningen gedeelte Tweede Heinenoordtunnel' . November 1996 (1933- T -963116).

Stellungnahme zum Tübbingring'.

geboorde

24 oktober 1997. (fax).

10. Intern document: Siemes A./J.M., Polder R.B. en Adan O.e.G., TNO-Bouw. 'Beoordeling van de duurzaamheid van de tunnelwand van de Tweede Heinenoordtunnel'. Februari 1998. (97-BT-R/1488). 11. Intern document: Intron 'Onderzoek naar effectiviteit van enkele methoden voor oppervlaktebehandeling van beton, tunnelsegmenten Tweede Heinenoordtunnel, November 1997. Doc.nr. U505150/R97252. 12. Intern document: Negen E.H., Bouwdienst RWS 'Onderzoek chloridebelasting' . Juni 1997. Doe. Nr. 1933-T-970427. 13. Siemes, A.J.M. en Vrouwenvelder A.C.W.M., TNO rapport BI-84-36, Delft, juli 1984.

Veiligheid van bouwconstructies,

IBBC-

14. Siemes, A. en Rostam S., Durable safety and serviceability - a performance based design format, IABSE report 74: Proceedings IABSE colloquium 'Basis of design and Actions on Structures - Background and Application of Eurocode 1, Delft, 1996, pp. 41-50, 1996. 15. Andrade e., Sarja A., Siemes A.J.M. en Vesikari E., Rilem Report Series 14: Durability Design of Concrete Structures (ed. A. Sarja en E. Vesikari), Uitg. E & FN Spon, London, UK, pp. 180, 1996. 16. Schiebl P. en Hergenröder M., Künzel H., Möller J., Nilsson L-O en Siemes T., CEB Bulletin 238 'New Approach to Durability Design - An example for carbonation induced corrosion', Uitg. CEB Lausanne, May 1997, p.p. 138. 6-95

17. Siemes, A.J.M., DuraCrete - het duurzaam ontwerpen van betonconstructies op basis van prestaties en betrouwbaarheid, PAO symposium 'Probabilistisch ontwerpen in theorie en praktijk', Delft, 1 april 1997. 18. Intern document: Bamforth, P.B., Corrosion wetting and drying cycles in chloride-containing blocks exposed for 9 years adjacent to bridge Taywood Engineering Ltd report PBB/BMI1746,

of reinforcement in concrete caused by environments - Results obtained from RC piers on the A19 near Middlesborough, 1977.

19. Polder, R.B., CDR-report 96-3, Durability of new types of concrete for marine environments, CDR, Gouda, 1996. 20. Borsje H., Polder R.B., Vries, J. de, Hydrofoberen rapport BSW 96-21, 1996.

van beton, RWS Bouwspeurwerk-

21. Intern document: Griendt M. van de, TCR. 'Stand van zaken schade segmenten Tweede Heinenoordtunnel'. 20 mei 1997. (MGR/atz/970629/80.01 - 1933-T-971661). 22. COWI-rapport, 'Inspection Report - Construction Quality'; A. Odgaard & S.D. Eskesen. November 1997.

6-96

7

PILOTPROJECT STAALVEZELBETON

Datum: Opsteller:

12 oktober 1998 M.H. Djorai c.s.

7-1

INHOUD

1.

INLEIDING

7-3

2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

IMPLEMENTATIEFASE Inleiding Fase-I: vóór het inbouwen Fase-II: tijdens het inbouwen Fase-Ill: na het inbouwen Monitoringplan

7-4 7-4 7-4 7-4 7-5 7-5

3. 3.1 3.2 3.3

WAARNEMINGEN Scheurvorming Vochtplekken / lekkages Betonschaden ............ .... .. ............ ... .......... ..................... . ............ .. ......

4. 4.1 4.2

EVALUATIE Implementatiefase Beheersaspecten..............................................................•..................

5.

GEBRUIKSFASE

6. 6.1 6.2

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN Conclusies " ' Aanbevelingen

LITERATUUR

7-2

, ;

;

7-6 7-6 7-8 7-9

7-10 7-10 7-10 ~ 7-14 7~15 7-15 7-15

,

7-16

1.

INLEIDING

De Tweede Heinenoordtunnel onder de Oude Maas is de eerste geboorde verkeerstunnel van Nederland. De minister van Verkeer en waterstaat heeft deze tunnel samen met de Botlektunnel als proef(boor)project aangewezen. Enkele gegevens van de tunnel: boorgedeelte 950 m (2 buizen naast elkaar); buiten en binnen diameter boorgedeelte 8,317,6 m; lengte tunnelring 1,5 m; per tunnelring 7 tunnelsegmenten plus een sluitstuk; lengte starten ontvangstschacht ca. 200 m; de segmenten worden geprefabriceerd in traditioneel gewapend beton, sterkteklasse B45. De huidige segmenten van traditioneel gewapend beton zijn voorzien van een wapeningskorf van circa 100 kg/rrr' . Uit onderzoek is gebleken dat het vervangen van de wapeningskorf door staalvezels in bepaalde gevallen duidelijk voordelen kan bieden. Het pilotproject "Staalvezelbeton in de Tweede Heinenoordtunnel" had dan ook als doel het ontwerpen, produceren en implementeren (lees: inbouwen) van 16 staalvezelbetonnen ringen in de tweede buis van de Tweede Heinenoordtunnel. Op basis van een uitgebreid onderzoek (gestart in juni 1996) zijn in week 47 van 1997 bij de Schokindustrie Strukton Segmenten v.o.f. (SSS) 16 ringen in staalvezelbeton vervaardigd. Hierbij zijn de wapeningskorven van de traditioneel gewapend betonnen segmenten volledig vervangen door staalvezels. In totaal zijn dit 112 segmenten en 16 sluitstukken. Gegevens van de toegepaste staalvezels: Merk : Dramix (met haakeinden) Lengte-Dikte verhouding (LID) : 80 (60/0,75) Treksterkte : ca. 2700 MPa (High Carbon) Hoeveelheid : 60 kg/m' In tabel 1 is de betonsamenstelling van zowel de traditioneel gewapend beton segmenten als van de staalvezelbetonnen segmenten weergegeven. Hieruit blijkt dat de mengselsamenstelling nauwelijks is aangepast. Tabel 1. Betonsamenstellingen

van traditioneel respectievelijk staalvezelbetonmengsels.

Traditionele segmenten

Staal vezelbetonnen

Cement (ENCI)

350 kg 25% CEM I 52,5 R 75 % CEM IIII A 52,5

350 kg 25% CEM I 52,5 R 75 % CEM IIII A 52,5

water-cementfactor

0,42

0,42

Toeslagmaterialen: zandO-4mm gebroken grind 4 -16 mm maximale korrel diameter

39% 61 % 16mm

40 % 60 % 16mm

Hulpstof: superplastificeerder

0,9% TILMAN M6

1,0% TILMAN M6

Vezeltoevoeging: DRAMIX RC 80/60 BP

wapeningskorf

60 kg/rrr' (HC)

ca. 100 kg/rrr'

segmenten

7-3

2.

IMPLEMENTATIEFASE

2.1 Inleiding Voordat met de implementatie kon worden begonnen zijn diverse aanvullende besprekingen gevoerd tussen de betrokken partijen. Er is ook een uitgebreid monitoringplan opgesteld op basis waarvan aan de implementatie vorm moest worden gegeven. Op basis van bovengenoemd plan is op 11 juni 1998 één ring van staalvezelbeton (ringnummer 411) probleemloos ingebouwd in de tweede buis van de Tweede Heinenoordtunnel. Aansluitend aan deze ring zijn tot en met ringnummers 454 vervolgens de traditioneel gewapend betonringen ingebouwd. De staalvezelbetonnen ring werd zowel vóór, tijdens als ná het inbouwen gemonitoord op een aantal aspecten. De gegevens zijn vastgelegd in het monitoringplan voor de implementatiefase. Vooral tijdens het inbouwen van de ringnummers 412, 413 en 414 is de invloed op ring nummer 411 goed in de gaten gehouden. Het resultaat van de ene ring gaf aanleiding om het zogenaamde "lange traject", zijnde 15 ringen van staalvezelbeton in te bouwen. Deze 15 ringen werden als volgt gepositioneerd: nummers 455 tot en met 468, vervolgens nummer 469 een traditionele ring (i.v.m. "linkse/rechtse"), waarna nummer 470 weer van staalvezelbeton. Het langste aaneengesloten traject van staalvezelbetonnen ringen omvat dus 14 ringen (= 21 m). Om het inbouwproces goed te bewaken werd de implementatiefase van de pilot -in het bijzonder wat betreft schaden aan de betonsegmenten- als volgt onderscheiden: Fase-I: vóór het inbouwen; Fase-U: tijdens het inbouwen; Fase-lil: ná het inbouwen.

2.2 Fase-I: vóór het inbouwen In deze fase zouden de segmenten beschadigd kunnen raken tijdens ontkisten, transport en opslag. De segmenten zijn getransporteerd vanaf de producent naar het tasveld op de bouwplaats en later vervoerd van bouwplaats naar boorfront. De logistieke stappen waarbij schaden kunnen ontstaan zijn: 1. Inladen op vrachtwagens; 2. Uitladen op bouwplaats; 3. Transport met segmentkraan in schacht en stapeling op treinwagons; 4. Transport met treintje naar tunnelboormachine (TBM), keren en neerleggen van de segmenten op stutten van de Ie volgwagon; 5. Transport van de segmenten met de TBM vacuümkraan en neerleggen segmenthouder.

2.3 Fase-U: tijdens het inbouwen Tijdens deze fase kunnen de segmenten beschadigd raken tijdens het inbouwen. hier de volgende logistieke stappen: 6. Transport met segmenthouder onder de erector en aanbrengen in ring; 7-4

Het betreft

7. Vasthouden van segment aan aanliggende segmentstenen; 8. Zetten van vijzeldrukken op segment; 9. Inschuiven sluitsteen; 10. Aanbrengen van vijzelkrachten op segmenten tijdens voortgang van de tunnelboormachine (TBM) en uitdrukken van de segmenten in de grond.

2.4 Fase-lIl: na het inbouwen Na het inbouwen kunnen de ringen beschadigen ten gevolge van grond-, grouten waterdrukken. De meest kritische situatie ontstaat wanneer de ring uit het schild wordt gedrukt. Als ring x de laatst ingebouwde ring is voor de eerstvolgende boorgang, dan is ring x-2 de meest kritische ring. Dit is namelijk de eerste ring die volledig wordt belast door grond-, grouten waterdrukken.

2.5 Monitoringplan Voor de implementatiefase van de pilot is een uitgebreid monitoringplan opgesteld met als tweeledig doel. Het primaire doel van het monitoringplan is het inbouwproces van staalvezelbetonnen segmenten in de tweede buis van de Tweede Heinenoordtunnel beheerst te laten geschieden. Hiertoe is een plaatsingsscenario gedefinieerd en zijn de ringen in een stabiele en zo homogeen mogelijke zandlaag gesitueerd. Op basis van een risicomatrix zijn kwantitatieve criteria opgesteld waarmee getoetst kan worden of het inbouwproces beheerst wordt uitgevoerd en of het verantwoord is om door te gaan met het inbouwen van de staalvezelbetonnen ringen. Kortom, in het monitoringplan zijn antwoorden geformuleerd op de volgende vragen: welke ongewenste gebeurtenissen kunnen zich voordoen? wat zijn de kansen van optreden van een ongewenste gebeurtenis? wat zijn de gevolgen wanneer een ongewenste gebeurtenis optreedt? hoe kunnen de ongewenste gebeurtenissen, kansen en gevolgen worden geminimaliseerd en beheerst? Tenslotte zijn in het monitoringplan interventieniveaus geformuleerd, op grond waarvan men in had kunnen grijpen tijdens de implementatiefase, met als extreem geval het stopzetten van het inbouwproces van staalvezelbetonnen ringen. Het secundaire doel van het monitoringplan was een objectieve vergelijking te kunnen maken tussen de staalvezelbetonnen en de traditioneel gewapende betonnen segmenten door middel van een duidelijk omschreven meetprogramma. Hierdoor kan een evaluatie van de praktische ervaringen en een terugkoppeling met de theorie worden bewerkstelligd om uiteindelijk uitspraken te kunnen doen over de geschiktheid van het materiaal voor toepassing in boortunnels. Voor alle duidelijkheid: de staalvezelbetonnen segmenten waren niet geïnstrumenteerd. Metingen zijn visueel en met de hand uitgevoerd. Een speciaal voor dit pilotproject geformeerd team bestaande uit medewerkers van de Bouwdienst RWS, TU Delft en de aannemerscombinatie TeH (Tunnelcombinatie Heinenoord) was belast met het uitvoeren van metingen en het begeleiden van het inbouwproces van de staalvezelbetonnen ringen. 7-5

3.

WAARNEMINGEN

Zowel vóór, tijdens als nà het inbouwen van de staal vezel betonnen ringen zijn de volgende aspecten beschouwd: 1. Scheurvorming; 2. Vochtplekken / Lekkages; 3. Betonschaden.

3.1 Scheurvorming Het proefproject omvatte 15 staalvezelbetonnen ringen en 10 traditioneel gewapende ringen daarvoor en daarachter. Tijdens het inbouwen van de segmenten en tijdens de verschillende boorgangen is een aantal malen scheurvorming waargenomen. Deze scheurvorming werd geconstateerd bij segmenten die aan de onderzijde van de tunnelboormachine (TBM) werden geplaatst, d.w.z. achter vijzelparen 6, 7, 8 en/of 9. Vanwege de grotere water- en korreldrukken aan de voet van de TBM, die onder een stijgende helling moest boren, waren de vijzeldrukken hier dan ook groter dan bovenin de ring. Bepaalde scheuren waren volgens onderzoek ook verwacht. In het afstudeeronderzoek van de heer B. Kückelkom (TU Delft, december 1997) wordt aangetoond dat met name de kopsplijtspanningen tussen de vijzelschoenen in tot scheurvorming kunnen leiden (zie fig. 1). Doordat er echter sprake is van een opgelegde vervorming werd verwacht dat na scheurvorming een herverdeling van spanningen zou optreden, waardoor de scheurwijdten beperkt zouden blijven. Dit bleek ook te gebeuren in de praktijk. Nadat de ringen echter buiten de TBM waren gedrukt, bleken de scheuren dichtgedrukt te zijn door de normaaldrukkracht in de ring als gevolg van de grond- , grouten waterdrukken. De scheuren waren hierdoor nauwelijks meer zichtbaar. De volgende waargenomen scheurvormingsprocessen zijn te onderscheiden: langsscheuren door kopsplijtspanningen; langsscheuren door primaire splijtspanningen onder de middelste vijzelschoen. ±3600 200

boutpockets

====i(

primaire splijlspanningen

Ild I ~ Fig. 1. Splijtspanningen

7-6

in segment t.g. v. vijzeldrukken

tijdens inbouwen en tijdens boorgang.

Ten gevolge van de kopsplijtspanningen ontstonden er in de onderste segmenten doorgaande scheuren in ongeveer de helft van de staalvezelbetonnen ringen (zie fig. 2). Ook bij de traditioneel gewapend beton ringen werd deze scheurvorming waargenomen. Scheurwijdten bij de staalvezelbeton segmenten bleven echter beperkt tot 0,3 mm, terwijl bij traditioneel gewapende segmenten scheurwijdten tot 0,8 mm gemeten zijn. In één staalvezelbetonnen segment en in een aantal traditioneel gewapende segmenten groeide een dergelijke scheur echter door (zie fig. 3). Dit is mogelijk het gevolg van een relatief groot verschil in voegopenstand over de langsvoeg en een ongelijkmatige ondersteuning van het segment door de laatst ingebouwde ring. Uit de verrichte metingen is ook duidelijk gebleken dat voegopenstanden aan de boorfrontzijde, dus aan de zijde waar de vijzels zich afzetten, groter zijn dan aan de zijde van de voorgaande ring (het tulpeffect) . Wanneer het segment vervolgens niet gelijkmatig wordt ondersteund door de vorige ring zal een buigend moment ontstaan in het 'vlak' van het segment. Omdat in de langsvoeg aan boorfrontzijde vaak nog voldoende ruimte aanwezig is om te kunnen vervormen, is geen verdere scheurgroei mogelijk. ±3600

200

boutpockets

===7(

o o I ~

Fig. 2. Scheurvorming

Gd

I

ter plaatse van de boutpockets als gevolg van kopsplijtspanningen. ±3600

450

200

boutpockets

===7(

o o ~

Fig. 3.

Scheurgroei als gevolg ondersteuning.

van kopsplijtspanning

en buiging

door

voegopenstand

en ongelijkmatige

7-7

Het tweede scheurvormingsproces werd waargenomen achter de middelste vijzelschoen. Hier ontstond meestal één en soms twee splijtscheuren die tot aan de tweede conusgat (centerpocket) doorgroeide, zie figuur 4. De gemeten scheurwijdten na inbouwen bleven hier eveneens beperkt: Wmax < 0,2 mmo ±36DD 200

Q d

boutpockets

Ild

I

~ Fig. 4. Scheurgroei als gevolg van splijtspanningen

achter middelste vijzelschoen.

3.2 Vochtplekken / lekkages Bij de staalvezelbetonnen segmenten zijn, in tegenstelling tot de traditioneel gewapende beton segmenten, vooral vochtplekken waargenomen bij de conusgaten. Bij een tweede inspectie van de geïnventariseerde vochtplekken ter plaatse van de conusgaten was het merendeel van de vochtplekken nog aanwezig. Ook kwamen vochtplekken voor bij enkele boutpockets, ringvoegen en ter plaatse van een sluitsteen. Er waren echter niet significant meer dan bij de traditioneel gewapend betonnen segmenten. In bijna alle"vochtplekgevallen" was er slechts sprake van 'zweten'. Slechts één maal was er een lek te constateren. Hierbij stroomde een straaltje vanaf de sluitsteen langs de ring ornlaag (zie fig. 5). Naar alle waarschijnlijkheid functioneerde het afdichtingsrubber ter plaatse van de sluitsteen niet goed en is deze lekkage niet te wijten aan het toepassen van staalvezelbeton. De zogenaamde zweetplekken bij de boutpockets (fig. 6) zijn mogelijk het gevolg van doorgaande scheuren die ontstaan zijn door kopsplijtspanningen tussen de vijzelschoenen. De 'lekkages' bij de conusgaten zijn daarentegen moeilijker te verklaren. Een beschadiging van of nabij de conusgaten zou veroorzaakt kunnen zijn door de erector. Een andere mogelijkheid is dat er scheurvorming is opgetreden aan de buitenzijde van het segment. Verder kan ook het fabricageproces van invloed zijn geweest op de betonkwaliteit en permeabiliteit ter plaatse.

7-8

Fig. 5. Lekkage bij sluitsteen.

Fig. 6. Vochtplek bij conusgat.

3.3 Betonschaden Slechts bij één staalvezelbetonnen segment uit ringnummer 411 is hoekschade geconstateerd op het tasveld bij de tunnel. Deze schade nabij het afdichtingsprofiel is naar alle waarschijnlijkheid ontstaan bij het uitladen vanaf de vrachtwagen. Daarnaast is ook in de tunnel één hoekschade geconstateerd die naar alle waarschijnlijkheid is ontstaan als gevolg van het afzetten van de vijzel op het uiteinde van het segment (zie fig. 7). Deze schade bevond zich echter niet in de buurt van het afdichtingsprofiel, maar aan de binnenzijde van de lining. ±3600 450

boutpockets

===7(

200

o o afdichtingsprofiel

Fig. 7. Hoekschade als gevolg van afzetten van vijzels.

7-9

4.

EVALUATIE

4.1 Implementatiefase Aan het stortoppervlak van de staalvezelbetonnen segmenten steken enkele vezels uit tot maximaal 1 mmo Om te voorkomen dat deze puntjes de rubber staartafdichting beschadigen zijn de staalvezelbetonnen segmenten voorzien van een epoxy-coating aan de buitenzijde (= het stortoppervlak). De scheuren, die zijn waargenomen in de staalvezelbetonnen segmenten, zijn herkenbaar en treden op dezelfde plaatsen op als bij de traditioneel gewapende segmenten. Bij het staalvezelbeton zijn de optredende scheurwijdten zijn in de meeste gevallen echter kleiner. Zij bleven dan ook beperkt tot een maximaal gemeten waarde van 0,3 mmo Nadat de ring uit de boormachine is gedrukt en de volle belasting van grond en grout dus op de lining werkt, worden de scheuren echter weer dichtgedrukt. Overigens ontstaan bijna alle scheuren op het moment dat de vijzels worden afgezet op de segmenten tijdens inbouw van de ring of tijdens de eerste boorgang en worden groter naarmate de vijzeldruk toeneemt. Na de tweede inspectieronde van de vijftien staalvezelbetonnen ringen en van het monitoringtraject van traditioneel gewapende beton ringen bleek dat vochtplekken bij de conusgaten niet optreden bij traditioneel gewapende betonringen. Daarentegen zijn in het traject met staalvezelbeton wel vochtplekken ter plaatse van conusgaten te vinden. De spiraalwapening ter plaatse van de conusgaten in de traditioneel gewapende segmenten lijkt geen overbodige luxe te zijn. In het traject van de traditioneel gewapende ringen is driemaal een betonschade ontdekt in een segment naast de sluitsteen. Hierbij bleken schollen te zijn afgesprongen en/of excessieve scheurvorming te zijn opgetreden. De traditionele wapening werd zodoende blootgesteld aan zuurstof en vocht. Om corrosie tegen te gaan is reparatie hier dus noodzakelijk. In de staalvezelbetonnen ringen is dit schadetype niet waargenomen .. Dit is mogelijk het gevolg van het feit dat dit detail in geval van staalvezelbeton sterker is dan bij de traditioneel gewapende segmenten. De hoeveelheid vochtplekken, die is geconstateerd ter plaatse van de ringvoegen, is bij staalvezelbeton groter dan bij de traditioneel gewapende ringen. Dit is moeilijk te verklaren, omdat de buitenzijde van de lining niet geïnspecteerd kan worden. 4.2 Beheersaspecten Het prospect van het pilotproject is op 8 mei 1996 opgesteld en geaccordeerd. De planning zag er als volgt uit: Start: 19 juni 1996 (projectopdracht); Einde: 31 juli 1997 (overdracht definitieve beslisrapporten c.q. de ontwerpnota's).

7-10

Het project is, wat betreft de uitwerking, in drie stappen verdeeld: Stap 1

VOORONDERZOEK Start: september 1996 einde december 1996 State of State of 25.000,23.500,-

Te leveren product: Geleverd product: Geraamde kosten: Werkelijke kosten: Stap 2

the art report the art report incl. btw incl. btw

(TU Delft, nr.25.5-96-1O)

HOOFD ONDERZOEK Start: Einde: Werkelijke einde:

januari 1997 juli 1997 september 1997 (uitloop 2 maanden)

Fasen: Globaalontwerpnota, TU Delft Stortproef van een segment bij de SSS Laboratorium/experimenteel onderzoek aan de TU Delft Experimenteel onderzoek aan de TNO Bouw (proef afschuifgedrag van de staalvezelbetonnen nokken) Concept definitief ontwerpnota, TU Delft Second opinion door Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V. op het concept definitief ontwerpnota Het definitief ontwerpnota, TU Delft Te leveren producten: Definitief ontwerpnota inclusief resultaten experimenteel onderzoek Geleverde producten Definitief Ontwerp, TU Delft. Rapportnummer 25.5-97.12 Laboratoriumonderzoek, TU Delft. Rapportnummer 25.5-97-7 Opmerking: In deze rapporten zijn de resultaten van de SSS- en de TNO proef alsmede opmerkingen van Bureau Hageman verwerkt. Geraamde kosten van het totale "Deel Hoofdonderzoek" was gepland op f 150.000,- incl. btw. Hierbij waren go / no go beslispunten opgenomen, zijnde: Fase A: Globaal ontwerp Fase B: Experimenteel/Laboratorium onderzoek Fase C: Definitief ontwerp Bij de opstelling van de kostenraming voor het "Deel Hoofdonderzoek" is slechts rekening gehouden met kosten gemoeid aan de TU Delft. Deze kosten waren in totaal f 100.600,- + f.73.433,- (resp. voor de fasen A, Ben C) = 7-11

/ 174.033,- inclusief btw. Lopende het project zijn de volgende (onvoorziene) bijgekomen: Stortproef bij de SSS Afschuifproef nokken bij de TNO-Bouw Second opinion Buro Hageman Totaal Dit leverde een totale kostenpost hoofdonderzoek

kosten bij het "Deel Hoofdonderzoek" 7.088,-; 26.438,-; 8.225,-;

41.743,-

incl. btw.

van: / 215.776,- incI. btw.

De defmitieve rapporten werden aan de opdrachtgever (de heer F.l. Wermer) 1997 overhandigd, waarmee het hoofdonderzoek feitelijk werd afgerond. Stap 3

in september

IMPLEMENTA TIE

Op basis van het eindadvies is het implementatietraject ingegaan. In november (week 47) 1997 zijn 16 ringen (dat zijn 112 segmenten en 16 sluitstukken c.q. sluitstenen) in staalvezelbeton geproduceerd. Bij de bespreking van het implementatietraject aan de hand van de definitieve rapporten in september 1997 (om tot productie van de segmenten over te gaan) werd besloten een onderzoek te laten uitvoeren naar de vezeloriëntatie/-verdeling. Parallel aan de initiatie van dit aanvullend onderzoek zijn in november 1997 16 ringen in staalvezelbeton bij de Schokindustrie Strukton Segmenten V.o.f. (SSS) geproduceerd. Het aanvullend vezeloriëntatieonderzoek werd door de TU Delft uitgevoerd in de periode december 1997 tot en met maart 1998. De kosten aan dit onderzoek bedroeg: f. 20.798, - incl. btw. en was ook onvoorzien. Tijdens het implementatietraject is diverse correspondentie gevoerd met de verzekeringsmaatschappij. Ook zijn aanvullende besprekingen gevoerd met externe deskundigen. Desalniettemin besloot de verzekeringsmaatschappij deze pilot niet te verzekeren. De resultaten van de 2e meetring in het kader van K 100 en COB meetprogramma, bleken echter significante verschillen te vertonen met hetgeen was voorspeld. Het werd wenselijk geacht om de TU Delft te vragen een controleberekening op de staalvezelbetonnen segmenten uit te voeren met als uitgangspunt de snedekrachten voortkomend uit de 2e meetring. Deze opdracht is door de TU Delft in mei 1998 uitgevoerd en de bevindingen in een notitie vastgelegd. De kosten van deze opdracht bedroeg /.3.610,incI. btw. en was feitelijk eveneens onvoorzien Het resultaat gaf alsnog geen aanleiding om van implementatie af te zien. Op basis van de resultaten van het totale onderzoek besloot de Bouwdienst RWS uiteindelijk de implementatie van deze pilot door te voeren en dus zelf de mogelijke risico's te dragen. 7-12

De beslissing heeft ertoe geleid dat op 11, 17 en 18 juni 1998 de implementatie op basis van een monitoringplan heeft plaatsgevonden en dus de 16 staalvezelbetonnen ringen in de tweede buis van de Tweede Heinenoordtunnel zijn ingebouwd. In tabel 2 is een overzicht gegeven van de uiteindelijke kosten bij deze pilot ten behoeve van inkoop extern. Tabel 2. Extern (gemaakte) kostenoverzicht. Plan*

Fasen

i 25.000,- i 23.500,i 150.000,- i 240.183,i 175.000,- i 263.683,-

Yooronderzoek Hoofdonderzoek

Realisatie*

& implementatie

Totaal *) bedragen inclusief BTW

De geplande en gerealiseerde interne capaciteit voor deze pilot is in tabel 3 weergegeven. tabel geldt voor de periode 20 juni 1996 tot en met 21 september 1998.

De

Tabel 3. Interne capaciteitsoverzicht. Fasen

Plan

Realisatie

Yooronderzoek

200 uren

109 uren

Hoofdonderzoek & implementatie

600 uren

646 uren

Totaal

800 uren

755 uren

7-13

5.

GEBRUIKSFASE

Hoewel er feitelijk geen aanleiding voor is, zijn er voorzieningen getroffen om ook in de gebruiksfase (in de toekomst), de staalvezelbetonnen ringen te kunnen monitoren. In ringnummer 462 is in de bekleding een afneembaar "luik" (inspectie-opening) aangebracht. Hierdoor is het mogelijk om deze staalvezelbetonnen ring te inspecteren. De afmeting van deze inspectie-opening/kast is 0,76 x 0,76 m2 (hoogte x breedte); hart van deze kast bevindt zich op 1,28 m boven wegdek. De deur is afsluitbaar en de sleutel wordt bewaard in de technische ruimte.

7-14

6.

CONCLUSIES

EN AANBEVELINGEN

6.1 Conclusies Op grond van de resultaten van dit pilotproject (vooronderzoek, hoofdonderzoek & implementatie) kan worden gesteld dat de proef met staalvezelbetonnen tunnelsegmenten voor de Tweede Heinenoordtunnel zonder meer is geslaagd. Betonschaden zijn nauwelijks opgetreden. Met name het detail bij de sluitsteen lijkt minder gevoelig voor schaden dan bij traditioneel gewapend betonnen segmenten. Vochtplekken en lekkages ter plaatse van de conusgaten treden echter regelmatig op, in tegenstelling tot de traditioneel gewapende ringen, waar geen vochtplekken werden waargenomen. Daarnaast is ook het aantal vochtplekken ter plaatse van de ringvoegen groter dan bij de traditioneel gewapende ringen. Op grond van de beheersaspect "kosten extern" kan worden geconcludeerd dat er een overschrijding van ca. 50% heeft plaatsgevonden ten opzichte van de geplande kosten. Deze kostenoverschrijding is vooral te verklaren door het karakter van dit project (innovatieproject), waardoor alle denkbare risico's in feite tot een minimum moest worden beperkt, met als gevolg extra kosten. Ook gaandeweg het project bleken bepaalde aspecten binnen het project nader aandacht te verdienen, die tijdens het schrijven c.q. opstellen van het projectplan niet waren voorzien. De geplande capaciteit viel binnen de gangbare marges.

6.2 Aanbevelingen In het onderzoek is geen aandacht besteed aan de optimalisatie van het staalvezelbetonmengsel. Het verdient aanbeveling om een mengseloptimalisatie voor verdere toepassing alsnog uit te voeren. Ook aan het stortoppervlak dient nader aandacht besteed te worden, zodat de extra bewerking (in casu het aanbrengen van een epoxy-laag) achterwege kan blijven. Het ontwerp van de geplaatste staalvezelbetonnen segmenten is gedicteerd door het ontwerp van de traditioneel gewapende segmenten van de Tweede Heinenoordtunnel. Er dient te worden onderzocht in hoeverre aanpassing van de details, zoals de conus- en boutgaten, het ontwerp voor staalvezelbetonnen segmenten kan verbeteren, zodat deze zwakkere doorsneden van het segment in de uitvoering niet meer leiden tot vochtplekken. Tenslotte dient het aspect brandwerendheid nader onderzocht te worden, staalvezelbeton in snelverkeers- of spoorweg tunnels kan worden toegepast.

alvorens

7-15

LITERATUUR

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

11. 12. 13.

14. 15.

16. 17. 18.

7-16

Staalvezelbeton in de linings van boortunnels, een state-of-the-art. Rapportnummer 25.596-10, december 1996 (TU Delft/Bouwdienst RWS). Staalvezelbeton in de Tweede Heinenoord Tunnel, het concept ontwerp. Rapportnummer 25.5-97-3, mei 1997 (TU Delft). Pilotproject SVBTHT. Experimenteel onderzoek naar het afschuifgedrag van ringvoegdeuvels van staalvezelbeton. TNO-rapport 97-CON-R1336, oktober 1997. Staalvezelbeton in de Tweede Heinenoord Tunnel, laboratoriumonderzoek en definitief ontwerp. Rapportnummer 25.5-97-7, juli 1997 (TU Delft). Intern document: Tweede Heinenoordtunnel Second opinion toepassing staalvezelbeton. Notitie 28-07-97. Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V., 28 juli 1997. Intern document: Eindadvies voor de implementatie van het pilotproject Staalvezelbeton in de Tweede Heinenoord Tunnel. M.H. Djorai, Zoetermeer, 3 september 1997. Staalvezelbeton in de Tweede Heinenoord Tunnel, het laboratoriumonderzoek. Rapportnummer 25.5-97-7, juli 1997 (TU Delft/Bouwdienst RWS). Staalvezelbeton in de Tweede Heinenoord Tunnel, het definitief ontwerp. Rapportnummer 25.5-97-12, juli 1997 (TU DelftiBouwdienst RWS). Staalvezelbeton in de Tweede Heinenoord Tunnel, voorkeursoriëntatie vezels t.g.v. productieproces. Rapportnummer 25.5-98-3, maart 1998 (TU Delft/Bouwdienst RWS). Intern document: Beantwoording van de brief d.d. 11 december 1997 met als kenmerk 10044460 betreffende Toepassing staalvezelversterkte betonringen, behandeld door meneer/mevrouw L. Eekhof van de verzekeringsmaatschappij. Svb-tht7.24, Zoetermeer, 26 januari 1998. Intern document: Toepassing van staalvezelbetonnen segmenten in de Tweede Heinenoordtunnel. MEMO ir. M.H. Djorai, Zoetermeer, 25 maart 1998. Intern document: Notitie: Controle van staalvezelbetonnen segmenten THT op e snedekrachten uit de 2 meetring. Ir. A. G. Kooiman, TU Delft, 28 mei 1998. Intern document: Kostenvergelijking tussen staalvezels en traditionele wapening. Kopie Hoofdstuk 7 van het afstudeeronderzoek aan de TU Delft van dhr. M. Krullaars getiteld: Staalvezelbeton voor prefab tunnelelementen. BSW-R-97-28, Utrecht 30 oktober 1997. Intern document: Notitie: Pilot Staalvezelbeton in de Tweede Heinenoordtunnel: SVBTHT. Ir. M.H. Djorai, Zoetermeer, 29 mei 1998. Intern document: Monitoringplan Pilotproject Staalvezelbeton in de Tweede Heinenoordtunnel. Moniplan-svbtht.v03, versie 3, definitief. Ir. M.H. Djorai, Zoetermeer, 9 juni 1998. Intern document: Proef Staalvezelbeton. MEMO. Documentnummer 1933-T-981521. E.H. Negen, Utrecht, 12 juni 1998. Intern document: Proef Staalvezelbeton (SVB). Documentnummer 1933- T -981525. G. Brokking., 15 juni 1998. Intern document: Notitie Monitoringervaringen fase 1 (zijnde het korte traject). M.H. Djorai, Documentnummer 1933-T-981565, 16 juni 1998.

8

OMGEVINGSMANAGEMENT: COMMUNICATIE EN VERGUNNINGVERLENING

Datum: Opsteller:

maart 1998 J.B.M. Admiraal

8-1

INHOUD

1.

INLEIDING: OMGEVINGSMANAGEMENT

8-3

2. 2.1 2.2 2.3

COMMUNICATIE Communicatie met omgeving , Onzekerheidsreductie door communicatie .............................................•...... Communicatie en vergunningen

8-4 8-4 8-4 8-5

3. 3.1 3.2 3.2.1 3 .2.2

VERGUNNINGEN EN PROCEDURES Privaatrecht ............................•........................................................... Publiekrecht Bouwvergunning Milieuvergunning •................. :

8-7 8-7 8-8 8-8 8-8

4. 4.1 4.2

ORGANISATIE VERGUNNINGEN Partnering Projectmatige aanpak

5.


Bijlage Bijlage Bijlage Bijlage

A Artikel uit Profiel B Overzicht vergunningen C Inhoudsopgave milieuvergunning DOverzicht vergunningenproces

LITERATUUR

8-2

EN PROCEDURES

tweede heinenoordtunnel

~

8-10 8-10 8-11 8-12 8-13 8-14 8-15 8-16 8-17

1.

INLEIDING: OMGEVINGSMANAGEMENT

Om een bouwproject te kunnen realiseren is ruimte nodig. Ruimte in fysieke zin, maar ook in de zin van sociale ruimte: acceptatie van het bouwwerk door de omgeving van het project. In die zin kan gesproken worden van omgevingsmanagement, waarbij de interactie tussen projectomgeving en bouwproject centraal staat. Bij het omgevingsmanagement kunnen twee componenten worden onderscheiden: communicatie en vergunningen/procedures. Bij het onderwerp communicatie gaat het in dit deelrapport over communicatie met de omwonenden en met name over eventuele bezwaren die bij hen leven tegen hinder die de aanleg van de tunnel met zich meebrengt. Er wordt globaal ingegaan op de privaatrechtelijke aspecten van het boren en meer in detail op de publiekrechtelijke aspecten. Met name wordt ook aandacht besteed aan het bijeen brengen van partijen om in het kader van omgevingsmanagement een door iedereen geaccepteerde ruimte voor het bouwproject te verkrijgen.

8-3

2.

OMGEVINGSMANAGEMENT

2.1

Communicatie

met omgeving

In de inleiding is reeds aangegeven dat in deze bijdrage met 'omgeving' gedoeld wordt op de omgeving van het project in organisatie-sociologische zin. De 'omgeving' in deze zin is meer dan de fysieke, tastbare, ruimte die een project omgeeft en laat zich het beste definiëren als een conglomeraat van partijen die 'iets met het project hebben'. Met partijen wordt hier bedoeld personen en instanties. De omgeving kan in grote lijnen worden ingedeeld in belanghebbenden en betrokkenen. De belanghebbenden, ook wel stakeholders genoemd, hebben een belang bij het uiteindelijke projectresultaat. Zij staan in het algemeen dan ook positief tegenover het project. De betrokkenen daarentegen worden door het project letterlijk geraakt. Geraakt in hun fysieke omgeving of in bijvoorbeeld in hun levensovertuiging. Kenmerkend voor betrokkenen is een kritische re houding tegenover het project. Betrokkenen zijn moeilijker op voorhand te identificeren. Zij openbaren zich vaak pas als het te laat is. De omgeving is derhalve divers en niet makkelijk te vatten. Er is geen straal van x km rond het project te trekken waarbinnen de partijen zich bevinden. Het managen van de omgeving in de klassieke zin van het woord, namelijk het beheersen van het projectresultaat, is nog veel moeilijker, zo niet onmogelijk. Een andere opvatting over het begrip management wordt gehanteerd bij 'human resource management'. Daar heeft management meer te maken met beheren, met. het invulling geven aan relaties, het bewust zijn van interacties tussen mensen, met motiveren en stimuleren. Wanneer in deze bijdrage gesproken wordt over omgevingsmanagement dan wordt hier nadrukkelijk het woord management gehanteerd in de laatste betekenis. De opgave van het omgevingsmanagement is het inhoud geven aan en beheren van de relaties tussen project en omgeving. 2.2

Onzekerheidsreductie

door communicatie

Communicatie speelt een belangrijke rol binnen het omgevingsmanagement. Er is ook een zekere relatie tussen de componenten 'communicatie' en 'vergunningen en procedures' zoals we later zullen zien. Dit vraagt om een nadere behandeling van dit begrip. Hierboven werd reeds aangegeven dat het bij het omgevingsmanagement gaat om het inhoud geven aan en beheren van relaties. Relaties binnen het conglomeraat van partijen die met elkaar de projectomgeving vormen. Zoals op veel meer plaatsen in het maatschappelijk verkeer, worden relaties gekenmerkt door wederkerige afhankelijkheid. Voorbeelden zijn relaties tussen producenten en afnemers. Deze relaties worden gekenmerkt door onzekerheid. Partijen zoeken naar manieren om die onzekerheid te reduceren, bijvoorbeeld door de afhankelijkheid te spreiden over meer afnemers. Beleggers in aandelen doen dat door hun portefeuille, en daarmee de risico's, te spreiden. Zij proberen door informatie over ondernemingen de risico's/onzekerheden verder te reduceren. Het 'resource dependency model' van Pfeffer en Salanczik [3] zegt ook iets over de relatie tussen project en omgeving. Wanneer partijen die betrokken zijn op een project in het duister worden gelaten over doel en wijze van uitvoering, dan zullen zij naar alle middelen grijpen om de onzekerheid die bij hen over het project bestaat te reduceren. Dit zal zich uiten in protestacties, maar ook in bedenkingen en bezwaarschriften tegen vergunningen. Veelal ziet men dit als laatste

8-4

redmiddel om een project tegen te gaan. In veel gevallen zijn bezwaarschriften te wijten aan onzekerheidsreductie, ingegeven door angst over de mogelijke gevolgen van een project. Angst, die ontstaat doordat er vanuit het project geen informatie-overdracht plaatsvindt, leidt zo tot communicatie, om tot een reductie van de onzekerheden te komen. Een passieve houding vanuit het project wordt met een actieve instelling vanuit de omgeving geconfronteerd. Het lijkt derhalve raadzaam om vanuit het project een meer pro-actieve houding aan te nemen. In beginsel kan dit langs twee wegen, afhankelijk van hoe de omgeving bezien wordt: als hindernis of als bondgenoot. In de eerste opvatting wordt de omgeving als object gezien; het beeld daarbij is die van een vijand die overwonnen moet worden. De communicatie met de omgeving zal zich vanuit die opvatting concentreren op het overreden van de ander. De houding vanuit het project naar de omgeving komt neer op de redenering: "ik mag het project hier uitvoeren'. De vergunningen zijn toch binnen. Alle procedures zijn doorlopen. Ik begrijp uw verzet niet" . De tweede opvatting beziet de omgeving als subject. Een beeld van een bondgenoot waarmee onderhandeld kan worden past hierbij. Communicatie heeft hier de vorm van een dialoog, met als basale vraag: "mag ik een project hier uitvoeren? Welke voorwaarden verbindt u hieraan? Hoe kunnen we een en ander zo uitvoeren dat er zo min mogelijk overlast ontstaat voor de omgeving?" Het zal duidelijk zijn dat vanuit de hier gehanteerde opvatting over omgevingsmanagement de tweede opvatting de voorkeur heeft. Samengevat: de relatie met de omgeving wordt in communicatieve zin ingevuld door vanuit een dialooggedachte pro-actief met die omgeving informatie uit te wisselen. Door het verstrekken van informatie vermindert de behoefte aan risicoreductie, en dus.iook de behoefte aan bedenkingen en bezwaarschriften, en blijft het conglomeraat van partijen bijeen.

2.3

Communicatie en vergunningen

Op een hoog abstractieniveau kunnen vergunningen en procedures gezien worden als een formele bekrachtiging van de consensus rond een project die tussen partijen is ontstaan door de hierboven geschetste informatie-uitwisseling. Bij de Tweede Heinenoordtunnel is veel geïnvesteerd in de communicatie. Niet alleen tijdens de uitvoering, maar ook in de voorbereidende fase. Voorafgaand aan het aanvragen van de vergunningen is overleg gepleegd met alle milieu-groepen uit de omgeving om inzicht te geven in de wijze waarop binnen het project met milieuzaken werd omgegaan. De beslissing over de aanleg van de tunnel was het resultaat van jaren overleg tussen de regio en het Rijk. De beslissing over de aanleg als geboorde tunnel is eerst genomen nadat er aantoonbaar draagvlak voor was gevonden in de omgeving. De vraag of er ook pro-actief met de omgeving gecommuniceerd moest worden over de vergunningaanvragen is in eerste instantie met "neen" beantwoord. De argumentatie was dat het een ieders onbetwistbare recht is om bedenkingen in te brengen tegen aanvragen voor vergunningen. Communicatie rond de aanvragen zou als een poging tot manipulatie uitgelegd kunnen worden. Deze argumentatie faalt op twee punten. Op de eerste plaats kan in de communicatie gekozen worden voor een open een eerlijke overdracht van informatie. Dit laat elke partij vrij om conclusies te trekken en al dan niet door te zetten met het indienen van bedenkingen. Op de tweede plaats is reeds geconstateerd dat overdracht van informatie tot doel heeft onzekerheden te reduceren. Het achterwege laten hiervan betekent dat partijen zelf naar wegen gaan zoeken om de onzekerheid te reduceren. Dit laat zich illustreren aan de hand van het volgende praktijkgeval.

8-5

Case: bedenkingen tegen aanvraag vergunning ex Wet milieubeheer Ten westen van de Heinenoordtunnel bevindt zich het bouwdok Barendrecht. In dit bouwdok worden elementen voor zinktunnels gemaakt. Tijdens de bouw fase van de elementen werd tot voor kort op grote schaal grondwater onttrokken. Tegen deze onttrekking worden vanuit de omgeving regelmatig schadeclaims ingediend. Met name vanuit de Hoeksche Waard wordt al vele jaren iedere vorm van zetting en droogvallen van bronnen toegeschreven aan de onttrekkingsactiviteiten rond het bouwdok. Bij de voorbereiding van de Tweede Heinenoordtunnel is er, vanuit deze omgevingsproblematiek, voor gekozen om zo min mogelijk grondwater te onttrekken. Voor deze reductie is bewust gekozen en er is extra geïnvesteerd in technische maatregelen. Omdat slechts geringe hoeveelheden grondwater behoefden te worden onttrokken, was geen vergunning van de provincie voor grondwateronttrekking nodig; volstaan kon worden met meldingen zoals geregeld in de Provinciale grondwaterverordening. Door geen vergunning te hoeven aanvragen, kan een (tijdrovende) procedure voor vergunningverlening en ter visielegging worden vermeden. De aanvraag voor de milieuvergunning werd wel gepubliceerd. Het betrof hier een gecoördineerde aanvraag met een vergunning ex Wet verontreiniging oppervlaktewateren. Deze laatste was aangevraagd in verband met de lozing van onttrokken grondwater op de zuidoever. Grondwater waarin een verontreiniging met arseen was aangetoond. Tegen de aanvraag van de milieuvergunning kwamen 21 bedenkingen binnen. Bedenkingen die allen betrekking hadden op de onttrekking van grondwater, iets wat niet geregeld werd in de onderhavige vergunning. Vanuit het project bezien vormden de bedenkingen een probleem. De procedure voor de afgifte van de vergunning zou verlengd worden omdat de concept- en definitieve vergunning afwijkend zouden zijn. Na overleg met het bevoegd gezag (de gemeente Barendrecht mede namens de gemeente Binnenmaas) werd besloten om de bedenking indieners nader te informeren over de grondwaterproblematiek. Nadat vanuit het project was aangegeven dat er juist extra was geïnvesteerd om geen grootschalige grondwateronttrekking te hoeven toepassen, zijn de bedenkingen alsnog ingetrokken. Deze case laat goed zien hoe bij een vanuit de omgeving gepercipieerd probleem, de omgevingspartijen hun onzekerheid reduceren door een bedenking in te dienen tegen een vergunningsaanvraag. Waren zij op voorhand geïnformeerd over het feit dat juist bij dit project al het mogelijke was gedaan om zo min mogelijk grondwater te onttrekken, dan waren de bedenkingen wellicht achterwege gebleven.

8-6

3.

VERGUNNINGEN EN PROCEDURES

3.1

Privaatrecht

Het privaatrecht heeft bij de Tweede Heinenoordtunnel een ondergeschikte rol gespeeld bij de vergunningen en procedures. Dit werd met name veroorzaakt door het gegeven dat de gronden reeds eigendom van de Staat waren. Hierdoor hoefde geen grondverwerving plaats te vinden. Toch wordt in dit kader even stil gestaan bij dit onderwerp, omdat juist dit aspect nogal in de publiciteit is geweest. Bij het boren van tunnels spelen twee technische aspecten een belangrijke rol: •

de tunnel wordt onder de grond aangelegd;

• dit gebeurt zonder noemenswaardige hinder op het maaiveld. Binnen de huidige wetgeving lijkt hiermee in eerste instantie hier onvoldoende rekening gehouden te zijn. Vragen als 'hoever reikt het grondeigendom' liggen hieraan ten grondslag. Met name door Ploeger [2] wordt uitvoerig ingegaan op de privaatrechtelijke aspecten. Uit de literatuur blijkt dat, wanneer wordt uitgegaan van de hiervoor bepleite open houding naar de omgeving, er in de huidige weten regelgeving voldoende ruimte is om langs minnelijke weg tot overeenstemming te komen. Zo constateert Ploeger dat de figuur van het vestigen van een zakelijk recht voldoende mogelijkheden biedt. Probleem is dat wanneer er van een conflictmodel wordt uitgegaan en de vraag zich opdringt of een en ander in rechte afdwingbaar is, de problemen ontstaan. Een recht van opstal kan namelijk niet afgedwongen worden, en het is maar de vraag of onteigening in beperkte mate, namelijk een grondlaag, mogelijk is. Illustratief is in dit verband de oplossing waarvoor bij de aanleg van de HSL-boortunnel onder het Groene Hart is gekozen. Daar is onderhandeld met agrariërs over beperkt gebruik van hun grond, waarbij de boeren eigenaar van hun land blijven en de staat via het opstalrecht de ondergrond in eigendom krijgt. "De afspraak is dat de eigenaren geen last hebben van de tunnel en dat de tunnel geen last heeft van de eigenaren van de bovengrond." (zie bijlage 1). Een niet onbelangrijke conclusie in deze is dat de vigerende weten regelgeving een oplossing langs minnelijke weg niet in de weg staat. Of bij een conflict een en ander in rechte afdwingbaar is, is niet duidelijk. Naast de grondverwerving speelt ook het contractenrecht bij geboorde tunnels. Ook hier wordt geconstateerd dat mogelijk een aantal bepalingen van de UA V niet geheel zijn toegesneden op de praktijk van geboorde tunnels. Zo wordt in paragraaf 6 van de UA V ingegaan op de verplichtingen van de aannemer. Er wordt bij voortduring gesproken over 'het werk' en 'het werkterrein'. De vraag is echter hoe ver het werkterrein zich uitstrekt bij het boren van tunnels en in hoeverre de aannemer redelijkerwijs nog gehouden kan worden aan zijn verantwoordelijkheden. Dit probleem heeft zich bij de Tweede Heinenoordtunnel niet voorgedaan, mede vanwege de beperktheid en overzichtelijkheid van het werk en -terrein. Bij andere projecten, met name bij projecten onder stedelijke bebouwing, kan niet zonder meer voorbijgegaan worden aan dit aspect. Ook bij het verkrijgen van de vergunningen en met name de verplichtingen van de opdrachtgever in deze (paragraaf 5, lid 1 UA V 1989) kunnen problemen ontstaan. Hier wordt op teruggekomen bij de bespreking van de milieuvergunning.

8-7

3.2

Publiekrecht

Het voert in dit verband te ver om alle vergunningen die zijn afgegeven in het kader van publiekrechtelijke regelingen hier te behandelen. Volstaan wordt met een aantal welke directe raakvlakken hebben met het boren van tunnels. Een opsomming van alle vergunningen wordt in bijlage 2 gegeven; op publiekrechtelijke vergunningverlening wordt verder ingegaan in deelrapport 9 'Juridische aspecten'.

3.2.1 Bouwvergunning Volgens de Woningwet is in beginsel voor ieder bouwwerk een vergunning tot bouwen vereist, tenzij het bouwwerk valt in de categorie vergunningvrije bouwwerken dan wel meldingsplichtige bouwwerken. De definitie van een bouwwerk wordt nergens gegeven, maar uit jurisprudentie is de volgende definitie ontstaan: een bouwwerk is een constructie van enige omvang welke naar aard van de constructie en kennelijke bestemming plaatsgebonden is. Het zal duidelijk zijn dat een geboorde tunnel in deze zin een bouwwerk is. Omdat de uitzonderingscategorieën niet van toepassing zijn gaat het om een vergunningplichtig bouwwerk. Voor de Tweede Heinenoordtunnel is derhalve een bouwvergunning aangevraagd bij de gemeente Barendrecht en de gemeente Binnenmaas. Voor het bepalen van de legeskosten is de tunnel in twee gelijke delen verdeeld. Opvallend in deze was dat de houding van beide gemeenten wezenlijk verschilde ten aanzien van de tunnel. Zo stelde de gemeente Binnenmaas geen nadere voorwaarden aan de vergunning, maar de gemeente Barendrecht deed dit wel. Alle tekeningen en berekeningen moesten veertien dagen voor de aanvang met het bouwen worden ingediend bij Bouw- en Woningtoezicht. In de praktijk is met deze voorwaarde zeer pragmatisch omgegaan. Hier wordt nog op teruggekomen in hoofdstuk 4. Interessant is de vraag waar de verschillen in interpretatie door beide gemeenten vandaan komen. Het zal duidelijk zijn dat bij het toepassen van een relatief onbekende techniek de specifieke deskundigheid bij een gemeente ontbreekt om de preventieve toets aan het Bouwbesluit uit te voeren. Strikt genomen is het de verantwoordelijkheid van B& W om te zorgen dat deze deskundigheid er komt. Zo kan externe deskundigheid worden ingehuurd en kunnen de ontvangen leges worden aangewend om deze te betalen. Indien deze deskundigheid echter beperkt beschikbaar is kan dit problemen opleveren. De vraag doet zich dan voor in hoeverre bij dit type van werken, waarbij reeds een uitgebreide toets door de Rijkswaterstaat is uitgevoerd op het ontwerp, nog een tweede toets uitgevoerd moet worden. In dit verband wordt gewezen op het Besluit meldingplichtige bouwwerken waarin een uitzonderingsgrond is gecreëerd voor de grote portalen over rijkswegen. Deze omvangrijke constructies zijn slechts meldingplichtig omdat, volgens de nota van toelichting bij het besluit, het hier gaat om bouwwerken die gebouwd worden door organisaties als Rijkswaterstaat en de Nederlandse Spoorwegen, "( ... ) waarvan mag worden aangenomen dat zij in staat zijn veilige bouwwerken te bouwen ten behoeve van het algemeen belang" [4]. De gemeente Binnenmaas heeft in de praktijk voor deze invulling gekozen door geen nadere voorwaarden te stellen. De gemeente Barendrecht deed dit wel, maar dit bleef beperkt tot een formele afhandeling en retourzending. In hoeverre de geheven leges van totaal ca. f 1,5 miljoen in verhouding stond tot deze activiteiten lijkt een legitieme vraag (zie ook deelrapport 9 'Juridische aspecten'. 3.2.2 Milieuvergunning Voor het boren van een tunnel is nogal wat apparatuur nodig, zoals een tunnelboormachine, een scheidingsinstallatie en energievoorzieningen. De mogelijke geluidsoverlast en het totaal

8-8

geïnstalleerd vermogen maakten dat de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel een inrichting ingevolge de Wet milieubeheer.

werd aangemerkt als

Op zich was dit geen verrassing. Uitgaande van de oude Hinderwet was dit in feite wel te verwachten. Nieuw was dat het bevoegd gezag tevens alle werkzaamheden die binnen de inrichting plaats vonden ging regelen en dat deze werkzaamheden geraakt werden door vergunningsvoorschriften. Zo had een artikel over toegestane geluidsemissies ook gevolgen voor de uit te voeren heiwerkzaamheden. Waar anders de plaatselijk geldende algemene plaatselijke verordening (APV) uitkomst had moeten bieden, werd een en ander nu beoordeeld op basis van de milieuvergunning. De vraag is in hoeverre het juist is dat activiteiten die anders niet gereguleerd worden, nu in één keer onder een milieuvergunning vallen op grond van het feit dat er gebruik gemaakt wordt van een tunnelboormachine. Het lijkt erop dat de verschillende milieudiensten hierin niet één lijn trekken. Wellicht zal pas na enige projecten hierover duidelijkheid ontstaan. Een ander punt is dat de aanvraag voor een vergunning ex Wet milieubeheer voor een groot deel wordt getoetst op basis van een door de aanvrager opgestelde procesbeschrijving. Deze beschrijving geeft in feite gedetailleerd weer hoe het werk gaat plaatsvinden met welke apparatuur en welke vermogens. Dit gaat tot aan het type heiblok toe met verwachte geluidsemissies. Omdat in het geval van de Tweede Heinenoordtunnel de aannemer in dit stadium van voorbereiding al bekend was, kon deze de gevraagde gegevens verstrekken. Op het moment echter dat de opdrachtgever, ter voldoening aan zijn verplichtingen uit de UAV, de vergunning aanvraagt voorafgaand aan een aanbestedingsprocedure, kan deze informatie nog niet geleverd worden. Wanneer pas na de aanbesteding besloten wordt de vergunning aan te vragen kan dit een niet onbelangrijke vertraging van het project tot gevolg hebben. Overigens doet dit probleem zich alleen voor bij de klassieke opdrachtgever-aannemer relatie, waarbij de opdrachtgever ontwerpt en de aannemer uitvoert. Hierbij wordt aangetekend dat na het verlenen van de milieuvergunning wijzigingen mogelijk zijn. In eerste instantie kan vrij eenvoudig een wijziging op grond van artikel 8: 19 worden doorgevoerd. Er zal echter ter voldoening van het bevoegd gezag moeten worden aangetoond dat het milieu niet ongunstiger wordt belast dan was voorzien. Met andere woorden: het inzetten van een heiblok dat meer lawaai produceert zal niet zonder meer geaccepteerd worden. Eventueel kunnen de vergunningsvoorwaarden worden aangepast. Artikel 8:24 voorziet hierin. De bijbehorende procedure is echter gelijk aan de aanvraagprocedure (maximaal 6 maanden, exclusief Awb termijn en eventuele bezwaren/beroepen). Het lijkt dus voor de hand te liggen een zo compleet mogelijke aanvraag te doen. Ter illustratie is de inhoudsopgave van de milieuvergunning van de Tweede Heinenoordtunnel bijgevoegd (zie bijlage 3).

8-9

4.

ORGANISA TIE VERGUNNINGEN

4.1

Partnering

EN PROCEDURES

Het vergunningentraject is een projectmatig aangepakt. Dat wil zeggen dat een en ander gefaseerd is opgezet met voor iedere fase omschreven resultaten. In die zin is er ook een projectgroep vergunningen opgezet die tot taak had de vergunningen te verkrijgen. De projectmanager van de regionale directie trad daarbij op als voorzitter, omdat het omgevingsmanagement met name tot zijn taak behoort. De overige leden van de projectgroep waren de bouwdirectie (Bouwdienst Rijkswaterstaat), de aannemer (Tunnelcombinatie Heinenoord) en het milieu-adviesbureau (MH Nederland). De samenstelling van de projectgroep is zo gekozen dat alle partijen die een belang hebben bij het verkrijgen van de vergunningen, of hierbij een belangrijke rol spelen, vertegenwoordigd waren. Uitgangspunt was dat alle vergunningen op tijd verkregen werden verkregen; een cruciale voorwaarde voor het project Tweede Heinenoordtunnel. Met het verenigen van de projeetpartijen was echter slechts een deel van de partijen bij elkaar gebracht. Het andere deel bestond uit alle vergunningverlenende instanties. Deze waren uitgenodigd zitting te nemen in een projectadviesgroep vergunningen. Het belang van deze projeetadviesgroep was tweeërlei. Enerzijds ontstond er afstemming tussen het project en de vertegenwoordigers van de diverse bevoegd gezagen. Anderzijds was de projectgroep voor hen ook een middel om onderling tot afstemming te komen. In de eerste bijeenkomst werd bijvoorbeeld bepaald dat er ingevolge de Wet milieubeheer slechts één bevoegd gezag kon zijn: de gemeente waar het zwaartepunt van de activiteiten plaatsvindt. De vertegenwoordiger van de Milieudienst Zuid-Holland-Zuid kon derhalve zijn taken overdragen aan DCMR Milieudienst Rijnmond. Ook de coördinatie tussen de verschillende behandelend ambtenaren kwam eenvoudig tot stand. Zo moesten de vergunningen ex Wet milieubeheer en Wet verontreiniging oppervlaktewateren gecoördineerd behandeld worden. De bouwvergunning moest aangehouden worden totdat deze beide verleend werden. In de eerste vergadering is van de zijde van het project met name openheid geboden. Het project is uitgelegd in al zijn aspecten. Centraal was de vraag: welke informatie heeft u van ons nodig? Het enige wat er voor teruggevraagd werd was een positieve beslissing op de ontvankelijkheidsvraag. Daarnaast waren de vertegenwoordigers van het bevoegd gezag al bekend met het project en de specifieke aspecten. Dit in combinatie met het verstrekken van de juiste informatie leidde ertoe dat alle vergunningen binnen een korte tijd verleend konden worden. In november 1994 werd de eerste vergadering van de projeetadviesgroep gehouden. Op 1 maart 1995 werden de vergunningen aangevraagd. In oktober 1995 waren alle vergunningen verleend en onherroepelijk. Behoudens de reeds genoemde bedenkingen op de milieuvergunning werd slechts één bedenking tegen de ontgrondingsvergunning ingebracht. Het betrof een bedenking van de NV Rotterdam Rijn Pijpleiding maatschappij. Bij deze maatschappij bestond onzekerheid over de gevolgen voor hun leiding Walmeer er een gronddepot nabij de leiding zou worden ingericht. Overleg met deze partij en het maken van schriftelijke afspraken over een continue monitoring en acties bij overschrijding van waarschuwings- en actiewaarden, alsmede over de aansprakelijkheid bij daadwerkelijke schade, leidde tot het intrekken van de bedenking. Uiteindelijk zijn alle vergunningen verleend zonder bedenkingen, bezwaren of beroepen. 8-10

Open houding

In de projectadviesgroep is op voorhand met alle vergunningverlenende instanties nadrukkelijk gesproken over het gehele proces en de risico's. Met de gemeente Barendrecht zijn met name afspraken gemaakt over het omgaan met eventuele bedenkingen. Zonder medewerking van het bevoegd gezag kan immers niet gesproken worden met partijen over het intrekken van hun bedenkingen. Ditzelfde geldt voor de medewerking van de Provincie Zuid-Holland. Kenmerkend voor het gehele proces was de open houding waarmee alle projectpartijen het proces zijn ingegaan. In die zin kan van partnering gesproken worden: samenwerking met behoud van eigen verantwoordelijkheden maar met oog voor de verantwoordelijkheden en belangen van de andere partijen. De open houding is gedurende het hele project consequent doorgezet. Daarbij ging het initiatief zeker niet alleen uit van de vergunninghouder of de opdrachtgevende partij. Ook de opdrachtnemende partij heeft volledig meegewerkt aan de monitoring van de vergunningvoorwaarden. Door het tijdig melden van wijzigingen in het proces, het beschikbaar stellen van alle informatie en het actief participeren in het proces is ook van deze zijde bijgedragen aan het onderhouden van een open relatie met de vergunningverlenende instanties. Alle partijen hebben de samenwerking in de projectadviesgroep als buitengewoon zinvol ervaren. Contacten waren snel gelegd, vragen snel beantwoord. Afspraken over de toelevering van tekeningen en berekeningen aan Bouw- en Woningtoezicht van de gemeente Barendrecht konden eenvoudig tot stand komen. De vergunningverlenende instanties onderstrepen in [1] het belang van één contactpersoon aan de zijde van de vergunningaanvrager. Een ander belangrijk aspect is het gegeven dat de deelnemers aan de projectgroep en projectadviesgroep de inhoudelijke deskundigen waren op het gebied van het project en de vergunningen. Het gaat om een interactie tussen de ontwerper van een vergunning, die inzicht wil krijgen in het technische proces, en de uitvoerder van dat technisch proces, die bij uitstek de persoon is die dit inzicht kan verschaffen. In die zin is het aanvragen van vergunningen eerder een cornmunicatieve opgave dan een juridische.

4.2

Projectmatige aanpak

Het proces van het verkrijgen van de vergunningen is als project opgezet. Doel was om de voor het realiseren van het project benodigde vergunningen te verkrijgen, de voorwaarden te monitoren en de vergunning af te sluiten of over te dragen aan de beheerder. Bijlage 4 geeft een overzicht van dit proces. Er is voor een projectmatige aanpak gekozen gelet op de vele partijen, de complexiteit van de procedures en de relatieve onbekendheid van partijen met het boorproces. Het voordeel is de stapsgewijs het gehele proces wordt doorlopen. Het consequent verzamelen van alle informatie wensen en eisen in de definitiefase leidde tot geen enkele discussie over ontvankelijkheid in de voorbereidingsfase.

8-11

5.

CONCLUSIES

EN AANBEVELINGEN

Op basis van de ervaringen bij de Tweede Heinenoordtunnel kan worden geconcludeerd dat vergunningen en procedures als één van de twee componenten van omgevingsmanagement kunnen worden beschouwd. Daarbij is het zeker van belang om de relatie tussen deze twee componenten goed te bezien. Het uitwisselen van informatie met de omgeving kan in belangrijke mate bijdragen aan het reduceren van de onzekerheden die over het project bestaan. Dit kan van groot belang zijn bij het doorlopen van formele procedures. Ten aanzien van de bestaande weten regelgeving wordt geconstateerd dat deze zeker op onderdelen moet worden aangepast aan het fenomeen boren van tunnels. Het ontbreekt op het eerste gezicht aan mogelijkheden vanuit het privaatrecht om in het algemeen belang zaken af te dwingen. Dit laatste pleit overigens voor het hier naar voren gebrachte idee over omgevingsmanagement en het langs minnelijke weg oplossen van problemen. Een interessant vraagstuk is de toets aan het Bouwbesluit ingevolge het bepaalde in de Woningwet. Met name bij nieuwe en complexe technische ontwikkelingen is het de vraag of de deskundigheid er is om deze toets naar behoren uit te voeren. Een oplossing analoog aan die voor portalen in het Besluit meldingsplichtige bouwwerken is te overwegen. De projectmatige aanpak van de vergunningen en procedures component heeft grote voordelen. Er ontstaat duidelijkheid in de verschillende verantwoordelijkheden en bevoegdheden van partijen en aan de informatiebehoefte van de vergunningverlenende instanties. Het tot stand brengen van een informatie-uitwisseling tussen inhoudelijk deskundigen inzake de vergunning enerzijds en de technische processen anderzijds wordt door alle partijen toegejuicht. Het belang van één centraal aanspreekpunt aan de zijde van vergunninghouder wordt door alle partijen onderschreven. Partnering bij het aanvragen van vergunningen en doorlopen van procedures lijkt de sleutel te zijn voor een succesvol proces. Onder partnering wordt verstaan: het samenwerken aan een unieke opgave met behoud van de eigen verantwoordelijkheid maar met oog voor de verantwoordelijkheid en belangen van de andere partijen.

8-12

BIJLAGE A ARTIKEL UIT PROFIEL, BLAD VOOR MEDEWERKERS VAN VERKEER EN WATERSTAAT, NR. 7/1998, 26 FEBRUARI 1998

.Juridisch unicum voor boortunnel onder land Grond boven HSL-tunnel kan eigendom boeren blijven De eigenaren

van de grond boven de geplande

ne Hart hoeven hun land niet te verkopen. over de ondergrond leggen.

de ondergrond

Als het opstalrecht

in het Groe-

die nodig is om de geboorde tunnel aan kunnen

De boeren blijven

opstalrecht

HSL-tunnel

Er wordt alleen onderhandeld

in eigendom.

voor de onder-

Ellen van Schouten

uit. Als juri-

grond niet te realiseren is. moeten

disch adviseur bij Rijkswaterstaat

de landeriien

ondersteunt

zij het proiectbureau

HSL-Zuid,

Ze is nauw betrokken

worden aangekocht

en, waar nodig. onteigend. ste is een uiterste redmiddel. grondse bebouwing zekerheid

Dit laatBOI'en-

wordt voor de

wel aangekocht,

te

eigenaar van hun land, de staat krijgt via het

vanwege

de plannen voor de boortunnel. de Heinenoordtunnel scheldetunnel

staat. De H5L-tunnd

'Bij

en de Wester-

speelt het probleem

tunnel

olense:b

in her rracebesluit

legd dal in de toekomst

vastge-

bestem-

onder land. We hebben daarbij Ie

mingsplannen

maken met verschillende

mogen vormen voor de aanleg én

eigenaren

geen belemmering

die volgens de letter van de wet ook

het gebruik van de tunnel.

eigenaar ziin van Je ondergrond.'

de eIgenaren van de gronden

Voor de aanleg van de tunnel is het

namehik

niet nodig de bovengrond

voorkomen

ben. 'Vandaar bij

in het c;rucne

Hart is de eerste gehoorde

delingen

te heb-

dat nu de onderhun-

bO\'C:1

.lgrariérs,

Nu ziin voor-

maar we willen

dat in de toekomst

de tunnel bijvoorbeeld

lopen voor een rege!ing

waarbij we het grondeigendom de boeren afsplitsen.

van

Zij bliiven

lange helr,dL':] "k :;nlnJ De alspra,lk

IS

in moeten,

dat de eigenaren

geen

alleen

last hebben van Je tunnel en dat de

het schaderisico.

niet. Deze tunnels liggen onder

de staat wordt eigenaar van Je die-

tunnel gee:l last heert van Je eigena-

'Het is een juridisch unieurn ',legt

water en Jat is al eigendom

perliggende

ren v.in de !){)\'engronJ.'

van de

eigenaar van de bovengrond, grond, \\'e hebben

8-13

_

BIJLAGE

OVERZICHT

B

VERGUNNINGEN :...

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11 12 13

14 15

16 17 18

19 20 21

22 23 24 25 26 27 28 29

8-14

Gemeente Barendrecht Gemeente Binnenmaas Gemeente Barendrecht i.c. DCMR Milieudienst Riinmond Provincie Zuid-Holland Provincie Zuid-Holland Provincie Zuid-Holland Rijkswaterstaat directie Zuid-Holland Gemeente Barendrecht Rijkswaterstaat directie Zuid-Holland Waterschap Ijsselmonde Gemeente Binnenmaas Gemeente Binnenmaas Waterschap De Groote Waard Min. van LNV, Dienst Landelijk Gebied Rijkswaterstaat dienstkring Rhoon Gemeente Barendrecht Gemeente Barendrecht i.c. DCMR Milieudienst Riinmond Gemeente Barendrecht Arbeidsinspectie Rijkswaterstaat dienstkring Oude Maas DCMR Milieudienst Rijnmond Rijkswaterstaat directie Zuid-Holland Gemeente Barendrecht Rijkswaterstaat directie Zuid-Holland Provincie Zuid-Holland DCMR Milieudienst Rijnmond Gemeente Barendrecht i.c. DCMR Milieudienst Rijnmond Waterschap Ijsselmonde Riikswaterstaat directie Zuid-Holland

BIJLAGE C

INHOUDSOPGA VE MILIEUVERGUNNING TWEEDE HEINENüüRDTUNNEL BLADZIJDE

INHOUDSOPGA VE 1. BEGRIPPEN

- 2-

2.

BRANDPREVENTIE

-

4-

3.

BOVENGRONDSE

-

5-

4.

AFLEVERINST ALLA TIE(S)

- 8-

5.

DE SCHEIDINGSINSTALLATIE

-

8-

6.

DE SEGMENTENBEWERKINGSHAL

-

8-

7.

DE WERKPLAATSEN

-

9-

8.

DE SILO'S

-

9-

9.

STOF

- 10-

TANKS

10. GENERA TOR(GEBOUW)

- 11 -

11. OPSLAG VAN SMEEROLIE, HYDRAULlEKOLIE

ETC.

- 11 -

12. OPSLAG VAN AFGEWERKTE OLIE IN DE WERKPLAATSEN

- 12 -

13. GASSEN

- 12-

14. TRANPORTMIDDELEN

- 15 -

15. HET BEREIDEN VAN VOEDINGSMIDDELEN

- 15 -

16. GELUID

- 16 -

17. BEDRIJFSAFVALSTOFFEN 18. LUCHTVERONTREINIGING

EN GEVAARLIJKE EN STANKHINDER

AFVALSTOFFEN

- 17 - 18 -

19. LICHTHINDER

- 19 -

20. GEDRAGSVOORSCHRIFTEN

- 19 -

21. ONVOORZIENE

- 19 -

GEBEURTENISSEN

22. MEET- EN REGISTRATIEVERPLICHTINGEN

- 19 -

23. ELEKTRISCHE INST ALLA TIE

- 19 -

24. BODEMBESCHERMING

- 20-

8-15

BIJLAGE D

OVERZICHT VERGUNNINGENPROCES

tl:} "'!I!!:}f:W

.C'I"?

STiIM

vaststellen randvoorwaarden/ eisen/wensen

verzamelen gegevens en indienen aanvragen

behandeling aanvragen en verlenen vergunning

monitoring tijdens uitvoering tegen voorwaarden

• instellen projectgroep vergunningen (PGV)

•

verzamelen gegevens primaire vergunningen:

•

opstellen concept vergunningen

•

• bouwvergunning Woningwet

• • •

ter visie legging verlenen vergunning vergunning onherroepelijk

• instellen projectadviesgroep vergunningen (PAGV) • werkzaamheden

• milieuvergunning ex Wet milieubeheer

PAGV:

• kennismaking met project

• lozingsvergunning ex Wet verontreiniging opperv laktewateren • melding grondwateronttrekking ex Provinciale grondwaterverordening

• inventariseren benodigde vergunningen • vaststellen benodigde informatie

8-16

ex

•

overleg met belangengroepen milieu

•

indienen aanvragen bij bevoegd gezag

monitoring tijdens uitvoering project door PGV: •

• •

hanteren van checklist

• processen volgen • melden start/einde indienen tekeningen bouwvergunning aanvragen additionele vergunningen: •

meerdere Wvo vergunningen

•

onttrekkingsvergunning Wet op de waterhuishouding

afsluiten vergunningen en overdracht langlopende veraunninaen

LITERATUUR

1.

Intern document: Evaluatie van de juridische aspecten van de Tweede Heinenoordtunnel.

3.

Hoofdkantoor van de Waterstaat, Den Haag, 1998. Ploeger, H.D., Privaatrechtelijke aspecten van de aanleg van boortunnels. Kluwer, Deventer, 1997. Krogt, Th.W.P.M. van der, Vroom, C.W. Organisatie is beweging. Lemma, Utrecht, 1988.

4.

Intern document: Nota van toelichting bij het Besluit meldingplichtige bouwwerken.

2.

Artikelsgewijze toelichting bij artikel 2, onderdeel f, 1992.

17

9 JURIDISCHE ASPECTEN

Datum: Opstellers:

april 1997 L.c. Makkinga

9-1

INHOUD

1.

INLEIDING

9-4

2. 2.1 2.2 2,3 2.4 2.5 2.6

DOEL VAN HET ONDERZOEK Inleiding , Privaatrecht Milieurecht Ruimtelijk bestuursrecht. .. . . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. .. .. .. . .. . .. .. .. .. . .. . . .. . . .. . . . . . . . .. . . .. .. .. Waterstaatswetgeving , Vergunningen en ontheffingen.................................................................

9-5 9-5 9-5 9-5 9-5 9-6 9-6

3. 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.5 3.5.1 3.5.2 3.6 3.6.1 3.6.2 3.7 3.7.1

MILIEURECHT , ~ 9-7 Inleiding .. , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .. 9-7 Wet milieubeheer en aanverwante wetgeving ,..................... 9-7 Milieu-effectrapportage 9-9 MER en de Tweede Heinenoordtunnel 9-10 Milieuvergunning 9-10 Baggerwerkzaamheden 9-11 De Wet Bodembescherming 9-11 Relatie Wet bodembescherming en Wet milieubeheer 9-11 Bouwstoffenbesluit 9-12 Toepassing Bouwstoffenbesluit bij bouw Tweede Heinenoordtunnel 9-12 Ontgrondingenwet : 9-12 Provinciale ontgrondingenverordening Zuid-Holland 9-13 Ontgrondingsvergunning Tweede Heinenoordtunnel , 9-13 Wet verontreiniging oppervlaktewateren 9-13 Relatie Wvo/Wm 9-14 Wvo-vergunningverlening voor de Tweede Heinenoordtunnel 9-14 Grondwaterwet. 9-15 Verordening Grondwaterbeheer Zuid-Holland •...... '..· 9-15 Melding grondwateronttrekking Tweede Heinenoordtunnel.. 9-15 De Boswet 9-16 Kapvergunning Tweede Heinenoordtunnel 9-17

4. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

RUIMTELIJK BESTUURSRECHT ; Inleiding De Wet op de Ruimtelijke Ordening Woningwet Bouwvergunningverlening door gemeente Barendrecht. Bouwvergunningverlening door gemeente Binnenmaas Conclusies

5.

KLASSIEKE WATERSTAATWETGEVING

9-2

-

9-18 9-18 9-18 9-19 9-19 9-20 9-20 9-21

5.1 5.2 5.2.1 5.3 5.4

Inleiding Rivierenwet Rivierenwetvergunning Tweede Heinenoordtunnel Wet beheer Rijkswaterstaatswerken Vergunning Wet beheer Rijkswaterstaatwerken en de Tweede Heinenoordtunnel.

9-21 9-21 9-21 9-22 9-22

6. 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8

OVERIGE VERGUNNINGEN EN ONTHEFFINGEN Inleiding Waterschap I1sselmonde Waterschap De Grote Waard Gemeente Barendrecht; werkterreinvergunning Gemeente Barendrecht; vergunning brandveilig gebruik Dienstkring Rhoon; verkeersbesluit. Gemeente Binnenmaas; melding werkterrein Zuid Gemeente Binnenmaas; sloopvergunning

9-23 9-23 9-23 9-23 9-23 9-23 9-23 9-24 9-24

7. 7.1 7.2 7.2.1 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.4

AANNEMINGSRECHT TWEEDE HEINENOORDTUNNEL. Inleiding Design and build-contracten Aansprakelijkheid opdrachtgever Design and build voor de Heinenoordtunnel. Design contract Het build contract Het design and build contract nader beschouwd Conclusie

9-25 9-25 9-26 9-27 9-28 9-28 9-30 9-33 9-34

8.


9-36

LITERATUUR

9-38

9-3

1.

INLEIDING

Dit deelrapport gaat in op de juridische aspecten van de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel. De bouw van de eerste geboorde tunnel in Nederland was aanleiding voor onderzoek door de Afdeling infrastructuur en algemeen bestuurlijke zaken van het hoofdkantoor van de Waterstaat. Daarbij is gekeken naar de vraag of de bestaande wetgeving knelpunten oplevert ten aanzien van het ondergronds bouwen en hoe deze kunnen worden opgelost of voorkomen. Het onderzoek bestrijkt de volgende rechtsgebieden: pri vaatrecht milieurecht ruimtelijk bestuursrecht bouwrecht. De ministers van Verkeer & Waterstaat en Economische Zaken hebben twee projecten aangewezen om ervaring op te doen met boortechnieken in de slappe Nederlandse bodem. Dit zijn de Tweede Heinenoordtunnel en de Botlekspoortunel, die beide onder de Oude Maas zijn aangelegd. De Tweede Heinenoordtunnel is om verschillende redenen aangewezen als praktijkproject : er behoefden geen gronden door de Staat verworven te worden; slechts een artikel 19-procedure op grond van de Wet op de Ruimtelijke Ordening was nodig om de de bouw van de tunnel planologisch mogelijk te maken; de Tweede Heinenoordtunnel wordt buiten bewoond gebied gebouwd, zodat met zo min mogelijk hinder voor bestaande bebouwing een aantal proeven kon worden uitgevoerd. Zo is onder meer een palenproef uitgevoerd ten behoeve van de Noord/Zuid metrolijn in Amsterdam. Zowel bij het Hoofdkantoor van Rijkswaterstaat als bij COB bestond de wens om de juridische aspecten van de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel aan een evaluatie te onderwerpen, teneinde van dit project te kunnen leren voor andere ondergrondse infrastructuurprojecten. Dit zijn de tunnel onder het Groene Hart van de HSL-Zuid, de Sophiatunnel, de tunnel onder het Pannerdensch Kanaal, de Westerseheldetunnel en de Noord-Zuid metrolijn in Amsterdam.

9-4

2.

DOEL VAN HET ONDERZOEK

2.1

Inleiding

Aanleg en beheer van infrastructuur is één van de kerntaken van RWS zodat het voor RWS noodzakelijk is om inzicht te krijgen in de juridische aspecten van ondergronds bouwen. Voor de ontwikkeling van de specifieke juridische kennis die samenhangt met de aanleg van boortunnels is het van belang inzicht te hebben in de wijze waarop bij de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel is omgegaan met de juridische aspecten. Het doel van het onderzoek is: Het verkrijgen van inzicht in de juridische aspecten van de bouwen aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel, teneinde deze kennis te kunnen gebruiken bij de ontwikkeling van ondergrondse infrastructuur (tunnels en buisleidingen). Het onderzoek is dan ook in feite een evaluatie van de werking en toepassing van de hieronder beschreven rechtsgebieden op tunnelbouw met behulp van boortechniek. De beschrijving van elk juridisch aspect van de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel wordt voorafgegaan door een korte beschrijving van het betreffende juridische kader.

2.2

Privaatrecht

Het privaatrecht regelt de rechtsbetrekkingen tussen burgers of rechtspersonen onderling. Eén van de belangrijkste privaatrechtelijke vragen die rijst als er sprake is van de aanleg van een boortunnel onder het perceel van een derde speelde niet bij de Tweede Heinenoordtunnel omdat de tunnel wordt aangelegd op grond die reeds van de Staat was [1]. In dit onderzoek wordt wel stilgestaan bij het aannemingsrecht waarbij met name de vraag aan de orde komt of tunnelbouw met behulp van de tunnelboortechniek gevolgen heeft voor de risicoverdeling tussen aannemer en opdrachtgever. In de beschrijving van de contracten die gesloten zijn voor ontwerp en realisatie van de Tweede Heinenoordtunnel wordt ingegaan op de juridische theorie betreffende de zogenaamde "moderne" contractsvormen.

2.3

Milieurecht

Het milieurecht stelt eisen aan handelingen van de mens die het milieu kunnen beïnvloeden. Op het gebied van het milieurecht speelt een groot aantal vragen waarvan de meeste bij de Tweede Heinenoordtunnel aan de orde zijn gekomen. Bekeken wordt hoe in de praktijk met het milieurecht is omgegaan. Aan de orde komen o.a. Wet milieubeheer, Wet verontreiniging oppervlaktewateren, de Ontgrondingen wet en de Grondwaterwet.

2.4

Ruimtelijk bestuursrecht

Het ruimtelijk bestuursrecht heeft betrekking op het gebruik en de inrichting van de ruimte voor de verschillende maatschappelijke doeleinden zoals volkshuisvesting, recreatie, natuur en infrastructuur. Belangrijkste wetten in dit rechtsgebied zijn de Wet op de Ruimtelijke Ordening, de Tracéwet en de Woningwet.

9-5

2.5

Waterstaatswetgeving

Omdat de Tweede Heinenoordtunnel onder de rivier de Oude Maas wordt aangelegd is ook de klassieke waterstaatswetgeving van belang voor de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel. 2.6

Vergunningen en ontheffingen

Er wordt ook een aantal vergunningen (b.v. sloopvergunning, werkterreinvergunning. vergunning voor brandveilig gebruik) en ontheffingen besproken die niet direct onder één van de hierboven beschreven rechtsgebieden valt te brengen.

9-6

3.

MILIEURECHT

3.1

Inleiding

Het milieurecht kan eisen steIIen aan handelingen van de mens die het milieu kunnen beïnvloeden. Dit kan ertoe leiden dat een bepaalde voor het milieu schadelijke handeling niet mag worden verricht of dat een bepaalde handeling slechts onder bepaalde voorwaarden mag worden verricht. Het milieurecht stelt daartoe normen die indirecte of directe verboden voor burgers inhouden. Het bekendste gedeelte van het milieurecht is het milieuhygiënerecht. Hieronder valt het gros van het milieurecht bestaande uit de Wet milieubeheer, Wet Bodembescherming, de Wet verontreiniging oppervlaktewateren en bijvoorbeeld de geluidhinderwetgeving. Het tweede en qua omvang veel kleinere gedeelte bestaat uit het recht met als onderwerp de bescherming en het beheer van natuur en landschap. Het milieurecht vertoont raakvlakken met het ruimtelijkeordening- c.q. inrichtingsrecht en het waterstaatsrecht. Het waterstaatsrecht is net als het milieurecht gericht op het beheer van de fysieke omgeving, al gaat het bij het waterstaatsrecht slechts om een deel van die fysieke omgeving, namelijk het water. Het milieurecht wordt mede bepaald door volgende uitgangspunten van het milieubeleid: het beginsel "de vervuiler betaalt"; het beginsel "de bestrijding aan de bron"; de toepassing van "best practicabie means", tenzij er sprake is van een zodanig ernstige bedreiging van het milieu dat toepassing van het principe best technical means op zijn plaats is en;

het" stand-still-beginsel". Het centrale instrument in het milieurecht is het verbod behoudens vergunning. Doordat aan een vergunning specifieke voorschriften kunnen worden gesteld is het mogelijk voor iedere individuele activiteit een hierop toegespitste regulering vast te stellen. Naast deze vergunningstelsels zijn er ook wetten die ontheffingenstelseis hanteren. Een voorbeeld hiervan is de Wet bodembescherming. Ook aan een ontheffing kunnen voorschriften zijn verbonden. Naast de vergunning en ontheffing zijn er ook andere instrumenten in het milieurecht zoals financiële instrumenten, convenanten en overeenkomsten e.d. Op deze instrumenten wordt hier niet nader ingegaan.

3.2

Wet milieubeheer en aanverwante wetgeving

Op 1 maart 1993 is de Wet milieubeheer (Wm) in werking getreden. Deze belangrijke milieuwet vervangt de Wet algemene bepalingen milieuhygiëne (Wabm). De Wm kan worden omschreven als een aanbouwwet. Hiermee wordt bedoeld dat deze wet door middel van (algemene maatregelen van bestuur (Amvb's) of ministeriële regelingen) verder kan worden uitgebreid en aangepast. Met de invoering van de Wm werd een meer "integraal" milieubeheer nagestreefd. Voorheen bestond de milieuwetgeving in Nederland in hoofdzaak uit sectorale wetgeving, zoals de Wet chemische afvalstoffen en de Wet geluidhinder. Sectorale milieuwetten zijn wetten die specifiek voor één milieucompartiment zijn geschreven (water, bodem, lucht etc). Hierdoor waren in het verleden op veel activiteiten meerdere wetten van toepassing en moesten voor dezelfde activiteit vaak meerdere milieuvergunningen worden aangevraagd. 9-7

De Wm is een belangrijke overkoepelende milieuwet, waarin de vergunninggedeelten van de Afval stoffen wet (Aw), de Wet chemische afvalstoffen (Wca), de Hinderwet (Hw), de Wet geluidhinder en de Wet inzake luchtverontreiniging zijn samengevoegd. Met het vervallen van de vijf bovengenoemde sectorale milieuvergunningen zijn de vergunningaanvragen in één vergunning geïntegreerd. Eén van de belangrijkste aspecten van deze "nieuwe" integrale milieuvergunning is de vereenvoudiging van de vergunningaanvraag en -verlening waarmee verbetering van de uitvoerbaarheid en de handhaafbaarheid van de weten regelgeving beoogd werd. Verder is de proceduretijd voor vergunning verlening teruggebracht van 7 tot 6 maanden. Tenslotte beoogt de Wm meer inzichtelijkheid voor burgers, overheden en bedrijven in de milieuregelgeving te bewerkstelligen. Overigens zijn niet alle sectorale milieuvergunningen opgegaan in de Wm. Vergunningverlening op basis van de Wet verontreiniging oppervlaktewateren (Wvo) is niet geïntegreerd in de Wm. In de Wm is tevens een afstemmingsregeling voor vergunningverlening op grond van de Wm met vergunningverlening op grond van de Wvo. Tevens wordt vergunningverlening op grond van de Woningwet gecoördineerd met vergunningverlening op basis van de Wm. De centrale doelstelling van de Wm is een integrale aanpak van de milieuproblematiek, ofwel: "Alle aspecten van het milieubeleid moeten in hun onderlinge samenhang bekeken worden". In de Wm is het centrale begrip het begrip "inrichting", dat wil zeggen "elk door de mens bedrijfsmatig of in een omvang alsof zij bedrijfsmatig was, ondernomen bedrijvigheid die binnen een zekere begrenzing pleegt te worden verricht (artikel 1.1, eerste lid Wm)". In het Inrichtingen en vergunningenbesluit (IVB) is aangegeven voor welke inrichtingen in beginsel een Wm-vergunning vereist is. Een vergunning op grond van de Wm stelt voorschriften aan een inrichting ter voorkoming van nadelige gevolgen voor het milieu, die de inrichting kan veroorzaken. Vergunningprocedure In vergelijking tot de procedure van de voormalige Hinderwet en andere milieuwetten is één van de belangrijkste voordelen van de Wm dat de procedure verkort en vereenvoudigd is. De procedure duurt in beginsel vanaf de ontvangst van de aanvraag zes maanden. De procedure bestaat uit de volgende fasen: 1. Vooroverleg. De wet geeft geen regeling van het zogenaamd vooroverleg tussen aanvrager en bevoegd overheidsorgaan. Zulk overleg kan van belang zijn om op een zo kort mogelijke termijn te komen tot een ontvankelijke aanvraag. In het vooroverleg, dat plaatsvindt voor de eigenlijke aanvraag, kan de vergunningaanvrager een toelichting geven op zijn plannen. Het bevoegd gezag kan op deze wijze een goed inzicht verkrijgen in de bedrijfssituatie en de gegevens die nodig zijn om een beslissing op de toekomstige vergunningaanvraag te kunnen nemen. 2. Indiening van de aanvraag De indiening van de aanvraag is de start van de vergunningprocedure. De vergunningaanvrager dient de aanvraag in bij het bevoegde Wm-gezag. De datum van ontvangst dient te worden aangetekend en is bepalend voor de duur van de rest van de procedure. Binnen twee maanden moet het bevoegde overheidsorgaan beoordelen of de aanvrager ontvankelijk is. Indien het bevoegde gezag vindt dat er onvoldoende gegevens zijn verschaft kan het betreffende 9-8

overheidsorgaan een termijn stellen waarbinnen bepaalde gegevens alsnog dienen te worden verschaft. Bij zeer ingewikkelde en omstreden projecten bestaat de mogelijkheid de termijn te verlengen. 3. De ontwerp-beschikking. De ontwerp-beschikking dient uiterlijk drie maanden na de datum van ontvangst te zijn opgesteld. Indien er sprake is van een verlenging van de termijn wordt deze termijn met een maand verlengd. 4. Terinzagelegging van de stukken Ten aanzien van de bekendmaking van de stukken stelt de wet een aantal minimumregels. In ieder geval moet de aanvraag bekend worden gemaakt door middel van publicatie in één of meer dag-, nieuws- of huis-aan-huisbladen. 5. Bezwaren en adviezen Binnen één maand vanaf de dag dat de ontwerp-beschikking ter inzage is gelegd kan een ieder gemotiveerd, hetzij schriftelijk, hetzij mondeling op een openbare zitting, bezwaren indienen. Voor belanghebbenden als buurtbewoners en milieugroeperingen kan er een hoorzitting worden georganiseerd waar zij ook mondeling bezwaar kunnen indienen. 6. De definitieve beschikking De definitieve beschikking wordt zo spoedig mogelijk, maar in elk geval binnen zes maanden, tenzij er van verlenging sprake is, opgesteld door het bevoegde overheidsorgaan en aan de aanvrager en de betrokken bestuursorganen toegezonden. 7. Beroep Er kan zowel tegen de vergunning als tegen de al dan niet fictieve weigering, beroep worden ingesteld bij de Afdeling Bestuursrechtspraak van de Raad van State. Dit beroep staat in beginsel voor een ieder die tijdens de openbare voorbereidingsprocedure bezwaar heeft gemaakt. Het beroepschrift dient binnen één maand nadat de beschikking ter inzage is gelegd te worden ingediend. De vergunning wordt, tenzij een verzoek tot voorlopige voorziening (schorsing vergunning) is gedaan, met ingang van de dag na het verstrijken van de beroepstermijn van kracht. 3.2.1 Milieu-effectrapportage Bij bepaalde handelingen of besluiten kan niet zonder uitvoerig voorafgaand onderzoek worden bepaald wat de gevolgen voor het milieu kunnen zijn. Een milieu-effectrapport (MER) moet inzicht geven in de mogelijke gevolgen voor het milieu van een voorgenomen activiteit. In de Wet milieubeheer (Wm) is de regeling van milieu-effectrapportage voornamelijk in hoofdstuk zeven te vinden. Het systeem van de wet brengt echter met zich mee dat incidenteel ook in andere hoofdstukken bepalingen over MER zijn te vinden. Om van belang te zijn voor het milieu, moet volgens artikel 7.35 Wm met het verkregen inzicht rekening worden gehouden. Ondanks dat het bij de gevolgen voor het milieu die in de MER moeten worden onderzocht altijd gaat om de gevolgen van feitelijke handelingen, is de verplichting een MER te maken procedureel steeds gekoppeld aan een overheidsbesluit. Vaak is het aangewezen overheidsbesluit een vergunning, maar het kan natuurlijk ook een ruimtelijk plan of vaststelling van een bepaald tracé zijn.

9-9

Onder een Milieu-effectrapportage wordt verstaan een openbaar document waarin van de voorgenomen activiteit en van redelijkerwijs in beschouwing te nemen alternatieven, de te verwachten gevolgen voor het milieu in hun onderlinge samenhang op systematische en zo objectief mogelijke wijze worden beschreven [2]. De MER-procedure bestaat uit een zevental fasen; voorfase; vooroverleg; opstellen MER beoordeling MER; inspraak/toetsing/advies en; de evaluatie van de MER-plichtige activiteit. De procedure loopt voor een deel parallel met de procedure voor het nemen van het MERplichtige besluit. In de procedure speelt de commissie MER, die bestaat uit onafhankelijke deskundigen een belangrijke rol. Deze commissie heeft een adviserende taak ten aanzien van het voorgenomen project of overheidsbesluit. 3.2.2 MER en de Tweede Heinenoordtunnel In de bijlage bij het besluit MER 1994 staan in onderdeel C de activiteiten en besluiten, ten aanzien waarvan het maken van een milieu-effectrapport verplicht is. Hierin worden boortunnels niet genoemd. Er kan echter sprake zijn van een afgeleide MER-plicht. In categorie 1 en 2 van de bijlage C, in het Besluit MER wordt gesproken van de aanleg van een auto- of spoorweg. De aanleg van een boortunnel is dan in principe een MER-plichtige activiteit. De Europese Milieurichtlijn inzake de Milieu-effectbeoordeling van bepaalde openbare en particuliere projecten [3]. bepaalt dat voordat bepaalde bouwwerken of andere ingrepen in het natuurlijk milieu worden uitgevoerd, de effecten die zij op het milieu zullen hebben moet worden beoordeeld. Het Europese Hof van Justitie heeft in het Kraaijeveld-arrest bepaald dat wanneer er sprake is van aanzienlijke gevolgen voor het milieu deze projecten in beginsel aan een systematische beoordeling moet worden onderworpen [4]. Of de bouwen aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel in casu een MER-plichtige activiteit is moet dan ook worden beoordeeld aan de hand van de gevolgen die de bouw van de tunnel voor het milieu heeft. Voor de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel is geen MER opgesteld. 3.2.3 Milieuvergunning Tijdens de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel vinden activiteiten plaats die kunnen worden aangemerkt als een inrichting in de zin van de Wm (categorie 11 IVB). Voor deze inrichtingen is dan ook op grond van artikel 8.1 Wm een Wm-vergunning aangevraagd. De vergunning heeft betrekking op de gehele bouwplaats inclusief de bouwketen. Criteria die hierbij een rol spelen is dat er sprake moet zijn van: technische; organisatorische; en functionele binding aan het bouwterrein. De milieuvergunning is verleend door de gemeente Barendrecht in casu het bevoegd gezag, terwijl de voorbereiding door de Milieudienst Rijnrnond (DCMR) is geschied. De vergunning is op 1 maart 1995 aangevraagd en op 11 juli verleend en op 11 september 1995 verzonden. Tot nu toe is twee keer van de bepalingen in de milieuvergunning afgeweken. In de eerste plaats is in tegenstelling tot wat in de milieuvergunning staat ook in de avonduren geheid en in de 9-10

tweede plaats is er veel meer grond vrijgekomen dan was aangegeven in de projectbeschrijving ten behoeve van de vergunningaanvragen. Dit was in zoverre een probleem doordat deze grond in de Jan Gerritsenpolder is gestort. Transport van deze grond gebeurt via een speciale pomp die vooraf niet in de projectbeschrijving was opgegeven. Formeel had voor deze twee wijzigingen de wijzigingsprocedure van artikel 8.24 Wm doorlopen moeten worden. In dit geval is echter gekozen voor het verlenen van een vrijstellingsbeschikking, dus aanpassing regelgeving. Voor deze praktijkoplossing is gekozen in verband met duur van de wijzigingsprocedure die drie tot vier maanden in beslag zou nemen en de kosten die vertraging voor het project zou veroorzaken. Of dit traject ook een derde keer zal worden gevolgd is in deze onzeker. Veel problemen met de milieuvergunning kunnen dan ook worden voorkomen door vóór de start van het project duidelijk zicht te hebben op de technische wijze waarop het project zal worden gerealiseerd. 3.2.4 Baggerwerkzaamheden Tijdens de realisatie van de boortunnel moest circa 71.000 m' deels verontreinigde specie (kwaliteitsklassen 0 t/m 4) worden gebaggerd ten behoeve van een grondverbetering in de Oude Maas. De partij baggerspecie voldeed aan de geldende depotacceptatie-criteria zoals die zijn vastgelegd in de milieuvergunning (kenmerk 340668122). De baggerspecie categorie 3 en 4 is afgevoerd naar "de Slufter". Toestemming in het kader van de Afvalstoffenwet hiervoor is begin 1996 verkregen van de Milieudienst Rijnmond, het bevoegd gezag in deze.

3.3

De Wet Bodembescherming

Doelstelling van de Wet Bodembescherming (Wbb) is het voorkomen, beperken of ongedaan maken van veranderingen van de bodemgesteldheid die de functionele eigenschappen ervan voor mens plant of dier bedreigen. De wet heeft betrekking op de gehele bodem, dat wil zeggen het vaste deel van de aarde met de zich daarin bevindende vloeibare en gasvormige bestanddelen en organismen. Dit betekent dat ook het grondwater deelt uit maakt van de Wbb. Met ingang van 1 januari 1997 is de Wbb ook van toepassing op waterbodems. De Wbb geeft het kader voor het beleid inzake de bescherming van de bodem en de sanering bij verontreiniging van de bodem. De wet is zo opgebouwd dat met behulp van de in de wet opgenomen artikelen (raamartikelen) regels kunnen worden opgesteld ten aanzien van handelingen die verontreiniging of aantasting van de bodem zouden kunnen veroorzaken. De verdere invulling van deze artikelen vindt plaats door Amvb's (Algemene maatregelen van bestuur), deze bevatten geen vergunningplicht, maar algemene voorwaarden waaraan door een ieder moet worden voldaan. 3.3.1 Relatie Wet bodembescherming en Wet milieubeheer Zowel de bepalingen uit de Wm als de Wbb kunnen van toepassing zijn bij werkzaamheden binnen een inrichting, die de bodem kunnen vervuilen. Er bestaat echter geen afstemmingsregeling tussen deze beide wetten. In de milieuvergunning van de Tweede Heinenoordtunnel is een aantal bodembeschermende bepalingen opgenomen. Hierin wordt onder andere de verplichting opgelegd een bodemonderzoek te verrichten binnen vier maanden na het van kracht worden van de vergunning. 3.3.2 Bouwstoffenbesluit Op 1 januari 1996 is het eerste gedeelte van het Bouwstoffenbesluit in werking getreden. Het betreft het gedeelte over de verwijderingsregeling, de overige bepalingen zijn later in werking getreden definitief per 1 januari 1999. Het Bouwstoffenbesluit heeft tot doel milieuhygiënische 9-11

randvoorwaarden vanuit bodem- en oppervlaktewaterbescherming te geven voor het gebruik van secundaire primaire bouwstoffen. Concreet betekent dit: bescherming van bodem en oppervlaktewater; reductie van afvalstromen en behoefte aan stortruimte; vermindering van gebruik van eindige (primaire) grondstoffen. Het besluit is van toepassing op het gebruiken van bouwstoffen in een werk op of in de bodem of in het oppervlaktewater. Bouwstoffen die de samenstellingswaarden voor anorganische en organische stoffen niet overschrijden kunnen zonder meer worden toegepast in een project. Het Bouwstoffenbesluit heeft geen consequenties voor een project wanneer een bouwstof tijdelijk wordt verplaatst of uit het werk wordt weggenomen, zonder te zijn bewerkt, op of nabij dezelfde plaats en onder dezelfde condities opnieuw in dat werk wordt aangebracht. Het Bouwstoffenbesluit is van toepassing op alle materialen, die vallen onder de definitie van het begrip bouwstof volgens het besluit. In categorie 28.3 onder c van het Inrichtingen- en Vergunningenbesluit (Ivb), zijn criteria opgenomen die aangeven of een Wm-vergunning nodig is voor de toepassing van bepaalde bouwstoffen in GWW-werken.

3.3.3

Toepassing Bouwstoffenbesluit bij bouw Tweede Heinenoordtunnel

Het Bouwstoffenbesluit is op twee activiteiten bij de aanleg van de Tweede Heinenoortunnel van toepassing. In de eerste plaats betreft het de toepassing van licht verontreinigde grond als aanvulling van een kanteldijk op de locatie Achterzeedijk te Barendrecht en in de tweede plaats het surplus aan grond dat vrijkomt bij het boorproces. Het bentoniet dat hierbij vrijkomt is een secundair bouwmateriaal en kan dan ook zonder veel problemen worden hergebruikt. De bentonietslurrie zal als afdeklaag worden gebruikt op de Jan Gerritsenpolder zodat dit gebied kan worden ingericht als recreatiegebied.

3.4

Ontgrondingenwet

De Ontgrondingenwet stelt regels aan ontgrondingen (winning delfstoffen). Tegelijk met het in werking treden van de Ontgrondingen wet is ook het Rijksregelement ontgrondingen van kracht geworden. Krachtens artikel 3 van de Ontgrondingenwet is het verboden, behoudens artikel 12 en artikel 31, zonder vergunning te ontgronden. Gedeputeerde Staten van de provincie waarin de ontgronding is gelegen zijn in deze bevoegd tot het verlenen van een ontgrondingsvergunning ( zie ook artikel 8, lid 2). Op 1 januari 1997 is een nieuwe Ontgrondingen wet van kracht geworden. Deze wijziging heeft twee hoofddoelstellingen. In de eerste plaats wordt hierdoor voorzien in een stelsel van coördinatie ten behoeve van ontgrondingen die van belang zijn voor de winning van oppervlaktedelfstoffen in Nederland met het oog op de grondstoffenvoorziening voor de bouw. Verder is verplichte beleidscoördinatie voorzien tussen Rijk en provincies omtrent onder meer de voorbereiding en uitvoering van het structuurschema oppervlaktedelfstoffen. In de tweede plaats gaat het om het bevorderen van doelmatige procedures m.b.t. de verlening van diverse vergunningen en andere beschikkingen. Met het oog hierop wordt, indien de aanvrager hierom vraagt, coördinatie ingevolge de Wet milieubeheer -door GS- verplicht gesteld ten aanzien van de voorbereiding en behandeling van de diverse aanvragen om vergunningen en andere beschikkingen op aanvraag. Daarmee wordt bewerkstelligd dat in hetzelfde tijdsbestek een beslissing door de diverse betrokken overheden op de aanvragen wordt genomen, waarbij tevens in het kader van die coördinatie inhoudelijke afstemming van de diverse beschikkingen kan plaatsvinden. 9-12

3.4.1 Provinciale ontgrondingen verordening Zuid-Holland Artikel 2, lid 1 van de ontgrondingenverordening Zuid-Holland bepaalt dat het verboden is zonder vergunning van OS te ontgronden. In het eerste artikel worden een groot aantal gevallen genoemd die van vergunningplicht zijn uitgezonderd. In 1998 is een aanpassing van de ontgrondingenverordening van Zuid-Holland vastgesteld. In veel provinciale verordeningen wordt in artikel 1 bepaald dat de Ontgrondingen wet niet van toepassing is op het aanleggen, onderhouden, wijzigen en opruimen van Rijkswaterstaatswerken en op werkzaamheden ten behoeve van het openbare wegennet en de daarbij behorende kunstwerken. Als de Tweede Heinenoordtunnel in een andere provincie had gelegen was er waarschijnlijk geen ontgrondingenvergunning noodzakelijk geweest. Het is dus zaak bij het aanleggen van een ondergronds bouwwerk de van toepassing zijnde provinciale verordening goed te bestuderen (zie o.a. www.pzh.nl ). Onder het begrip ontgrondingen wordt volgens de Memorie van Toelichting bij de Ontgrondingenwet verstaan: "het verrichten van handelingen, waardoor de hoogteligging van een terrein of de bodem van een water word verlaagd". Het gaat bij de vraag of handelingen als ontgronding zijn aan te merken, vooral om de directe strekking en gevolgen van die handelingen: de verlaging van het terrein of de bodem van een water. Daaronder worden niet begrepen de werkzaamheden, die in het kader van de geregelde agrarische bedrijfsvoering worden verricht, normale onderhoudswerkzaamheden, het maken van oppervlakkige en weder te dichten sleuven en gaten voor het leggen van buizen, drainagepijpen en kabels of het inbrengen van in de grond te bevestigen voorwerpen. In die lijn van de memorie van Toelichting bij de Ontgrondingenwet zijn dan ook de toeritten van de tunnel wel en het geboorde tunnelgedeelte niet vergunningplichtig. 3.4.2 Ontgrondingsvergunning Tweede Heinenoordtunnel De provincie Zuid-Holland, het bevoegde gezag in het kader van de Ontgrondingenwet, heeft op 1 maart 1995 een vergunningaanvraag op grond van artikel 8 Ontgrondingenwet binnengekregen voor de toeritten van de Tweede Heinenoordtunnel. Deze is uiteindelijk op 12 september 1995 verleend. Naar aanleiding van de vergunningaanvraag Tweede Heinenoordtunnel heeft de NV Rotterdam-Rijn Pijpleiding Maatschappij een aantal voorbehouden gemaakt alvorens in te stemmen met de ontgronding. Hier is door Rijkswaterstaat aan tegemoet gekomen, waarna de NV Rotterdam-Rijn Pijpleiding Maatschappij haar bedenkingen heeft ingetrokken.

3.5

Wet verontreiniging oppervlaktewateren

Doelstelling van de Wet verontreiniging oppervlaktewateren (Wvo) is het bestrijden en voorkomen van verontreiniging van oppervlaktewater met het oog op de verschillende functies die dit water in onze samenleving vervult. De term oppervlaktewater wordt in de wet niet gedefinieerd. De Hoge Raad heeft in zijn uitspraak van 30 november 1982 [5] dit begrip als volgt uitgelegd; "Een, anders dan incidenteel aanwezige, aan het aardoppervlak en aan de open lucht grenzende watermassa, tenzij daarin als gevolg van rechtmatig gebruik ten behoeve van een specifiek doel geen normaal samenhangend geheel van levende organismen en een niet-levende omgeving (ecosysteem) aanwezig is, dan wel het een ter berging van afval gegraven bekken betreft waarin slechts in een overgangsfase water aanwezig is en zich nog geen normaal ecosysteem heeft ontwikkeld. "

9-13

Het meest toegepaste Wvo-instrument is de vergunning. Daarnaast kent de wet nog als instrumenten de heffing, een absoluut lozingsverbod en het stellen van algemene regels. Regulering van een in beginsel aanvaardbare lozing vindt plaats door middel van het stellen van voorschriften aan de vergunning (artikel I Wvo). Dat zijn bijvoorbeeld voorschriften over de aard en hoeveelheid van de lozing. Door middel van deze voorschriften kan de waterbeheerder invloed uitoefenen op wat wel en niet in het oppervlaktewater terecht mag komen. De Wvo maakt onderscheid tussen lozingen met behulp van een werk, directe lozingen op een andere manier dan met behulp van een werk en indirecte lozingen op andere, bij Amvb nader aan te geven wijze. Bij het begrip werk moet het gaan om een pijp, goot of filter verbonden aan een vaste plaats. Provinciale Staten stellen voor de uitvoering van de Wvo verordeningen vast ten aanzien van de onder hun beheer staande oppervlaktewateren.

3.5.1

Relatie Wvo/Wm

In de Wm is een groot aantal milieuwetten op basis waarvan vergunning moet worden aangevraagd geïntegreerd tot één milieuvergunning. De Wvo valt hier echter niet onder. De relatie zoals die bestaat tussen de Wvo en de Wm is gelijk aan de relatie die bestond tussen de voormalige Hinderwet en de Wvo. Waar de scheidslijn tussen beide wetten precies ligt staat omschreven in artikel 22.1 van de Wm. Activiteiten waarbij het oppervlaktewater verontreinigd kan raken, of wanneer er sprake is van een lozing op het oppervlaktewater, vallen onder de werkingssfeer van de Wvo en behoeven een Wvo-vergunning. De aanvraag voor een Wvovergunning dient gelijktijdig met die van de Wm-vergunning te worden ingediend, indien deze ook benodigd is voor het project. De koppeling tussen de Wvo en de Wm is een coördinatieconstructie. Het doel is om zoveel mogelijk te waarborgen dat een integrale afweging van de verschillende milieu-aspecten van een inrichting (waaronder lozingen) zal plaatsvinden, zonder dat de bevoegdheden van de waterbeheerders worden aangetast.

3.5.2

Wvo-vergunningverlening voor de Tweede Heinenoordtunnel

Als men kijkt naar de Wvo-vergunning verlening voor de Tweede Heinenoordtunnel dan levert dat een versnipperd beeld op. Er is namelijk niet sprake van één maar van drie Wvovergunningen. Vergunning I, verleend op 14 augustus 1995, betreft een vergunning voor het op de Oude Maas lozen van grondwater alsmede bemalingswater van de bouwputten. Vergunning II betreft een Wvo-vergunning voor het lozen van huishoudelijk afvalwater met behulp van één lozingspunt op de Oude Maas. Vergunning lIl, eerst gedoogbesluit tot 1 augustus 1997, betreft het lozen van koelwater. Wegens de spoedeisendheid van het geval, men is op 3 februari 1997 begonnen met boren, is men ertoe overgegaan deze lozing te gedogen in afwachting van de uiteindelijke Wvo-vergunning, door middel van een gedoogbesluit getekend 13 februari 1997. Het bemalingswater van de Tweede Heinenoordtunnel wordt via de hellingskelder van de "oude" Heinenoordtunnel geloosd in de Oude Maas. Het hierboven beschreven proces is een goed voorbeeld van het feit dat als lopende het project de methoden of inzichten veranderen een aangepaste dan wel, nieuwe vergunning noodzakelijk wordt. Zo kan het dus gebeuren dat er een aantal vergunningen over hetzelfde onderwerp naast elkaar bestaan. Een eventueel probleem hierbij kan zijn dat het voor belanghebbenden die bezwaar willen maken tegen het lozen van afvalwater niet altijd even duidelijk is tegen welke vergunning men is voornemens op te komen. Het verdient aanbeveling om aan de hand van de werkplanning vooraf te bepalen welke afvalwaterstromen zullen gaan plaatsvinden zodat alles in één vergunning meegenomen kan worden.

9-14

3.6

Grondwaterwet

Doel van de Grondwaterwet (Gww) is het bevorderen van een goed grondwaterbeheer door het stellen van regels met betrekking tot het onttrekken van grondwater en het in samenhang daarmee kunstmatig in de bodem brengen van water. Met andere woorden de Gww beoogt een kader te bieden voor een optimale en evenwichtige afweging van alle belangen die bij het onttrekken van grondwater en de verdeling daarvan zijn betrokken. De Gww is geen allesomvattende regeling ten aanzien van het grondwaterbeheer, maar regelt een aantal hoofdpunten die verder worden uitgewerkt in provinciale grondwaterverordeningen. De Gww geldt alleen voor de kwantiteit van het water, aspecten betreffende kwaliteit van het grondwater worden geregeld in de Wbb, Bevoegd Gww-gezag is de provincie. De belangrijkste beheersinstrumenten zijn registratie en de vergunning. De Gww is voor wat het vergunningenstelsel betreft onder de werking van de Wm gebracht. Ingevolge artikel 14, lid 1 van de Gww is het verboden grondwater te onttrekken of water te infiltreren, tenzij daarvoor door Gedeputeerde staten een vergunning is verleend. Op de vergunningplicht bestaat een uitzondering: in artikel 15, eerste lid van de wet is namelijk bepaald dat het vergunningsvereiste niet geldt voor door Provinciale Staten aangewezen gevallen. Deze aanwijziging kan echter geen betrekking hebben op gevallen waarin de te onttrekken hoeveelheid grondwater meer dan 10 m' per uur bedraagt, noodsituaties daargelaten. 3.6.1 Verordening Grondwaterbeheer Zuid-Holland Op grond van artikel 3 van de Verordening dienen inrichtingen die een pompcapaciteit bezitten van 1 m' per uur of meer, doch waarvoor geen vergunning vereist is als bedoeld in artikel 14, eerste lid van de wet, door degene die het grondwater onttrekt bij gedeputeerde staten worden gemeld. Bij de aanmelding moeten de volgende gegevens worden overlegd: a. een kadastrale aanduiding van de plaats waar de inrichting is gelegen; b. een opgave van de pompcapaciteit van de inrichting, alsmede een schatting van de onttrekking door middel van die inrichting per jaar; c. de diepte waarop de onttrekking plaatsvindt. 3.6.2 Melding grondwateronttrekking Tweede Heinenoordtunnel Bij de grondwateronttrekking voor de startschacht en de toerit, ten behoeve van de werkzaamheden voor de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel, bouwlocatie-zuid, is uitgegaan van een onttrekking van 48 m' per uur met een maximaal te onttrekken hoeveelheid van 70.000 m' over een periode van 4 maanden. Ingevolge artikel 5 lid 1, onder b is voor een inrichting, die uitsluitend wordt gebruikt voor het droogmaken en drooghouden van een bouwput ten behoeve van bouwen waterbouwkundige werken en voor het saneren van verontreinigde grond, voor zover: 1. de te onttrekken hoeveelheid grondwater niet meer bedraagt dan 50.000 m' per maand en; 2. de onttrekking niet langer duurt dan vier maanden. Gelet op de nabijheid van het bouwdok Barendrecht en de schade die in de omgeving ontstaan is door het jarenlang drooghouden van dit bouwdok middels grondwaterbemalingen heeft Rijkswaterstaat er bewust voor gekozen om voor de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel de grondwateronttrekking tot een minimum te beperken. Om dit te bereiken is circa 5 miljoen geïnvesteerd. 1 Zie in dit verband ook het bouwcontract voor de Tweede Heinenoordtunnel BDD waarin in besteksbepaling 21 04 Ol bepaald is dat schadeclaims van derden in verband met wateronttrekking door de bemaling direct aan

9-15

Door onvoorziene omstandigheden kwam veel meer water vrij dan was berekend. Waarschijnlijk had deze calamiteit voorkomen kunnen worden door vooraf een pompproef te laten verrichten. De hoeveelheid die volgens de bijgestelde gegevens vrijkwam is vergunningplichtig. De provincie heeft bij besluit van 18 oktober besloten deze hoeveelheid te gedogen. Aan deze gedoogtoestemming ligt een schriftelijk gemotiveerd gedoogverzoek van 8 oktober 1996 van de Rijkswaterstaat directie Zuid-Holland ten grondslag. Dit gedoogverzoek is getoetst aan de criteria opgesomd in paragraaf 4.3 van de gedoognota van de provincie Zuid-Holland: 1. er is geen sprake van een verslechtering van de milieusituatie; 2. er is sprake van een uitzonderlijke situatie; 3. er is sprake van een spoedeisende situatie; 4. daadwerkelijk handhavend optreden zou strijdig zijn met de beginselen van behoorlijk bestuur; 5. er is geen sprake van een aantasting van de belangen van derden; 6. de gedoogsituatie heeft een beperkte tijdsduur. Tegen deze gedoogbeschikking is op 30 december 1996 een bezwaarschrift binnengekomen. De bezwaarde is één van de mensen die tegen de milieuvergunning een voorlopig bezwaarschrift hebben ingediend. Het betrof hier echter een bezwaar tegen een eventuele grondwateronttrekking voor de realisatie van de Tweede Heinenoordtunnel. Deze bezwaren zijn derhalve ingediend bij een ter zake niet bevoegd orgaan (de DCMR) en hadden op grond van artikel 6: 15 Awb moeten worden doorgezonden naar de provincie Zuid-Holland. Dit is echter niet gebeurd. De betreffende voorlopige bezwaarschriften zijn na een rechtstreeks overleg tussen Rijkswaterstaat en de betrokkenen ingetrokken.

3.7

De Boswet

Doelstelling van de wet is de instandhouding van een bosareaal van redelijke omvang en hoedanigheid. Wat onder bossen en houtopstanden moet worden verstaan wordt in de wet niet gedefinieerd, wel wordt in artikel 1, lid 4 een aantal categorieën aangegeven die niet onder de wettelijke regeling vallen. Om de doelstelling van de Boswet te realiseren kent de wet drie instrumenten: een meldingsplicht; een herplantplicht; mogelijkheid voor kapverbod. Bevoegd gezag inzake kap van bomen of beplantingen is het ministerie van Landbouw, Natuurbeheer en visserij, dienst landinrichting en beheer landbouwgronden. Op grond van artikel 3 Boswet is de eigenaar van grond waarop een houtopstand is geveld of op andere wijze is teniet gegaan, verplicht binnen drie jaar tot herbeplanting over te gaan. Op deze regel bestaan echter uitzonderingen. Zo is de meldingsplicht en herplantplicht niet van toepassing als de desbetreffende grond nodig is voor de uitvoering van een werk overeenkomstig een goedgekeurd bestemmingsplan (artikeI5Boswet).

de directie gemeld moeten worden die de behandeling daarvan overneemt. Schade die wordt veroorzaakt door de wateronttrekking komt volgens dezelfde besteksbepaling niet voor rekening van de aannemer.

9-16

3.7.1 Kapvergunning Tweede Heinenoordtunnel Voor de realisatie van de Tweede Heinenoordtunnel is een kapvergunning verleend voor de kap van circa 1,64 ha gemengde beplanting en 14 bomen. Compensatie is binnen de landschappelijke inpassing van de tunnel niet mogelijk en dient op een andere wijze plaats te vinden. Landschappelijke inpassing van de Tweede Heinenoordtunnel vindt plaats door middel van het creëren van vooroevers, met een overgang van nat naar droog milieu.

9-17

4.

RUIMTELIJK BESTUURSRECHT

4.1

Inleiding

Ruimtelijke ordening wordt welomschreven als het zoeken naar en het tot stand brengen van de best denkbare wederzijdse aanpassing van ruimte en samenleving, zulks ter wille van die samenleving. In de ruimtelijke ordening gaat het dan ook om het beleid dat zich richt op de ruimtelijke structuur en de kwaliteit van de omgeving van de mens. In de wettekst van de Wet op de Ruimtelijke Ordening (WRO) wordt geen definitie van dit begrip gegeven. Wel vindt men in de Memorie van Antwoord een omschrijving, namelijk "het leiding geven bij de ruimtelijke ontwikkeling van een gebied teneinde het ontstaan van een voor de gemeenschap zo gunstig mogelijk geheel te bevorderen.". Het ruimtelijk bestuursrecht daarentegen heeft niet alleen betrekking op het gebruik van de ruimte voor de verschillende maatschappelijke doeleinden, maar ook op inrichting en beheer. Dit geldt alleen voor zover deze van de overheid afhangen, want inrichting en beheer van onroerend goed zijn geen ordenings- maar verzorgingstaken en dus in de eerste plaats taken van burgers en bedrijven. Er valt dan ook een driedeling in het ruimtelijk bestuursrecht te maken tussen [6]: a. bestemming (bepaling van het doel van het gebruik); b. inrichting (bepaling van de feitelijke bestemming); c. en beheer (instandhouding en behoorlijk gebruik)

4.2

De Wet op de Ruimtelijke Ordening

In de WRO wordt uitgegaan van een stelsel van plannen op drie bestuursniveaus. Op Rijksniveau krijgt de planning onder meer gestalte in de nota's over de ruimtelijke ordening genaamd structuurschema's en structuurschetsen (artikel 2a WRO, zogenaamde planologische kernbeslissingen). Op provinciaal niveau is het streekplan van artikel 4a WRO het centrale planningsinstrument. Op gemeentelijk niveau wordt de ruimtelijke planning geregeld in de vorm van bestemmingsplannen (artikel 10 WRO). Het bestemmingsplan is samen met de plannen gebaseerd op de Wet op de Stads- en dorpsvemieuwing, het enige ruimtelijke plan met directe juridische binding voor burgers. Art. 10 WRO verplicht de gemeenteraad om voor het gebied dat niet tot de bebouwde kom van de gemeente behoort een bestemmingsplan vast te stellen "waarbij, voor zover dit ten behoeve van een goede ruimtelijke ordening nodig is, de bestemming van de in het plan begrepen grond wordt aangewezen en ZO nodig, in verband met de bestemming, voorschriften worden gegeven omtrent het gebruik van de in het plan begrepen grond en de zich daarop bevindende opstallen". Het bestemmingsplan bestaat uit één (of meerdere) plankaartïen) en voorschriften en gaat vergezeld van een toelichting. De voorschriften kunnen betrekking hebben op: de bebouwing; het gebruik van grond en opstallen; het gebruik maken van bevoegdheden zoals: uitwerking; wijziging; verlening van vrijstelling; het stellen van nadere eisen. 9-18

Het begrip bestemming wordt in artikel 12 van het Besluit op de Ruimtelijke Ordening 1985 (BRO) nader gedefinieerd; per bestemming worden doel of de doeleinden aangegeven die met het oog op een goede ruimtelijke ordening aan de in het plan begrepen gronden worden toegekend. Uit de nota van toelichting bij het BRO 1985 blijkt dat met art. 12 BRO 1985 beoogd is om de maker van bestemmingsplannen een grote mate van vrijheid te geven bij het bestemmen van gronden. Het bestemmen van de ondergrond wordt niet expliciet uitgesloten in artikel 12 BRO, zodat aangenomen kan worden dat dit tot de mogelijkheden behoort. Echter er kunnen alleen voorschriften omtrent het gebruik van de in het plan opgenomen opstallen gesteld worden voorzover deze zich daarop bevinden (art. 12 lid 1 onder c BRO 1985). De voorganger van het BRO 1985, het BRa 1965, bevatte wel bepalingen die het expliciet mogelijk maakten om in de ondergrond bestemmingen vast te leggen. De nota van toelichting bij het BRO 1985 stelt dat hierin ook gebruik gemaakt kan worden van de mogelijkheden die het oude BRa 1965 bood voor het leggen van bestemmingen. Het bestemmen van de ondergrond lijkt dus mogelijk maar het reguleren van het gebruik van ondergrondse opstallen lijkt volgens de letter van het BRO 1985 niet mogelijk. Waarschijnlijk heeft de wetgever zich "verschreven". Het is namelijk niet goed denkbaar dat wel de ondergrond bestemd kan worden maar vervolgens geen gebruiksvoorschriften voor gebruik van de ondergrond kunnen worden vastgesteld. Een kleine wijziging van art. 12 BRa 1985 lid 1 onder c kan deze onvolkomenheid oplossen. Ait. 12 lid 1 onder c BRa 1985 zou als volgt kunnen luiden: "voor zover nodig, voorschriften omtrent het gebruik van de in het plan begrepen grond en de van zich daarop en daarin bevindende opstallen ". Voor een gebied waarvoor een voorbereidingsbesluit geldt of een ontwerp-bestemmingsplan ter inzage is gelegd, kunnen B en W vrijstelling verlenen van het geldende bestemmingsplan onder verklaring van geen bezwaar van gedeputeerde staten (artikel 19 WRa).

4.3

Woningwet

Krachtens de Woningwet (Ww) kunnen nadere voorschriften worden gesteld omtrent het bouwen en de volkshuisvesting. Dit gebeurt via Amvb's (Algemene maatregelen van bestuur) of andere regelgeving. In art. 44 Ww wordt bepaald dat een bouwvergunning onder meer geweigerd moet worden als de aanvraag in strijd is met het ter plaatse geldende bestemmingsplan en het Bouwbesluit. De bouwvergunning is daarmee één van de belangrijkste uitvoeringsmiddelen van het bestemmingsplan. Door middel van de anticipatie- en vrijstellingsprocedure kan een bouwvergunning worden verleend als de bouwaanvraag strijdig is met het vigerende bestemmingsplan. In gevallen waarin een bouwwerk waarvoor een bouwvergunning nodig is, tevens is aan te merken als het oprichten of veranderen van een inrichting waarvoor een vergunning krachtens artikel 8.1 van de Wm is vereist, wordt de bouwvergunning aangehouden tot op de aanvraag voor de milieuvergunning is beslist.

4.4

Bouwvergunningverlening door gemeente Barendrecht

De Tweede Heinenoordtunnel is voor het verlenen van de bouwvergunning in twee gelijke delen tussen de gemeente Barendrecht en Binnenmaas verdeeld (zie ook 3.2.1 in deelrapport 8). In het geldende bestemmingsplan van de gemeente Barendrecht is niet voorzien in de bouw van de tunnel, derhalve is de tunnel in strijd met het bestemmingsplan dat ter plaatse de bestemming 9-19

verkeer- en waterkeringfunctie heeft. In verband daarmee is er op grond van art. 19 WRO geanticipeerd en op grond van art. 50 lid 5 van de Ww de bouwvergunningaanvraag aangehouden. De verklaring van geen bezwaar is door Gedeputeerde Staten van Zuid-Holland afgegeven. De gemeente Barendrecht heeft bij de beoordeling van de bouwtekeningen op brandveiligheid gebruik gemaakt van de expertise van de Tunnelwerkgroep. Dit is een gemeentelijk samenwerkingsverband en heeft tot taak de tunnels die in Nederland gebouwd worden op brandveiligheid te beoordelen. Aan de vergunning zijn vijf standaard voorwaarden verbonden, die betrekking hebben op de Bouwverordening en het Bouwbesluit.

4.5

Bouwvergunningverlening door gemeente Binnenmaas

Evenals in de gemeente Barendrecht was ook in de gemeente Binnemaas de tunnel in strijd met het bestemmingsplan. In de gemeente Binnenmaas heeft men zich beperkt tot een zeer globale toetsing van de bouwplannen. Men is van de veronderstelling uitgegaan dat Rijkswaterstaat wel wist wat zij deden, zodat een zelfstandige toetsing overbodig was. Aan de bouwvergunning zijn dan ook geen voorschriften verbonden.

4.6

Conclusies

Hoewel de bestaande regelgeving op het gebied van de ruimtelijke ordening er niet expliciet in voorziet, heeft de eerste boortunnel in Nederland geen juridische problemen opgeleverd. De bestaande regelgeving bleek afdoende om de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel mogelijk te maken. Uit de bouwvergunningenpraktijk van de Tweede Heinenoordtunnel kan echter niet de conclusie worden getrokken dat het Bouwbesluit geen knelpunten bevat ten aanzien van het ondergronds bouwen; daarvoor is de gemeentelijke toetsing te summier geweest. Bij veel gemeenten lijkt de kennis afwezig om de wat ingewikkelder waterstaatswerken bouwkundig te toetsen aan het Bouwbesluit. Nader onderzoek naar de vraag of het Bouwbesluit knelpunten voor ondergronds bouwen bevat lijkt nodig. Daarnaast verdient het aanbeveling om alle Rijkswaterstaatsinfrastructuur vrij te stellen van bouwkundige toetsing door gemeenten bij bouwvergunningverlening door de Rijkswaterstaatsinfrastructuur op te nemen in het Besluit meldingplichtige bouwwerken. Gemeentelijke toetsing van Rijkswaterstaatsbouwplannen zal zich dan slechts uitstrekken over planologie en welstand. Opvallend was de hoogte van de leges die in Barendrecht betaald moest worden voor de bouwvergunning. Het betrof hier drie keer het bedrag dat aan de gemeente Binnenmaas betaald moest worden. (resp. f 1.148.363,50 en f 304.441). De legesproblematiek is geen onbekend fenomeen bij de Rijkswaterstaat. In het verleden is Rijkswaterstaat vele malen geconfronteerd met excessieve legesheffing die kan onstaan doordat gemeenten de hoogte van de leges slechts berekenen aan de hand van een percentage van de bouwsom. Vooral wanneer de toetsing van een bouwvergunningaanvraag zich beperkt tot het stempelen van de door Rijkswaterstaat aangeleverde bouwtekeningen, ontstaat een wanverhouding tussen het bedrag dat aan leges geheven wordt en de inspanningen die een gemeente moet verrichten om de bouwvergunning af te geven. Gelet op de bedragen die de komende jaren geïnvesteerd gaan worden in infrastructuur en het feit dat tracés van tunnels over het grondgebied van een aantal gemeenten kunnen lopen is nadere actie op dit punt noodzakelijk.

9-20

5.

KLASSIEKE WATERSTAATWETGEVING

5.1

Inleiding

Onder de klassieke waterstaatwetgeving vallen onder meer de Waterstaatswet 1900, de Waterschapswet, de Rivierenwet en de Wet beheer rijkswaterstaatswerken. Enkele, zoals de Gww en de Wvo, zijn reeds aan de orde gekomen in het hoofdstuk over het milieurecht. Van belang voor dit project zijn met name de Rivierenwet (Rw) en de Wet beheer rijkswaterstaatswerken (Wbr).

5.2

Rivierenwet

Doel van de wet is het verzekeren van de goede staat van de rivieren en stromen zoals die genoemd worden in artikel Ivan de wet. Hieronder valt naast de zorg voor de geregelde afvoer van water en ijs, ook de belangen van de scheepvaart bij goed onderhouden, doorgaande vaargeulen. In de wet wordt onderscheid gemaakt tussen werkzaamheden in het zomerbed en in het winterbed. Volgens artikel 4 van de Rw is het naast het verbod in het zomerbed enig werk te maken eveneens verboden grond, baggerspecie, puin of andere zinkende stoffen te storten, één en ander behoudens vergunning door de Minister van Verkeer en Waterstaat.

5.2.1

Rivierenwetvergunning Tweede Heinenoordtunnel

Ter bescherming van de bodem van de Oude Maas is een bodembescherming (wilgenmatten) in de rivier aangelegd. Deze bodembescherming is nodig ter bescherming van de gronddekking boven de tunnel. Deze gronddekking is noodzakelijk om het opdrijven van de tunnel te voorkomen en de kans op een "blow-out" te verminderen. Voor de aanleg van deze bodembescherming is geen rivierenwetvergunning aangevraagd. Deze is echter op grond van artikel 4 lid 1, onder a van de Rw wel noodzakelijk. Vergunning eigen dienst In het arrest van 21 juni 1974. Liet de Hoge Raad zich uit over de noodzaakvan een vergunning eigen dienst voor een werk van Rijkswaterstaat. Het betrof hier de bouw van een brug over de Waal bij Ewijk. Krachtens dit anest had, nu niet bleek dat er een uitdrukkelijk dan wel stilzwijgend verleende vergunning aanwezig was, de minister zichzelf moeten afvragen, of in het geval een ander dan de Staat de betreffende brug had aangelegd een vergunning was verleend. Aangezien er geen uniform toepassingsbeleid ten aanzien van de vergunning eigen dienst bij de Rijkswaterstaat is, dient het Hoofdkantoor zich de vraag te stellen of het nodig is, mede gelet op de Algemene wet bestuursrecht, om een beleid te formuleren op dit gebied. Allereerst zal de vraag beantwoord moeten worden of het überhaupt noodzakelijk wordt geacht dat activiteiten van Rijkswaterstaat op het terrein van de rivieren wet een door Rijkswaterstaat zelf afgegeven vergunning krachtens deze wet behoeven. Uit het oogpunt van rechtsbescherming lijkt deze vraag voorhands bevestigend beantwoord te moeten worden. Enige toetsing aan het door de Rw beschermde belang heeft wel plaatsgevonden doordat toestemming aan de Dienstkring Oude Maas is gevraagd om de bodembedekking op de rivierbodem van de Oude Maas aan te brengen. Het hoofd van de dienstkring Oude Maas heeft 9-21

deze toestemming per brief verleend onder de voorwaarde dat de bodembescherming van NAP-1 0.50 m niet mag overschrijden. 5.3

het niveau

Wet beheer Rijkswaterstaatswerken

Op 1 januari 1997 is de Wet beheer Rijkswaterstaatswerken (Wbr) in werking getreden. Met deze wet is de Wet van 1891 vervallen. Doel en strekking van de wet is gelijk aan die van 1891, namelijk het stellen van regels ter verzekering van het doelmatig en veilig gebruik van waterstaatswerken in het beheer bij het Rijk. Het centrale reguleringsinstrument is de vergunning. Volgens artikel 2 Wbr is het verboden zonder vergunning van de minister van Verkeer en Waterstaat gebruik te maken van een waterstaatswerk anders dan waartoe het werk bestemd is. Weigering, wijziging of intrekking van een vergunning kan slechts geschieden ter bescherming van waterstaatswerken en ter verzekering van het doelmatig en veilig gebruik van die werken aldus artikel 3 Wbr. Ten aanzien van handelingen of andere gedragingen in het zomer- of winterbed van rivieren en stromen is de Wbr niet van toepassing. Op dergelijke werkzaamheden is de Rw van toepassing. Een nieuw element is dat de wet de mogelijkheid biedt om leges te heffen. In het algemeen zal het daarbij gaan om vaste kosten voor beoordeling van de vergunningaanvraag en het opstellen van de vergunning. 5.4

Vergunning

Wet beheer Rijkswaterstaatwerken

en de Tweede Heinenoordtunnel

Op grond van art. 2, lid 1 onder a dan wel b, had een Wbr-vergunning aangevraagd moeten worden voor de aanleg en het behouden van de Tweede Heinenoordtunnel onder de Oude Maas. Volgens art. 2 lid 1 Wbr is het verboden zonder vergunning van de minister van Verkeer en Waterstaat verboden gebruik te maken van een waterstaatswerk anders dan waartoe het is bestemd. Onder a) van dit artikel is het verbod, behoudens vergunning, opgenomen om onder een Rijkswaterstaatwerk werken te maken. Onder b) van dit artikel is het verbod, behoudens vergunning, opgenomen om onder een Rijkswaterstaatswerk vaste stoffen of voorwerpen te plaatsen of neer te leggen, of deze te laten staan of liggen. De Wet van 1891 kende overigens geen vergunningplicht voor het aanleggen en het behouden van werken onder een rivier.'

mr J.H.A. Teulings wees op artikel 87 van het voormalige Algemeen Reglement voor rivieren en rijkskanalen op grond waarvan het aanleggen en het behouden van een werk onder een kanaal wel vergunningsplichtig was.

9-22

6.

OVERIGE VERGUNNINGENEN ONTHEFFINGEN

6.1

Inleiding

Behalve de in het vorige hoofdstuk besproken vergunningen zijn er nog meer vergunningen en ontheffingen die van belang zijn voor de realisering van het project. Hieronder volgt een korte bespreking.

6.2

Waterschap IJsselmonde

Door het Waterschap IJsselmonde is er ontheffing van hun keur verleend ter realisatie van de Tweede Heinenoordtunnel. Criteria die hierbij een rol hebben gespeeld zijn: de tijdelijke aard van de werkzaamheden; het feit dat door de werkzaamheden de stabiliteit en afwatering van de primaire waterkering "de Achterzeedijk" niet in gevaar komt.

6.3

Waterschap De Grote Waard

Evenals in het bovenstaande geval heeft het waterschap vergunning verleend voor het doen van een ingraving in de Zomerlandsedijk en het uitvoeren van werken ten behoeve van de Tweede Heinenoordtunnel. Bij de vergunning zijn standaardvoorwaarden opgenomen over de uitvoering van het werk.

6.4

Gemeente Barendrecht; werkterreinvergunning

De gemeente Barendrecht heeft voor het terrein van de bouwplaats Noord een werkterreinvergunning verleend voor het plaatsen van diverse keten, reclameborden e.d. ten behoeve van de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel. Aan de vergunning is een aantal voorwaarden gekoppeld betreffende de aansluiting op het gemeente-riool, gebruik van afvalcontainers en andere huishoudelijke zaken.

6.5

Gemeente Barendrecht; vergunning brandveilig gebruik

Op de bouwplaats Noord te Barendrecht is een bezoekerscentrum gevestigd ten behoeve waarvan een vergunning brandveilig gebruik is aangevraagd. Deze is verleend op grond van artikel 8 lid 2, sub a Woningwet, juncto artikel 6.1.1. van de Bouwverordening. De eisen behorende bij de vergunning zijn opgenomen in de bijlage "Gebruikseisen voor Bouwwerken" opgesteld door de afdeling bouwen en milieu van de gemeente Barendrecht.

6.6

Dienstkring Rhoon; verkeersbesluit

In het belang van de verkeersveiligheid was het noodzakelijk de oostelijke- en westelijke parallelweg van de Rijksweg 29 (A29), gelegen in de gemeente Barendrecht een beperkte bestemming te geven in verband met de werkzaamheden ten behoeve van de Tweede Heinenoordtunnel. In het belang van de reeds genoemde verkeersveiligheid konden motorvoertuigen, alleen van de oostelijke parallelweg gebruik maken.

9-23

6.7

Gemeente Binnenmaas; melding werkterrein Zuid

Toestemming van de gemeente Binnenmaas voor het tijdelijk plaatsen van een aantal keten en de inrichting van het terrein totdat de werkzaamheden aan de tunnel zijn beëindigd.

6.8

Gemeente Binnenmaas; sloopvergunning

Op basis van het bepaalde in artikel 8.1 van de Model-Bouwverordening van de gemeente Binnenmaas is het verboden zonder vergunning een bouwwerk, standplaats of woonwagen te slopen, tenzij naar redelijke schatting de vrijkomende hoeveelheid sloopafval niet meer dan 10 m3 zal bedragen. Aan de sloopvergunning kunnen voorwaarden worden verbonden over het afvoeren van het sloopafval naar een daartoe bestemde verwerkingsinrichting. Voor het slopen van een aantal opstallen op de bouwplaats verleend. Aan deze vergunning zijn geen voorwaarden gesteld.

9-24

Zuid is een sloopvergunning

7.

AANNEMINGSRECHT TWEEDE HEINENOORDTUNNEL

7.1

Inleiding

In 1988 heeft de voormalige directie Sluizen & Stuwen (opgegaan in de Bouwdienst) voor het uitvoeren van studies naar vier verschillende tunneltechnieken voor de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel vier aannemerscombinaties geselecteerd. In 1989 zijn studieopdrachten verleend voor respectievelijk een segmententunnel, een stalen tunnel, een schuif tunnel en een boortunnel. In de overeenkomsten was bepaald dat er gevraagd kon worden om een prijsaanbieding te doen voor de uitgewerkte variant en een alternatief naar keuze. In 1990 is aan de verschillende aannemerscombinaties gevraagd om een aanbieding te doen voor detaillering, bouwen begeleiding van de bouw voor de door de desbetreffende combinatie ontworpen tunnelvariant. Desgewenst kon een alternatief worden aangeboden. Een "traditionele" zinktunnel werd door alle aannemerscombinaties in mei 1990 als goedkoopste alternatief aangeboden, hoewel deze aanbiedingen nog verboven de raming zaten. Daarom werd het project, mede vanwege de beperkte budgettaire mogelijkheden binnen het Rijkswegenfonds, in april 1991 voorlopig stopgezet. In maart 1993 verzoekt RWS Zuid-Holland aan de Bouwdienst RWS om onderzoek te doen naar de mogelijkheid om de Tweede Heinenoordtunnel als "plankbestek" voor te bereiden en onderzoek te doen naar de mogelijkheden om de Tweede Heinenoordtunnel als een proefboortunnelproject uit te voeren. De Bouwdienst is toen in overleg getreden met twee aannemerscombinaties die in 1990 aanbiedingen voor de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel hadden gedaan. Het betrof de aannemerscombinatie die het goedkoopste alternatief had aangeboden en de aannemerscombinatie die een aanbieding voor de boortunnel had gedaan. De combinaties hebben zich verenigd in de Tunnel Combinatie Heinenoord (TCH). Het ministerie van Verkeer en Waterstaat besloot in november 1993 om twee praktijkproeven met boortunnels uit te laten voeren. Een van deze praktijkproeven is de Tweede Heinenoordtunnel. Eveneens in november 1993 sloot de Bouwdienst met TCH een engineeringsovereenkomst voor het maken van een boortunnelontwerp op voorontwerpniveau. Deze overeenkomst strekte ertoe om een tweetal varianten (de eerste variant betrof een tunnelbuis voor alle verkeer in twee richtingen en de tweede variant betrof twee tunnelbuizen met in elke buis al het verkeer in een rijrichting) nader uit te werken. Een derde variant (een tunnelbuis voor het landbouwverkeer in twee richtingen en een tunnelbuis voor het andere langzaamverkeer in twee richtingen) werd slechts summier uitgewerkt. Met de Tunnel Combinatie Heinenoord werd een engineeringsovereenkomst gesloten om ook de derde variant tot voorontwerpniveau uit te werken. Deze derde variant werd de voorkeursvariant die door middel van een engineeringsovereenkomst (BDD 2187) werd uitgewerkt tot besteksniveau. Vervolgens werd met de TCH een uitvoeringsovereenkomst (BDD 2539) ter realisatie van het ontwerp gesloten. De Bouwdienst sloot een aparte overeenkomst met betrekking tot de restwaarde van de tunnelboormachine na voltooing van de Tweede Heinenoortunnel. De engineeringsovereenkomst BDD 2187 is het "design" gedeelte van het "design and build" contract dat RWS voor de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel heeft gesloten. De uitvoeringsovereenkomst BDD 2539 9-25

is het "build" gedeelte hiervan. In dit hoofdstuk worden slechts deze twee overeenkomsten besproken. 7.2

Design and build-contracten

Elk bouwproces, of het nou het aanbrengen van een dakkapel is of het aanleggen van een tunnel onder de Westerschelde, doorloopt noodzakelijkerwijs een aantal fasen. Ieder bouwproces begint met het voornemen om een bouwwerk tot stand te brengen, waarna in de volgende fase een programma van eisen wordt opgesteld waaraan het tot stand te brengen bouwwerk moet voldoen. In de daaropvolgende fasen wordt dit programma van eisen uitgewerkt tot een voorlopig ontwerp en een definitief ontwerp. Wanneer het definitief ontwerp tot besteksniveau gedetailleerd is, kan het werk in de uitvoeringsfase komen. De laatste fase van het bouwproces is de beheer- en onderhoudsfase. Voor het ontwerp en de uitvoering van de Tweede Heinenoordtunnel werd gebruik gemaakt van een "design and build"-contract. Wat de precieze juridische betekenis van de woorden "design and build" is, is niet met zekerheid te zeggen omdat over de juridische betekenis van deze woorden in de juridische literatuur en in de bouwpraktijk geen overeenstemming heerst. Design and build wordt in de bouwrechtliteratuur en de bouwpraktijk aangeduid als een modern bouwprocesmodel. Een "design and build"- contract, ofwel design and construct, is één van de moderne bouwcontractvormen naast het turnkey-contract, het management-contract en het general-contracting- contract. Waar de precieze afbakening tussen de verschillende contractsvormen ligt is niet met zekerheid te zeggen. Ieder bouwproces, of dat nu traditioneel of met behulp van een "modem" bouwcontract wordt uitgevoerd, moet de hierboven beschreven fasen doorlopen. In zijn dissertatie Samenwerkingsvormen in de bouw [8] onderscheidt Van den Berg, in navolging van Hendriks, vijf verschillende functies: het nemen van het initiatief om het bouwwerk tot stand te brengen; het beschikbaar stellen van de grond waarop het bouwwerk kan worden opgericht; het beschikbaar stellen van de voor de realisatie benodigde financiële middelen; het maken van een ontwerp voor de bouw; het uitvoeren van het ontwerp. Aan deze vijf genoemde bouwprocesfuncties kan een zesde worden toegevoegd: het er voor zorgen dat voor de realisatie van het werk de daarvoor benodigde publiekrechtelijke procedures worden doorlopen en de voor de realisatie van het werk benodigde vergunningen en toestemmingen van overheidswege worden verkregen. Deze zesde bouwprocesfunctie is in de loop der tijden voor Rijkswaterstaat de allerbelangrijkste geworden. Met name de verschillende publiekrechtelijke besluitvormingsprocedures zorgen er in de praktijk voor dat de uitvoering van werken vertraagd wordt, daar waar Rijkswaterstaat uitstekend in staat is om het werk daadwerkelijk te realiseren. Afhankelijk van de mate waarin een bouwparticipant een of meerdere functies vervult, verschillen de verschillende bouwprocesmodellen van elkaar. In het traditionele model neemt de opdrachtgever het initiatief en verzorgt de publiekrechtelijke inkadering, de architect tekent het ontwerp, dat slechts door de aannemer behoeft te worden uitgevoerd. Bij het design & build model worden ontwerp en uitvoering van het werk door een contractspartij verzorgd. Het begrip "design and build" wordt hier opgevat als het bouwprocesmodel waarbij de opdrachtgever aan 9-26

één enkele partij de opdracht geeft om zowel het ontwerp van het werk als de uitvoering van het werk te verzorgen. Er zijn verschillende motieven denkbaar waarom een opdrachtgever een design and build contract wil afsluiten. De opdrachtgever wil bijvoorbeeld slechts met één enkele contractspartij te maken hebben, of hij denkt tijds winst te kunnen behalen en kosten te besparen door de aannemer het ontwerp te laten verzorgen. De aannemer kan dan met zijn uitvoeringskennis naar het ontwerp kijken, wat mogelijk leidt tot een ontwerp dat uitvoeringsvriendelijk is. Een derde motief voor een opdrachtgever kan zijn dat hij zelf over te weinig kennis of capaciteit beschikt om de ontwerpfunctie te vervullen. Een vierde, en een niet onbelangrijk motief voor de opdrachtgever, kan de wens zijn om verlost te worden van ingewikkelde aansprakelijkheidskwesties. In het traditionele model heeft de opdrachtgever voor het ontwerp en de uitvoering van het werk te maken met ten minste twee contractspartijen, zodat ingeval van gebreken aan het werk beide contractspartijen wat betreft de aansprakelijkheid naar elkaar kunnen wijzen. Bij een design and build contract is er in principe geen twijfel over de voor het gebrek aansprakelijke partij. Nadelen van de integratie van de ontwerp- met de uitvoeringsfunctie zijn mogelijk: geen controle meer van opdrachtgever op het ontwerpen uitvoeringsproces wat ertoe kan leiden dat het werk bij oplevering niet aan de verwachtingen van de opdrachtgever voldoet; door te contractreren in een vroeg stadium van het bouwproces valt de prijsconcurrentie in de uitvoeringsfase van het bouwproces weg. 7.2.1 Aansprakelijkheid opdrachtgever Om beide nadelen te ondervangen zijn verschillende mechanismen en controle-instrumenten denkbaar, wat er toe leidt dat de opdrachtgever zich, toch in het bouwproces gaat mengen. Dit "mengen" kan bestaan uit het tussentijds inspecteren, beoordelen of zelfs goedkeuren van door de aannemer geleverde resultaten, of het nader financieel waarderen van door de aannemer geleverde prestaties. Een van de grondbeginselen van het bouwrecht is dat men aansprakelijk is voor de keuzes die men maakt en de invloed die men heeft in een bouwproces. Dit leidt ertoe dat een opdrachtgever die zich mengt in een design and build-bouwproces toch in een zekere mate verantwoordelijkheid gaat dragen. Dit ondanks het feit dat het ontwerp en de uitvoering van het werk de integrale verantwoordelijkheid van de opdrachtnemer zijn. Daarnaast gaan verschillende bouwrechtjuristen ervan uit dat op de opdrachtgever een waarschuwingsplicht rust als hij constateert dat de aannemer fouten maakt. Deze waarschuwingsplicht leidt ertoe, op straffe van een geheel of gedeeltelijk verval van rechten, dat de opdrachtgever verplicht is om de aannemer te corrigeren als deze fouten maakt of dreigt te begaan. Overigens worden in moderne bouwcontracten vaak zogenaamde "disclaimers" opgenomen die ertoe moeten leiden dat de invloed van de opdrachtgever op een modem bouwproces zich niet vertaalt in een medeaansprakelijkheid. Zo'n disclaimer is in feite een exoneratie- of vrijwaringsclausule; de rechtspraak hierover exononeratieclausules laat zien dat een beroep daarop niet altijd door de rechter wordt gehonoreerd. In dit verband wordt erop gewezen dat de Raad van Arbitrage voor de bouwbedrijven al enige keren mede-aansprakelijkheid van een turnkey-opdrachtgever voor gebreken in een bouwwerk heeft aangenomen ondanks het feit dat in de desbetreffende bouwcontracten uitdrukkelijk was bepaald dat de invloed van de opdrachtgever op het bouwproces de aansprakelijkheid van de turnkey-aannemer onverlet liet.

9-27

In Nederland zijn er geen standaardcontracten voor design and build, zodat in de praktijk vaak voor het design gedeelte de gebruikelijke standaardvoorwaarden voor ontwerpactiviteiten van toepassing verklaard worden en voor het uitvoeringsgedeelte van de daarvoor gebruikelijke voorwaarden. Daarbij rijst de vraag of hierdoor geen afbreuk wordt gedaan aan het integrale karakter van de door de aannemer te leveren prestatie. Deze vraag klemt temeer daar de omvang van de ontwerpaansprakelijkheid op grond van de standaardvoorwaarden aanmerkelijk kan verschillen van de uitvoeringsaansprakelijkheid [9]. Voor de gevaren voor de opdrachtgever van het zonder meer van toepassing verklaren van de standaard ontwerpen uitvoeringsvoorwaarden moderne bouwcontracten zie [9].

7.3

Design and build voor de Heinenoordtunnel

7.3.1

Design contract

Het contract BDD-2187 dat de Bouwdienst met de Tunnelcombinatie Heinenoord heeft gesloten bevat het "design" gedeelte van het "design and build"contract. De werkzaamheden die de combinatie werden opgedragen waren: het opstellen van een nota definitief ontwerp en de bijbehorende civieltechnische gegevens en de weer daarbij behorende tekeningen en berekeningen; het opstellen van een uitvoeringsnota; het opstellen van een ontwerpnota tunnel boormachine; het maken van bestektekeningen; het opstellen van een bestek voor het elektro-mechanische gedeelte van de tunnel. Uitgangspunt voor deze werkzaamheden waren diverse gegevens die door de Bouwdienst aan de aannemer ter beschikking waren gesteld. Het ontwerp van de boortunnel diende onder andere te voldoen aan het programma van eisen en randvoorwaarden, diverse grondmechanische onderzoeken, een milieu-onderzoek, rekenregels voor geboorde tunnels enz. Inrichting werkzaamheden De Bouwdienst heeft voor de ontwerpwerkzaamheden een "projectbegeleider" benoemd die toezicht hield op de naleving van de overeenkomst. De overeenkomst bepaalde dat de aannemer een tijdschema diende op te stellen dat de goedkeuring behoefde van de projectbegeleider. De aannemer was verplicht om de ontwerpwerkzaamheden volgens een kwaliteitssysteem uit te voeren en hij moest daartoe een kwaliteitsplan opstellen. Ook dit behoefde goedkeuring van de projectbegeleider. De producten die de aannemer aanleverde behoefden in sommige gevallen acceptatie door de projectbegeleider voordat de aannemer verder mocht met de hem opgedragen werkzaamheden. De overeenkomst voorzag in een procedure voor niet-acceptatie van de geleverde producten. Om de voortgang van het project te kunnen peilen diende de aannemer iedere twee weken een voortgangsrapport op te stellen. Contractsvoorwaarden Op het contract is de "Regeling van de verhouding tussen opdrachtgever en adviserend ingenieursbureau 1987" (RVOI) van toepassing verklaard. In het contract is op een aantal punten afgeweken van de RVOI. Zo is bijvoorbeeld bepaald dat de resultaten van de werkzaamheden, met inbegrip van alle rechten, eigendom werden van de Bouwdienst. De RVOI wordt veelvuldig van toepassing verklaard op contracten voor ontwerpwerkzaamheden. De RVOI kent een aantal exoneratieclausules die de aansprakelijkheid voor ontwerpfouten sterk beperken. De aansprakelijkheid voor ontwerpfouten is beperkt in tijd, in geld en in de aard 9-28

van de fout. Geschillen voortvloeiende uit toepassing van de RVOI worden door middel van arbitrage beslecht door de Commissie van Geschillen van het Koninklijk Instituut van Ingenieurs. Aansprakelijkheid ingenieursbureau in tijd beperkt In het Burgerlijk Wetboek (BW) is het uitgangspunt dat een vordering na twintig jaar verjaart. Met andere woorden door het verloop van twintig jaren na de gebeurtenis waardoor een vordering is ontstaan kan bij de rechter geen nakoming van de verbintenis worden gevorderd. Deze bepaling is niet van dwingend recht, zodat het partijen vrij staat om van dit uitgangspunt af te wijken. Dit laatste is precies wat er gebeurt als de RVOI op een overeenkomst van toepassing wordt verklaard. Artikel 16 lid 8 van de RVOI bepaalt namelijk dat "de bevoegheid van de opdrachtgever om zich tegenover het ingenieursbureau op een tekortkoming van het ingenieursbureau te beroepen, vervalt indien de opdrachtgever niet binnen bekwame tijd nadat hij de tekortkoming heeft ontdekt of redelijkerwijze had moeten ontdekken, schriftelijk en met redenen omkleed bij het ingenieursbureau terzake heeft geprotesteerd". Wat precies onder "bekwame tijd" moet worden verstaan kan niet goed aangegeven worden maar de bevoegdheid om te reclameren vervalt in ieder geval vijf jaar na beëindiging van de opdracht of voltooing van het werk waarop de opdracht betrekking had. Alsof deze aansprakelijkheidsbeperking nog niet voldoende is, geldt op grond van de RVOlook nog eens dat het vorderingsrecht van de opdrachtgever vervalt als niet binnen twee jaar na het reclameren bij het ingenieursbureau een rechtsvordering is ingesteld bij het arbitrageinstituut dat bevoegd is om te oordelen over RVOIgeschillen: de Commissie van Geschillen van het KIvI. Ingenieursbureau alleen aansprakelijk voor bepaalde fouten Een ingenieursbureau is alleen aansprakelijk als het bij de uitvoering van de opdracht tekortschiet op een wijze die men een goed en normaal zorgvuldig handelend ingenieursbureau kan verwijten. Wat een goed en normaal zorgvuldig handelend ingenieursbureau is, kan eigenlijk alleen door vakgenoten vastgesteld worden. Deze bepaling zorgt er voor dat het ingenieursbureau in het algemeen niet aansprakelijk is voor ontwikkelingsrisico's en niet voor gebreken die achteraf gezien voorkomen hadden kunnen worden maar veroorzaakt werden door fouten die vergelijkbare ingenieursbureaus ook plachten te maken. Dit leidt ertoe dat fouten die inherent waren aan "de stand der techniek" of aan de onbekendheid met een nieuwe techniek niet voor rekening van het ingenieursbureau komen. Aansprakelijkheid ingenieursbureau in geld gelimiteerd Het ingenieursbureau is alleen aansprakelijk voor de kosten van de aanpassing van het ontwerp, de kosten van het herstel van de gebreken en de kosten die een ander dan de opdrachtgever heeft moeten maken vanwege het gebrek. Het ingenieursbureau is niet aansprakelijk voor "gevolgschade". Het bedrag dat het ingenieursbureau aan de opdrachtgever maximaal dient te betalen is op grond van artikel 16 lid 3 RVOI gelimiteerd tot het bedrag dat de opdrachtgever voor de uitvoering van de opdracht aan het ingenieursbureau heeft betaald. Dit bedrag kan echter nooit meer dan ft. 1.500.000,-- bedragen. Bij werkzaamheden die de totstandkoming van een object tot doel hebben, bijvoorbeeld de Tweede Heinenoordtunnel, geldt dat als het ingenieursbureau minder dan fl. 150.000,-- aan de opdracht verdiend heeft, het ingenieursbureau toch gehouden kan zijn om de opdrachtgever de gehele schade te vergoeden. Dit echter weer met een maximum van ft. 150.000,--.

9-29

Bij opdrachten die betrekking hebben op ingenieursbureau niet aansprakelijk voor schade gedekt zou zijn en wel aansprakelijk, met aansprakelijkheidsbeperkingen, voor schade die gedekt zou zijn.

de totstandkoming van een object is het die onder een gebruikelijke CAR-verzekering inachtneming van de hierboven beschreven niet onder een gebruikelijke CAR-verzekering

Het bovenstaande leidt er toe dat de aansprakelijkheid van een ingenieursbureau op grond van de RVO! beperkt is tot het honorarium met een maximum van f1. 1.500.000. in die gevallen waarin de schade niet gedekt is op grond van een CAR-verzekering. Voor het werk behoeft overigens niet daadwerkelijk een CAR-verzekering afgesloten te zijn. Om zich op deze aansprakelijkheidsbeperking te kunnen beroepen is het voldoende dat het ingenieursbureau de opdrachtgever heeft gewezen op de mogelijkheid om een CAR-verzekering af te sluiten. Conclusie Het design gedeelte van het design and build contract roept een aantal (juridische) vragen op: in hoeverre is er mede-aansprakelijkheid van RWS ontstaan voor de deugdelijkheid van het vervaardigde ontwerp door het toetsen van de ontwerpprestaties en het ter beschikking stellen van de nodige basisgegevens?; is de aansprakelijkheidslimiet van de RVO! wel in overeenstemming met de omvang van het werk? Op deze vragen wordt in 7.3.3 nader ingegaan. 7.3.2 Het build contract Overeenkomst BDD-2539 is het "build" gedeelte van het "design and build" contract voor de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel. De Tunnelcombinatie Heinenoord die ook het design van de tweede Heinenoordtunnel verzorgde, mocht het "build" gedeelte uitvoeren. De Tunnelcombinatie Heinenoord verbond zich tot het bouwen van de Tweede Heinenoordtunnel conform het op basis van de design-overeenkomst vervaardigde ontwerp. Het werk bestaat uit: een gesloten boortunnel bestaande uit twee buizen, starten ontvangstschachten, twee toeritten, een bodembescherming in de Oude Maas, technische installaties ten behoeve van de uitrusting en de bediening van de tunnel en diverse bouwkundige onderdelen. Inrichting werkzaamheden De aannemer diende een tijdschema en een gedetailleerd werkplan te verschaffen. Hierin moesten worden aangegeven de volgorde van de werkzaamheden en de tijdvakken waarin deze worden uitgevoerd, het in te zetten materieel, de wijze waarop en de hulpmiddelen waarmee de verschillende werkonderdelen zouden worden uitgevoerd. Het werkplan bestond uit verschillende deelplannen voor grondwerk, bemalingswerkzaamheden, paalfunderingen, lasplannen, onderwaterbetonconstructies e.d.. De Bouwdienst diende de verschillende werkplannen goed te keuren. De door de aannemer verwerkte bouwstoffen moesten in principe van een kwaliteitsverklaring zijn voorzien. Bij het ontbreken hiervan moest de bouwstof voor verwerking door de directie worden gekeurd. De aannemer is verplicht om het werk uit te (laten) voeren volgens een kwaliteitssysteem dat voldoet aan de eisen van NEN-ISO-9001. Het door de aannemer te hanteren kwaliteitssysteem "moet zodanig doeltreffend functioneren dat de werkzaamheden beheerst worden uitgevoerd en uitsluitend producten aan de directie ter acceptatie worden aangeboden, waarvan is vastgesteld dat zij aan de in het bestek gestelde eisen voldoen. ". Het kwaliteitssysteem diende neergelegd te worden in een kwaliteitsplan. Dit kwaliteitsplan diende door de directie te worden geaccepteerd. 9-30

De aannemer moet de directie steeds in staat stellen te (laten) onderzoeken of de kwaliteitsborging plaatsvindt in overeenstemming met de gestelde eisen en het kwaliteitsplan. Een dergelijk onderzoek kan altijd en overal plaatsvinden. Contractsvoorwaarden Op de overeenkomst BDD-2539 is de DAV 1989 van toepassing verklaard, voorzover deze niet afwijkt van de overeenkomst BDD-2539 en de daarbij behorende bijlagen. De DAV zijn standaardvoorwaarden die meestal toegepast worden als er gebouwd wordt volgens het traditionele model. Geschillen die uit de toepassing van de DAV voortvloeien worden door de Raad van Arbitrage voor de Bouwbedrijven in Nederland door arbitrage beslecht. De DAV bevat een risicoverdeling tussen opdrachtgever en aannemer voor de uit het bouwen voortvloeiende risico's. In het onderstaande worden de belangrijkste aspecten van deze risicoverdeling behandeld. De opdrachtgever is er voor verantwoordelijk dat de aannemer tijdig over het werkterrein kan beschikken en dat de vergunningen zijn verkregen. De belangrijkste verantwoordelijkheid van de opdrachtgever is in par. 5 lid 2 DAV neergelegd. Op grond van deze bepaling is de opdrachtgever verantwoordelijk voor de door of namens hem voorgeschreven constructies en werkwijzen. In het geval van de Tweede Heinenoordtunnel betekent dit dat RWS dient in te staan voor de deugdelijkheid van het door de aannemer gemaakte ontwerp. Eveneens is de opdrachtgever verantwoordelijk voor de geschiktheid van de door hem voorgeschreven bouwstoffen voor het doel waarvoor zij gebruikt worden. De aannemer is, kort gezegd, gehouden om het werk conform de overeenkomst deugdelijk en op tijd uit te voeren en daarbij de orders en aanwijzingen van de opdrachtgever of diens directie op te volgen. Bij de verantwoordelijkheid voor de deugdelijke uitvoering van het werk moet onderscheid gemaakt worden in aansprakelijkheid voor en na de oplevering. Voor de oplevering van het werk is het werk voor rekening en risico van de aannemer en moet deze "onvoldoend" werk voor eigen rekening herstellen, tenzij dit het gevolg is van een omstandigheid die voor rekening of risico van de opdrachtgever komt. Na de oplevering is het werk in principe voor rekening en risico van de opdrachtgever, tenzij het werk een ernstig gebrek vertoont (art. 7A: 1645 BW) of een verborgen gebrek bevat. In deze twee gevallen is de aannemer na de oplevering aansprakelijk. Volgens de DAV is er sprake van een verborgen gebrek als "ondanks nauwlettend toezicht" zijdens de opdrachtgever tijdens de uitvoering en de oplevering van het werk het gebrek redelijkerwijs niet door de directie onderkend had kunnen worden. De aannemer is voor de verborgen gebreken vijf jaar na oplevering aansprakelijk. Voor de ernstige gebreken, een geheel of gedeeltelijk teniet gaan van het werk, de zogenaamde art. 7A: 1645 BW gevallen, is de aannemer gedurende tien of twintig jaar na oplevering aansprakelijk, in de rechtspraak wordt genoemd artikel verschillend geïnterpreteeerd. De DAV bevatten geen aansprakelijkheidslimiet in geld zoals de RVOI. Bonus/malusregeling In het contract voor de Tweede Heinenoordtunnel is een aantal bijzondere, van de DAV afwijkende bepalingen opgenomen wat betreft de aansprakelijkheid van de aannemer. Daar waar de DAV de mogelijkheid kent om een aannemer een korting op te leggen als deze het werk niet op tijd oplevert, is in de overeenkomst een bonus/malus-regeling met betrekking tot de zuivere boorproductietijd opgenomen. De aannemer krijgt een bonus als de zuivere boorproductietijd 9-31

meer dan 38 weken bedraagt en een malus krijgt hij als de zuivere boorproductietijd minder dan 38 weken bedraagt. Op het eerste gezicht doet deze bonus/malusregeling merkwaardig aan. De aannemer wordt immers beloond als hij langer boort dan de 38 weken die voorzien zijn en hij wordt "gestraft" als hij korter boort dan de 38 weken die zijn uitgetrokken voor het boren. Waarschijnlijk is deze bonus/malusregeling niet bedoeld als een bonus/malusregeling in de ware zin des woords, maar als een risicoverdeling voor de onbekendheid met het boren in zachte bodem. De bepaling kan beschouwd worden als een nadere uitwerking van paragraaf 29 DAV. Wordt er sneller geboord dan voorzien dan zijn de voordelen daarvan voor de opdrachtgever terwijl, als het boren langzamer gaat dan verwacht, de kosten daarvan door de opdrachtgever gedragen worden. Deze bonus/malusregeling maakt overigens naar de letter geen onderscheid in oorzaken van vertraging of versnelling zodat de aannemer, indien hij langzamer boort dan verwacht door omstandigheden die aan hem zijn toe te rekenen en niet aan de bodemgesteldheid, toch aanspraak kan maken op bijbetaling door de opdrachtgever. Dit is in strijd met de geest van de bonus/malusregeling, zodat het beter was geweest om uitdrukkelijk in de bonus/malusregeling te bepalen dat deze regeling slechts betrekking heeft op de risico's die inherent zijn aan het boren en niet ziet op de "gewone" uitvoeringsrisico's van de aannemer. Dat de bonus/malusregeling een soort risicoverdeling is blijkt uit de besteksbepaling over de riscoverdeling voor "de specifieke risico's samenhangende met de boortechniek die bij de realisatie van het werk wordt toegepast", waarin verwezen wordt naar de bonus/malusregeling. Deze bepaling verwijst naar een risicoverdelingstabel waarin de risico's die voortvloeien uit het toepassen van de boortechniek tussen aannemer en opdrachtgever worden verdeeld. Deze risicoverdelingstabel is samengesteld op basis van een risico-analyse. De risico's zijn grofweg als volgt verdeeld: geheel voor rekening van de aannemer; geheel voor rekening van de opdrachtgever; risico's die gezamenlijk door partijen worden gedragen. Met name in deze laatste categorie zijn de in potentie grote risico's opgenomen (instabiliteit boorfront, blow-out, vollopen tunnel e.d.). Deze grote risico's worden als volgt verdeeld: als de schade kleiner is dan ft. 1.000.000,-- dan is ft. 50.000,-- daarvan voor rekening van de aannemer en de resterende schade voor rekening van de opdrachtgever. Bedraagt de schade tussen de 1 en 5 miljoen gulden dan is ft. 100.000,-- voor rekening van de aannemer en het restant voor de opdrachtgever. Als de schade groter is dan 5 miljoen gulden dan komt ft. 250.000,-- daarvan voor rekening van de aannemer en de rest voor rekening van de opdrachtgever. Opmerkelijk is dat deze risicoverdeling geldt voor alle gevallen van schade die zich voordoen en er geen onderscheid wordt gemaakt naar schadeoorzaak.

7.3.3 Het design and build contract nader beschouwd Het "design and build" contract voor de Tweede Heinenoordtunnel valt uiteen in twee contracten, een ontwerpcontract en een uitvoeringscontract. Eigenlijk is er dan ook geen sprake van een echt design and build contract, maar veeleer van een traditioneel bouwcontract waarin de functies ontwerpen en uitvoeren door dezelfde partij worden uitgevoerd. Dit blijkt ook uit het feit dat op het ontwerpcontract de RVOI van toepassing zijn verklaard en op het uitvoeringscontract de DAV. De integratie van de ontwerpen de functie met de uitvoerende functie heeft slechts materieel plaatsgevonden en niet contractueel. In het onderstaande wordt aangegeven waarom deze integratie contractueel niet heeft plaatsgevonden en wordt tevens een

9-32

aantal aandachtspunten genoemd infrastructuele projecten.

die van belang

zijn voor bouwcontracten

voor grote

Ontwerpverantwoordelijkheid opdrachtgever Een van de grote voordelen van een design and build contract is de integratie van de ontwerpverantwoordelijkheid met de uitvoeringsverantwoordelijkheid. De opdrachtgever heeft maar met één partij te maken voor de aanleg van het werk. Het grote voordeel hiervan is dat de opdrachtgever, anders dan in het traditionele model, geen onderscheid behoeft te maken tussen uitvoeringsfouten en ontwerpfouten. In het design and build contract voor de Tweede Heinenoordtunnel is dit geenzins het geval. Op grond van het uitvoeringscontract is de opdrachtgever verantwoordelijk voor de deugdelijkheid van het ontwerp dat door de aannemer is vervaardigd. Op grond van het ontwerpcontract kan de opdrachtgever de aannemer aanspreken op een eventueel ondeugdelijk ontwerp, maar op dat ontwerp zijn de RVOI van toepassing verklaard zodat de ontwerpaansprakelijkheid van de aannemer tot ft. 1.500.000,-- beperkt is. Daarbij komt nog dat de opdrachtgever een zekere invloed heeft gehad op het ontwerpproces, zodat het niet geheel denkbeeldig is ook op de opdrachtgever een zekere verantwoordelijkheid rust voor gemaakte ontwerpkeuzes. In het ontwerpcontract zijn weliswaar bepalingen opgenomen die moeten voorkomen dat de invloed van de opdrachtgever op het bouwproces aansprakelijkheidsconsequenties heeft voor de opdrachtgever, maar betwijfeld moet worden of deze bepalingen onder alle omstandigheden houdbaar zijn. Op grond van het uitvoeringscontract geldt een bijzondere verdeling voor de risico's die voortvloeien uit de toepassing van de boortechniek. Wanneer zich een van deze risico's zou verwezenlijken is de aannemer tot maximaal ft. 250.000,-- aansprakelijk. Wanneer de schade een gevolg is van een ontwerpfout rijst de vraag hoe deze bepaling zich verhoudt tot de aansprakelijkheidsregeling in de RVOI die op het ontwerpcontract van toepassing is. Waarschijnlijk gaat de bijzondere bepaling boven de algemene bepaling zodat de aannemer voor een ontwerpfout met betrekking tot het boren voor maximaal ft. 250.000,-- aansprakelijk is. De RVOI kent, zoals al eerder gezegd, een aansprakelijksheidslimiet van ft. 1.500.000,-- zodat door de bijzondere bepaling de aansprakelijkheid van de aannemer voor bepaalde ontwerpfouten fors wordt beperkt. Uitvoe ring saansp rakelijkhe id opdrachtgever Op grond van het uitvoeringscontract draagt de opdrachtgever de verantwoordelijkheid voor het ontwerp, zodat onvolkomenheden in het ontwerp die leiden tot een andere uitvoering dan voorzien in principe voor rekening van de opdrachtgever komen. Op grond van de bonus/malusregeling draagt de opdrachtgever een groot gedeelte van het risico voor calamiteiten. Door het toezicht dat de opdrachtgever uitoefent ontstaat er ook een zekere verantwoordelijkheid voor in de uitvoeringsfase gemaakten keuze door de aannemer. Op grond van de jurisprudentie van de Raad van Arbitrage over paragraaf 12 van de DAV kan worden aangenomen dat ook een zekere verantwoordelijkheid voor gebreken in het werk van de opdrachtgever ontstaat. Bepalingen in het uitvoeringscontract ter beperking van de verantwoordelijkheid van de opdrachtgever zullen ook niet altijd houdbaar zijn. Op grond van de bonus/malusregeling ligt het vertragingsrisico wat betreft het boren van de tunnel bij de opdrachtgever. Voor andere vertragingen geldt artikel 3 van de overeenkomst waarin is bepaald dat voor elke dag aan de aannemer toe te rekenen te late oplevering een

9-33

korting van 0,02% van de aannemingssom, met een maximum van 2% van de aannemingssom, wordt opgelegd. Behoudens de bijzondere regeling voor de boorrisico's is de uitvoeringsaansprakelijkheid van de aannemer niet wezenlijk anders dan deze zou zijn op grond van een gewoon bouwcontract. Aandachtspunten Op grond van de RVOI is de Commissie van geschillen van het KlvI bevoegd om kennis te nemen van geschillen die voortvloeien uit toepassing van de RVoI. Op grond van de DAV is de Raad van Arbitrage de bevoegde instantie om geschillen te beslechten. Het is dan ook bijzonder ongelukkig dat bij een design and build contract twee arbitrage-instituten zijn aangewezen om geschillen te beslechten. Dit kan bijzonder knellen in gevallen waarin het niet duidelijk is of de schade een gevolg is van een ontwerp- dan wel uitvoeringsfout. Daarnaast kan de termijn waarbinnen een ontwerper aansprakelijk gesteld kan worden verschillen van die van de aannemer. Dit laatste kan vooral knellen in de zogenaamde art. 7A: 1645 BW gevallen (ernstige verborgen gebreken) die zich na vijf jaar na de oplevering voordoen. Het design and build contract is een voorbeeld van de "knip" Van den Berg [10] acht deze knip strijdig met de essentie van de integratie van ontwerp en uitvoering en ziet een aantal praktische bezwaren in aansprakelijkheden. Rijkswaterstaat moet zich erop bezinnen of hij dit wenselijk acht. Een groot deel van de beoogde winst door het integreren van het ontwerp met de uitvoering wordt hiermee weggenomen. Een voordeel van de knip kan gelegen zijn in het feit dat de risico's voor de aannemer te overzien zijn, wat in theorie zou moeten leiden tot een lagere aanneemsom.

7.4

Conclusie

Het design and build contract voor de Tweede Heinenoordtunnel heeft gezorgd dat de aannemer niet met wezenlijk grotere aansprakelijkheden is belast dan met een gewoon DAV-bouwcontract. Rijkswaterstaat heeft hiervoor bewust gekozen door de bonus/malusregeling op te stellen en door aan de hand van een risicoanalyse het grootste gedeelte van de bijzondere risico's die voortvloeien uit het toepassen van de tunnelboortechniek voor zijn rekening te nemen. De onbekendheid met het toepassen van de boortechniek in de Nederlandse bodem rechtvaardigen deze keuze. Het design and build contract voor de Tweede Heinenoordtunnel laat tevens zien dat toepassing van de gebruikelijke standaardvoorwaarden op een design and build-contract niet altijd even gelukkig is. Een project van de omvang van de Tweede Heinenoordtunnel verdient juridisch "maatwerk". Het design and build contract voor de Tweede Heinenoordtunnel laat eveneens zien dat RWS dient na te denken over de verantwoordelijkheden van opdrachtgever en aannemer met betrekking tot de aanleg van een werk. Het gaat er daarbij niet primair om, om zoveel mogelijk risico's bij de uitvoerende partij te leggen, maar om bewust met de risico's om te gaan. Met name de scheiding van ontwerpen uitvoeringsaansprakelijkheid vraagt om een nadere bezinning. Deze nadere bezinning kan ook betrekking hebben op de verdeling van de in paragraaf 2 genoemde bouwprocesfuncties. Bij de Tweede Heinenoordtunnel heeft men er voor gekozen om de opdrachtgever de publiekrechtelijke inkadering van het werk te laten verzorgen. Het is echter niet ondenkbaar dat de aannemer dit op zich neemt. Dergelijke keuzes hebben gevolgen voor de aansprakelijkheidsverdeling tussen opdrachtgever en aannemer, zodat een 9-34

standaard turnkey- of design and build-contract nuttig voor RWS kan zijn. Een dergelijk standaardcontract leent zich goed voor toepassing bij de standaard werken. Voor de aanleg van een geboorde tunnel laat zich wat moeilijker een standaard ontwikkelen omdat, afhankelijk van de omgeving, de risico's kunnen verschillen.

9-35

8.


De aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel is voor juristen die geïnteresseerd zijn in ondergronds bouwen een soort lakmoesproef. Juridisch-theoretisch gezien maakt het niet zo gek veel uit of een werk onder dan wel boven de grond wordt aangelegd. Er was nog nooit een tunnel met behulp van de boortechniek aangelegd, maar in Nederland waren al de nodige zinktunnels en metrobuizen aangelegd. Daarbij hadden zich geen bijzondere juridische problemen voorgedaan, zodat de verwachting gerechtvaardigd was dat het boren van tunnels ook geen bijzondere juridische problemen zou opleveren. Dit is bij de Tweede Heinenoordtunnel inderdaad niet het geval geweest. De aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel is echter wel bijzonder omdat het de eerste boortunnel is die daadwerkelijk in uitvoering is gekomen. De juridische ervaringen die zijn opgedaan bij de aanleg van de Tweede Heinenoordtunnel zijn van belang voor Rijkswaterstaat omdat deze ervaringen van bijzonder nut kunnen zijn bij de aanleg van andere boortunnels. De conclusies en aanbevelingen van dit onderzoek vallen in twee soorten uiteen: milieu- en bestuursrechtelijke en aannemingsrechtelijke. Milieu- en bestuursrechtelijke conclusies en aanbevelingen De vergunningverlening voor het project de Tweede Heinenoordtunnel is zeer voorspoedig verlopen. Dit is opvallend te noemen. De Tweede Heinenoordtunnel is de eerste tunnel die met behulp van de boortechniek aangelegd wordt en gelet op de omvang van het project was te verwachten dat er een behoorlijke maatschappelijke weerstand tegen zou ontstaan. Veel problemen en mogelijke weerstand tegen het project zijn voorkomen doordat Rijkswaterstaat vooraf met de betrokken bestuursorganen en de bij het project betrokken burgers rond de tafel is gaan zitten, waarbij Rijkswaterstaat openheid van zaken heeft gegeven over het project. Eventuele knelpunten konden op deze manier worden opgelost of gladgestreken. Betrokkenen van de betreffende bestuursorganen gaven allen aan dat de samenwerking plezierig was verlopen. Als voorbeelden werden genoemd: a. voor de vergunningen was er een direct aanspreekpunt binnen Rijkswaterstaat; b. er werd naar elkaar werd geluisterd, problemen werden op deze manier bespreekbaar; c. Rijkswaterstaat gaf openheid van zaken met betrekking tot het project; d. een optredende calamiteit in het geval van de grondwateronttrekking werd direct gemeld. Wat betreft de milieurechtelijke- en bestuursrechtelijke tunnel in Nederland geen echte knelpunten opgeleverd.

regelgeving heeft de eerste geboorde

Bij deze conclusie dienen echter wel enige kanttekeningen te worden geplaatst. In de eerste plaats heeft bij de keuze van de Tweede Heinenoordtunnel als proefproject meegespeeld dat het project ver uit de bebouwde kom is gelegen en er geen sprake was van complexe planologische procedures. In de tweede en laatste plaats was er geen sprake van aanleg door een landschap van hoge cultuurhistorische- en/of landschappelijke waarde. In de derde plaats heeft er geen serieuze toetsing aan de technische milieu- en bouwregelgeving plaatsgevonden (Bouwbesluit en Bouwstoffenbesluit). Het verdient aanbeveling om nader onderzoek te doen naar de vraag in hoeverre het Bouwstoffenbesluit en het Bouwbesluit zich tot het ondergronds bouwen verhouden. 9-36

Voor het project is een aantal vergunningen RijkswaterstaatwerkenlWet van 1891).

niet aangevraagd

(Rivierenwet,

Wet beheer

Voor de vergunning verlening is het van groot belang welke techniek wordt gekozen. Op basis daarvan wordt immers bezien welke vergunningen noodzakelijk zijn. Verandert de techniek of worden er andere methoden toegepast dan waarvan men van te voren was uitgegaan, dan dient de vergunning eveneens te worden aangepast. Dit is echter niet zozeer een juridisch probleem als wel een meer technisch probleem. Technici dienen vooraf dan ook op de juridische consequenties van zulke beslissingen te worden gewezen. Om de technici van RWS een handreiking te bieden verdient het aanbeveling om een handboek vergunningverlening voor ondergronds bouwen op te stellen. Aparte vermelding verdient de legesproblematiek. De hoogte van de leges die voor de bouwvergunning in Barendrecht betaald moest worden verschilde fors van de hoogte van de leges die Rijkswaterstaat in Binnenmaas verschuldigd was. Beide bedragen stonden in geen enkele verhouding tot de inspanningen die de gemeenten hebben verricht om de bouwvergunningen te verlenen. Gezien de omvang van de aan te leggen infrastructuur, heeft het Rijk er alle belang bij om de legesproblematiek aan te kaarten bij de VNG. Wanneer dat niet tot resultaten leidt, lijkt aanpassing van de Gemeentewet de aangewezen weg in dezen. In het verlengde van de vorige opmerking ligt de aanbeveling om als Rijkswaterstaat te trachten om alle Rijkswaterstaatsinfrastructuur de status van meldingplichtig bouwwerk in de zin van de Woningwet te laten krijgen. Dit leidt ertoe dat gemeenten de Rijkswaterstaatinfrastructuur alleen nog maar aan planologie en welstand behoeven te toetsen. In het kader van de thans lopende herziening van de Woningwet zijn hiertoe de eerste stappen gezet. Aannemingsrechtelijke conclusies en aanbevelingen Rijkswaterstaat heeft de bijzondere risico's die voortvloeien uit het toepassen van de boortechniek bij de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel onder ogen gezien en daarvoor een contractuele regeling getroffen. Deze werkwijze verdient navolging omdat daardoor duidelijk wordt wie waarvoor verantwoordelijk is en omdat de risico's voor de aannemer draagbaar worden. Het ongelimiteerd belasten van de aannemer met risico's die gepaard gaan met het bouwen, en zeker in het geval waarin sprake is van innovatieve bouw, leidt tot schijnzekerheden en, als het goed is, tot hogere aanneemsommen . .Immers bij een serieuze calamiteit is het faillissement van de aannemer niet denkbeeldig en een grotere aansprakelijkheid van de aannemer zal tot een grotere opslag voor risico in de aanneemsom leiden. De bouw van de Tweede Heinenoordtunnel laat zien dat de standaardcontracten, zonder aanpassingen, niet goed gebruikt kunnen worden om op design and build-contracten te worden toegepast. Op zijn minst is afstemming noodzakelijk en wellicht, en dat is nog fraaier, kan er een standaard design and build-contract ontwikkeld worden voor standaardwerken. Voor de projecten, die op basis van design and build worden gerealiseerd, waarbij nieuwe technieken worden toegepast of waarbij sprake is van bijzondere risico's wordt aanbevolen om juridisch maatwerk te leveren voor de contracten.

9-37

LITERATUUR

1. Zie over de privaatrechtelijke aspecten van het onder andermans eigendom aanleggen van infrastructuur: "Privaatrechtelijke aspecten van de aanleg van boortunnels" , H.D. Ploeger, Deventer 1997 in opdracht van de afdeling infrastructuur en algemeen bestuurlijke zaken van het Hoofdkantoor van de Waterstaat. 2. Handleiding Milieu-effectrapportage: Twijnstra Gudde N. V., Lelystad 1987. 3. EG-richtlijn 85/337 lEEG, Milieu-effectbeoordeling van bepaalde openbare en particuliere projecten. 4. Europese Hof van Justititie, 24 oktober 1996, zaak C-72/95 Aannemersbedrijf P.K. Kraaijeveld e.a./Gedeputeerde Staten van Zuid-Holland, Het Waterschap, 1997, p. 82. 5. HR 30 november 1982, AB 1983, 265, M en R 1983,38; definitie begrip oppervlaktewateren. 6. Bouwrecht in kort bestek, onder redactie van Prof.mr. P. de Haan, mr. M.A. van Voorst van Beest, ir. A.G. Bregman en mr. H. Langendoen, blz. 11, Kluwer Deventer 1996. 7. Hoge Raad 21 juni 1974, NJ 1974, nr. 439, Brug bij Ewijk. 8. M.A.M.e. van den Berg, Samenwerkingsvormen in de bouw, diss. Tilburg, Deventer 1990, p. 1-3. 9. M.A.M.C. van den Berg, De ontwerpende bouwer, Deventer 1996, p. 65 - P 76.

9-38

REGELING DE VERHOUDING TUSSEN OPDRACHTGEVER

VAN

EN ADVISEREND

INGENIEURSBUREAU RVOI - 1998

10 CONTRACTVORMING, RISICOANALYSE, VERZEKERINGEN, ORGANISATIE EN KWALITEITSBORGING

Datum: Opsteller:

maart 1998 F.J. Wermer

10-1

INHOUD

1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.5.2 1.6 1.7

CONTRACTEN EN RISICO-ANALYSE Inleiding De voorgeschiedenis; eerste deel contractvorming Herstart; tweede deel contractvorming Contractopzet voorbereidingsfase (design) Risico-analyse als basis voor ontwerpen bouwcontract Opzet risico-analyse Resultaten risico-analyses Het bouwcontract Verzekeringen

10-3 10-3 10-3 10-4 10-5 10-6 10-6 10-8 10-9 , 10-10

2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2. 7 2.8 2.9 2.10

ORGANISATIE KWALITEIT EN RISICOBEHEERSING Inleiding ; Van ontwerp tot uitvoering.. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .. ... .. .. ... ... Het (voor)ontwerp Onderhandelingen Uitvoeringsfase Risicobeheersing, werkwijze kwaliteitsborging.......................................... Werkwijze TCH Werkwijze Bouwdienst , Kwaliteitsborging en risicobeheersing van ontwerp tot uitvoering ... .. .. Omgang met onverwachte voorvallen..................................................... De Tweede Heinenoordtunnel als praktijkproject.. Leerpunten, aandachtspunten en aanbevelingen..........................................

10-11 10-11 10-11 10-11 10-13 10-13 10-13 10-13 10-13 10-15 10-15 , 10-16 10-16

10-2

1.

CONTRACTEN EN RISICO-ANALYSE

1.1

Inleiding

De voorbereiding voor een definitief contract voor de bouw van de geboorde Tweede Heinenoordtunnel is rond 1988 gestart. De eerste fase eindigde in 1990. De contractvorming werd daarna ca. 3 jaar opgeschort. In 1993 volgde een herstart die leidde tot het bouwcontract op basis waarvan het project is uitgevoerd. In voorliggend document wordt uiteengezet welke activiteiten met betrekking tot de contractvorming in de eerste fase hebben plaatsgevonden. Vervolgens wordt aangegeven op welke wijze de contractvorming in de herstartfase is uitgevoerd. Aansluitend wordt aangegeven hoe het contract is opgebouwd, hoe de risico's van het project zijn ingeschat en op welke wijze deze in het contract zijn vertaald, in samenhang met de polisvoorwaarden van de afgesloten verzekering.

1.2

De voorgeschiedenis;eerste deel contractvorming

De toemnalige directie Sluizen en Stuwen heeft in 1988 vier aannemerscombinaties geselecteerd voor het uitvoeren van studies naar verschillende tunneltechnieken voor een oeververbinding voor het langzaam verkeer bij Heinenoord. In november 1989 zijn de opdrachten voor deze studies verstrekt. Het betrof hier de uitwerking van een boortunnel, een segmenttunnel, een schuif tunnel en een stalen tunnel. Elk van de aannemerscombinaties mocht één (concurrerend) alternatief indienen. Alle combinaties hebben uiteindelijk een zinktunnelontwerp als alternatief ingediend. Aansluitend op deze studie-opdracht werden de vier combinaties uitgenodigd tot het doen van een prijsaanbieding voor het detailleren, bouwen en het begeleiden van de bouw van de tunnel volgens de ingediende ontwerpen. Gunning zou plaatsvinden aan de hand van de volgende criteria: - mate waarin is voldaan aan de gestelde eisen; - de totaalkosten (zowel directe als indirecte kosten); - gekapitaliseerde onderhoudskosten; - optredende bouwhinder; - mogelijk voordeel in de toekomst. Het hanteren van deze criteria betekende dat bij aanbesteding niet alleen de laagste prijs maatgevend was maar ook andere kwalitatieve en kwantitatieve aspecten. Een ontwerp van Hollandsche Beton- en Waterbouw B.V. en van Hattum & Blankevoort als zinktunnel had destijds prijstechnisch gezien de voorkeur. Met deze combinatie waren destijds reeds prijsonderhandelingen gestart. De uitgewerkte aanbieding voor een boortunneluitvoering van de combinatie Ballast Nedam Beton- en Waterbouw en Wayss & Freytag A.G. kon financieel niet concurreren met een zinktunnel, maar voldeed wel aan de andere criteria. Het project bevond zich nog steeds in de aanbestedingsfase. Echter alle prijsaanbiedingen in 1990 lagen boven de raming en daarom is de aanbestedingsfase destijds om budgettaire redenen opgeschort.

10-3

Begin 1993 heeft Rijkswaterstaat Directie Zuid-Holland aan de Bouwdienst Rijkswaterstaat opnieuw het verzoek gedaan een oeververbinding voor te bereiden. Tegelijkertijd ontstond op landelijk niveau een diepgaande discussie over ondergrondse vervoersinfrastructuur . In vervolg hierop is er gepleit voor het stimuleren van de toepassing van geboorde tunnels om zodoende de overheid en het Nederlandse bedrijfsleven in de gelegenheid te stellen ervaring op te doen met het boren van tunnels met grote diameters (> 5,00 m) in de Nederlandse grondslag. Dit resulteerde in het voorstel van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat om op korte termijn twee proefprojecten met boortunnels te starten. De LVT Heinenoord is als één van deze proefprojecten aangewezen. Hierdoor is het ontwerp van de LVT Heinenoordtunnel gebaseerd op een geboorde tunnel in plaats van een zinktunnel. Beide aanbieders uit 1990 konden rechten ontlenen aan de destijds gehouden aanbesteding. Hun voorstel om het project gezamenlijk te gaan uitvoeren maakte het mogelijk de aanbestedingsfase te vervolgen met een onderhandelingsfase, die moest leiden tot een gunning. De nieuwe combinatie bestaande uit Ballast Nedam Beton- en Waterbouw, van Hattum en Blankevoort, Hollandse Beton- en Waterbouw en Wayss & Freytag heeft zichzelf TUImel Combinatie Heinenoord (TCH) genoemd. Besloten is om TCH en de Bouwdienst Rijkswaterstaat in projectteamverband het project te laten uitwerken. Daarbij moest gestart worden met het actualiseren van het ontwerp uit 1990 onder meer aangepast aan een geactualiseerd programma van eisen.

1.3

Herstart; tweede deel contractvorming

Bij de herstart van het project in 1993 is overwogen op welke wijze de oorspronkelijke aanbieding vastgelegd kon worden in een overeenkomst tussen opdrachtgever en de bouwcombinatie. Een randvoorwaarde hierbij was dat het programma van eisen op een aantal punten geactualiseerd diende te worden. Bovendien was het verkrijgen van. de nodige vergunningen nog niet rond. Er werden twee opties beschouwd. Een "ontwerp en bouw" contract met een groot aantal contractuele voorbehouden en afbreekclausules. De tweede optie was gebaseerd op gefaseerd opdragen met per fase een contract toegespitst op de betreffende fase en waarin opgenomen de voorwaarden en condities voor het vervolg. Gezien de eerdere genoemde randvoorwaarden is vastgesteld dat de tweede optie het minst gecompliceerd was en de risico's voor de opdrachtgever het best beheersbaar. De vier contracten zijn in chronologische volgorde: Contract ten behoeve van de ontwerpvarianten voor een boortunnel; deze overeenkomst is in feite de actualisatie van het boortunnelontwerp uit 1989, aangepast aan het gewijzigde programma van eisen uit 1993. Eén variant van twee buizen met gescheiden verkeer is grof beschouwd. Contract voor nadere uitwerking van de bovenomschreven grove variant tot hetzelfde niveau als de andere varianten. Contract voor het opstellen van opstellen van het definitief ontwerp en besteksgereed maken van de voorkeursvariant. Contract ten behoeve van bouwen detailengineering.

10-4

De laatste twee contracten vormen samen het ontwerp en bouwcontract Heinenoordtunnel.

van de Tweede

Na prijsovereenstemming heeft de Bouwdienst in augustus 1995 de aannemerscombinatie TCH toestemming verleend om, vooruitlopend op de definitieve opdracht en zonder financiële consequenties, zo spoedig mogelijk met de navolgende activiteiten te starten: het bestellen van combiwanden en buispalen; het geven van een opdracht aan de leverancier van de tunnelboormachine om met de bouw aan te vangen; het voorbereiden van een opdracht voor het maken van de nodige bou wplaatsaansl uitingen; het starten van de detailengineering van de tunnelsegmenten; het starten van de werkvoorbereiding, noodzakelijk om bovenstaande activiteiten te begeleiden. Bovengenoemde werkzaamheden lagen in de tijdsplanning op het kritieke pad. De toestemming om vooruitlopend op het contract reeds te starten heeft vertraging van de werkelijke uitvoeringsstart voorkomen.

1.4

Contractopzet

voorbereidingsfase

(design)

De drie eerstgenoemde contracten betroffen hoofdzakelijk het ontwerp en voorbereiding van de bouwactiviteiten. De Bouwdienst heeft hiervoor gebruik gemaakt van standaardcontracten. De te leveren prestaties bevatten onder meer de volgende voorbereidingsdocumenten: - geactualiseerde voorontwerp nota's; - diverse ontwerpnota's: - werkvoorbereidingsnota, waaronder tevens de ontwerpnota voor de tunnelboormachine. De werkzaamheden die binnen de kaders van de drie bedoelde contracten werden uitgevoerd, vielen onder de bepalingen van de RVOI. Door het toevoegen van extra bepalingen en voorwaarden werden de verantwoordelijkheden voor de resultaten aan het vervolgcontract (bouwcontract) gekoppeld. De ontwerpaansprakelijkheid die bij de aannemer ligt en die in de RVOI gelimiteerd is werd daardoor overgeheveld naar het bouwcontract. Parallel aan de meer technische uitwerking en voorbereiding door TCH hebben RWS dir. Zuid-Holland en de Bouwdienst de nodige werkzaamheden verricht voor het doorlopen van de noodzakelijke procedures en het verkrijgen van de vereiste vergunningen. Tot deze parallelle aanpak is gekozen omdat bij de start van de bouw de volgende omstandigheden aan de orde waren: - het project was financieel nog niet rond; - maatgevende vergunningen waren nog niet verleend en procedures liepen nog; - het Programma van Eisen was alleen op hoofdlijnen vastgelegd (functioneel); - er was sprake van een nieuwe bouwmethode met een onzeker risico-profiel; - maatschappelijk (sociaal aspect van gebruik) was de boortunnel nog niet geaccepteerd. 10-5

Ten aanzien van dit laatste punt bestond het risico, dat aanpassingen voor de landschappelijke inpassing en sociale aanvaardbaarheid een te hoge investering zouden vragen of dat procedures tot vertraging zouden leiden. Gekozen is uiteindelijk voor een extra investering in "sociale veiligheid": twee buizen in plaats van één grote buis, aankleding en inrichting, vormgeving van toegangsschachten en beveiliging. Daarnaast is extra geïnvesteerd in het creëren van draagv lak via informatie en communicatie.

1.5

Risico-analyseals basis voor ontwerpen bouwcontract

Gegeven de uitgangspunten van het project is besloten een uitgebreide risico-analyse uit te voeren om de projectrisico's zo goed mogelijk te beheersen. De risico-analyse diende ook ter ondersteuning van de risicoverdeling die tussen de opdrachtgever en opdrachtnemer is vastgelegd in voornamelijk het bouwcontract. De risico-analyse tijdens de ontwerpfase is vooral bedoeld geweest om waar nodig ontwerpaanpassingen of aanpassingen in de uitvoeringswijze te genereren en vast te leggen. De risicoanalyses die aan het eind van de ontwerpfase zijn uitgevoerd werden voornamelijk gebruikt voor de prijsonderhandelingen, om te komen tot de vastgestelde aanneemsom met bijbehorende risicoverdeling .

1.5.1

Opzet risico-analyse

Ten aanzien van de bouwactiviteiten .en de daarmee samenhangende risico's is een splitsing gemaakt in: Delen die met traditionele bouwtechnieken kunnen worden uitgevoerd, zoals de toeritten en de startschachten. Voor deze delen golden "traditionele" contractvoorwaarden op basis van de UAV. Het tunnelboren en daarmee samenhangende onderdelen, waarbij nieuwe technieken een rol spelen. Voor dit laatste onderdeel is een uitgebreide risicoanalyse uitgevoerd. Het doel van de risicoanalyse was om een zo volledig mogelijk beeld te verkrijgen van de risico's, na te gaan wat hun invloed is op tijd en kosten en welke maatregelen mogelijk zijn. Uiteindelijk is hiermee de te verwachten spreiding van bouwkosten en bouwtijd bepaald. Daarnaast is inzicht verkregen in de onderdelen die de grootste bijdragen leveren aan de onzekerheid van het project. Bij de inventarisatie en de vastlegging van de geïdentificeerde risico's is gebruik gemaakt van Risico Item Lijsten. Per onderdeel van de werkzaamheden is een lijst opgesteld.

10-6

De lay-out van de Risico Item Lijst ziet er als volgt uit: RISICO ITEM LIJST Project

: LVT Heinenoord

Lijst:

Onderdeel R

aspect

afwijking

gevolgen

Datum

Datum

potentiële maatregelen

Omgang met risicobron

X/ B/ K.K Toelichting op de kolommen: R: hierin kan worden aangegeven of een risico is komen te vervallen (X) of dat het een bestaand (vanuit de vorige analyse) dan wel een nieuw risico item is (B); aspect: het te beschouwen aspect; afwijking: de mogelijke afwijking; gevolgen: de opsomming van alle mogelijke gevolgen; potentiële maatregelen: een opsomming van alle mogelijke maatregelen, zowel preventieve als correctieve; omgang met de risicobron: hier wordt aangegeven hoe met de risicobron/-item wordt omgegaan: welke maatregelen worden er getroffen en welke onzekerheden moeten worden meegenomen in de risicoanalyse. Als kans van optreden van dit risico zeer klein is, wordt dit niet in het risico-model meegenomen en aangeduid met 'K.K' (Kleine Kans). De volgende Risico Item Lijsten zijn opgesteld: Algemeen/voorbereiding (waaronder planning en procedures) Heiwerk Betonwerk open gedeelte Grond Geboorde tunnelgedeelte a. Bouw boorunit (TBM) en grondscheiding b. Ontgraven en tunnelbouw Grondverbetering Proevenprogramma ' s a. Proeven Algemeen b. Palenplan N-Z lijn c. K-100 De onzekerheden zijn gesplitst in de volgende groepen: events (ongewenste gebeurtenissen), die een discreet karakter hebben; tijdsonzekerheid, die een continu karakter hebben; kostenonzekerheid, die ook een continu karakter hebben. Bij de kwantificering van de onzekerheden zijn diverse experts gevraagd om schattingen te geven (Delphi-methode). De afzonderlijke kansdichtheden zijn door middel van een 10-7

gemiddelde gecombineerd tot een kansdichtheid die is gehanteerd als invoer voor het risicomodel. De scenario's zijn doorgerekend in een model met Monte Carlo simulaties. Voor elke activiteit wordt een tijdsduur getrokken, voor de kostensoorten de prijzen en hoeveelheden en per event wordt geloot of hij wel of niet optreedt. De projectduur en -kosten kunnen vervolgens worden uitgerekend. Dit wordt een groot aantal malen herhaald (voor dit project 10.000), waarbij de totale projectduur en -kosten in histogrammen kunnen worden verwerkt. Op deze manier wordt een kansverdeling voor projectduur en -kosten verkregen. Bovendien wordt van elke onzekerheidsbron de bijdrage aangegeven aan de onzekerheid in de totale projectduur en -kosten, De bronnen met de grootste bijdrage moeten aandachtspunten zijn tijdens de uitvoering of vragen een nadere beschouwing in de voorbereiding.

1.5.2

Resultaten risico-analyses

In tabel 1 is een overzicht gegeven van de onderdelen, de onzekerheid in de kosten. Tabel 1. Onzekerheidsbijdragen Totaal 1. Boren (tijdsduur) 2. Event scheidingsinstal. niet volgens specs 3. Event foutieve specs TBM 4. Totale prijsonzekerheid 5. Instabiliteit tijdens het boren

kosten. allocatie 1) 1. Boren (tijdsduur) 2. Event scheidingsinstal. niet volgens specs 3. Event foutieve specs TBM 4. Totale prijsonzekerheid 5. Instabiliteit tijdens het boren

6. Instabiliteit tijdens onderhoud 7. Event TBM voldoet niet aan specs 1. 2.

die de grootste bijdragen leveren aan

bonus/malus

2)

1. Boren 2. Event scheidingsinstal. niet volgens specs 3. Event foutieve specs TBM 4. Prijsonzekerheid segmenten 5. Event TBM voldoet niet aan specs 6. Prijsonzekerheid lopende kosten TBM

Hierin is meegenomen het effect van afgesproken risicoverdeling TCH-Bouwdienst, plafonds en eigen risico. Als 1) met inbegrip van de bonus/malus regeling.

De tijdsduur voor het boren is veruit bepalend voor de kostenonzekerheid. In tabel 2 is een overzicht gegeven van de onderdelen, die de grootste bijdrage leveren aan de onzekerheid in de tijdsduur. Tabel 2. Risico bijdragen tijdsduur. Alle scenario' s 1. 2. 3. 4. 5.

10-8

Boren tunnel Bouw installaties Omstellen boordeel Doorvoeringen + bouwafzetframe Tijdsonzekerheid heien trekpalen

De grootste bijdrage aan de onzekerheid wordt ook voor de tijd geleverd door de normale tijdsonzekerheid van het boren, zonder de invloed van "events". Een bijzonder onderwerp daarin was de regeling voor de onzekerheid van de boorsnelheid: bonus/ malusregeling. De Bouwdienst en TCH hadden 10 m/dag, uitgezonderd "events", als redelijke verwachtingswaarde (50 %) vastgesteld. De mogelijke spreiding in boorsnelheid werkt zoals hiervoor al aangegeven direct of indirect (via tijd) door in de kosten. Qua regeling waren er twee mogelijkheden: Uitgaan van een vaste aanneemsom. a. Het risico ten aanzien van de boorsnelheid ligt dan bij de aannemer met als gevolg een hogere aanneemsom. Eventuele snellere oplevering levert winst voor de aannemer. b. Uitgaan van een aanneemsom gebaseerd op de gemiddelde boorsnelheid met een winst/verliesregeling ingeval van afwijking. Gekozen is voor mogelijkheid b. (bonus/malus-regeling) op basis van een gelijke verdeling van winst en verlies. Bij een lagere snelheid per dag krijgt TCH de helft van de variabele extra kosten bijbetaald. Bij een hogere snelheid betaalt TCH de helft van de bespaarde variabele kosten terug aan de opdrachtgever. "Events" (calamiteiten) zijn nader omschreven en buiten de regeling gehouden. De "events" zijn onderscheiden naar: Risico's die niet specifiek samenhangen met de boortechniek. Deze risico's zijn bij de aannemer gelegd en via de aannemer (gedeeltelijk) opgenomen in een CAR-verzekering voor bouwrisico's. Specifieke boorrisico's. Ook deze risico's zijn bij de aannemer gelegd, echter met een plafond voor de te dragen gevolgschade. Specifieke risico's voor rekening van de opdrachtgever.

1.6

Het bouwcontract

Het bouwcontract is opgesteld aan de hand van de resultaten van de ontwerpcontracten en de hiervoor beschreven risico-analyses. Om praktische redenen is gekozen voor een volgens de RAW -systematiek opgezet contract, ook al lijkt dat in eerste instantie niet de meest voor de handliggende contractvorm bij "design en build" situaties. De belangrijkste overweging hierbij waren: een snellere interne goedkeuringsprocedure; het kunnen gebruiken van de RAW -suppletiebestanden; het gebruik maken van een reeds bekende contractvorm bij beide partijen. Bij de uitwerking van dit contract hebben een aantal zaken speciale aandacht gekregen: de productgerichte afrekening; de mogelijkheid tot optimalisatie bij verdere detaillering; het koppelen van de voorbereidingsdocumenten uit de ontwerpfase; acceptatieprocedures in relatie tot kwaliteitsborging; 10-9

de risicoverdeling tussen aannemer en opdrachtgever. Met betrekking tot de risicoverdeling kan het volgende worden opgemerkt: Voor het "normale" deel van het werk, zoals de bouw van de toeritten en startschachten is de UA V van toepassing. Voor het geboorde deel is enerzijds de UA V van toepassing, maar zijn aanvullend aparte afspraken gemaakt over de risico' s die bepaald zijn aan de hand van de eerder genoemde risico-analyse. Zo is de bonus/malus-regeling opgenomen en zijn de gesignaleerde risico's verdeeld. Een deel van de risico's is voor rekening van de RWS Bouwdienst en een ander deel is met een bepaald eigen risico voor TCR. Een deel van de ontwerp- als bouwrisico's is afgedekt met een verzekering, waarbij zowel de aannemer als opdrachtgever mede verzekerd zijn.

1.7

Verzekeringen

De Bouwdienst heeft aanvankelijk overwogen geen uitgebreide verzekering af te sluiten. In het algemeen is het Rijk min of meer zijn eigen verzekeraar. Door het unieke karakter van het project is uiteindelijk besloten wel een verzekering af te sluiten die boven de normale door de aannemer af te sluiten verzekeringen uitstijgt. Bij de af te sluiten verzekering is als uitgangspunt gehanteerd dat de TCR aansprakelijk c.q. verantwoordelijk is voor het ontwerp en de bouw van de tunnel. Bij ongewenste gebeurtenissen is het maximum schadebedrag dat gedekt wordt door de verzekering beperkt. Schade boven dit bedrag komt echter voor rekening van de opdrachtgever. De Bouwdienst als opdrachtgever heeft de "plafonds" aangegeven, hetgeen bepalend was voor de te betalen verzekeringspremie. Bij alle ongewenste gebeurtenissen waarbij sprake is van schade heeft TCR een eigen risico. De verzekering dekt de volgende onderdelen: 1. Constructie All Risks (CAR) met een verzekerd bedrag nagenoeg gelijk aan de aanneemsom. 2. Marine constructie waarin indirecte schades zijn afgedekt. Het verzekerd bedrag is hierbij gelimiteerd tot f 10 miljoen per gebeurtenis. 3. Machine breukschade met een verzekerd bedrag gelijk aan de kostprijs voor machine en bijbehorende gereedschappen en installaties. 4. Machine breuk Bedrijfsschade waarin tot een bepaald bedrag de gevolgschade ten gevolge van machinebreuk is verzekerd. Genoemde 4 onderdelen zijn ondergebracht in een verzekering. Daarnaast heeft TCR verzekeringen afgesloten voor klein gereedschap, hulpwerken en voor wettelijke aansprakelijkheid. Schaden aan bestaande eigendommen van het Rijk zijn niet meeverzekerd.

10-10

2.

ORGANISA TIE KWALITEIT EN RISICOBEHEERSING

2.1

Inleiding

Organisatie, kwaliteit en risicobeheersing spelen een belangrijke rol binnen elk project. Deze elementen spelen zeker een essentiële rol bij projecten, die met kwaliteitsborging worden gerealiseerd. De Tweede Heinenoordtunnel wordt gerealiseerd als een project met kwaliteitsborging; inmiddels hebben opdrachtnemer en opdrachtgever de nodige ervaring opgedaan. Dit deel gaat in op de ervaringen die zijn opgedaan bij de ontwerpen uitvoeringsfase van de Tweede Heinenoordtunnel.

2.2

Van ontwerp tot uitvoering

In chronologische volgorde zijn bij de Tweede Heinenoordtunnel de navolgende fasen te onderscheiden: 1990 Vier aannemerscombinaties hebben alle een specifiek ontwerp van een tunnel ingediend, waaronder een boortunnelontwerp. Het project is om budgettaire redenen opgeschort. 1993 Herstart als boortunnel; daarbij wordt het boortunnelontwerp uit 1990 geactualiseerd. 1994 Voorontwerp en ontwerp. 1995 Onderhandelingen omtrent prijsaanbieding naar aanleiding van definitief ontwerp. Definitief bestek wordt opgesteld. 1995 Start uitvoeringsfase. Vanwege het feit dat in 1993 de herstart van het project als boortunnel plaatsvond was reeds een aannemerscombinatie bekend. Besloten werd om de te volgen fasen, met name het (voor)ontwerp, in nauwe samenwerking tussen Bouwdienst en de TunnelCombinatie Heinenoord af te ronden. Ten aanzien van deze samenwerking ontstond een "bouwtearnachtig" samenwerkingsverband. Het unieke karakter van dit project -eerste boortunnel in Nederland en tevens een praktijkproject- rechtvaardigde deze keuze. De coöperatie tussen opdrachtgever en opdrachtnemer ging wel gepaard met behoud van de eigen verantwoordelijkheid, maar met oog voor de verantwoordelijkheid en belangen van de andere partij. Het uitgangspunt uit 1990 bleef tevens overeind: een design & construct contract, dat om pragmatische redenen vertaald is naar een aantal contracten. Aan het vervolgcontract (bouwcontract) werden extra bepalingen en randvoorwaarden verbonden, waaronder prijsovereenstemming .

2.3

Het (voor)ontwerp

Het ontwerpcontract viel onder de bepalingen van de RVOI. De aannemerscombinatie TCH is ontwerpverantwoordelijke. Het resultaat van het definitief ontwerp (tekeningen, nota's, specificaties) vormde het uitgangspunt voor het uitvoeringscontract. In het begin van de 10-11

ontwerpfase zijn met behulp van gespecialiseerde externe adviseurs rekenregels opgesteld en is tevens een uitgebreid traject van selectie van de diverse tunnelboorfabrikanten gestart. Gedurende de ontwerpfase zijn diverse interne alsmede externe reviews gepleegd om zodoende de uitgangspunten en de kwaliteit van het ontwerp te waarborgen. Besloten werd om een uitgebreide risico-analyse uit te voeren om de projectrisico's zo goed mogelijk te beheersen. Ten behoeve van het definitieve ontwerp is de reeds eerder uitgevoerde risico-analyse geactualiseerd. De risicoanalyse beschouwde de uitvoeringsrisico's . De input van de risico-analyse is geleverd door deskundigen van zowel de Bouwdienst, als TCR. Door het invullen van risicoitemlijsten, die onafhankelijk van elkaar werden ingevuld en later plenair zijn besproken, ontstond een goed beeld van potentiële risico's. In een latere fase zijn de beschouwde risico's gekwantificeerd naar kans en (financieel) gevolg. Uit de resultaten van de risico-analyse zijn preventieve aanpassingen in het ontwerp meegenomen. Ook is naar aanleiding van de risico-analyse een "nota met kritieke punten" opgesteld, waaruit per onderdeel een lijst met kritieke eigenschappen (LKE) en een lijst met kritieke onderdelen (LKO) is samengesteld. Deze heeft hoofdzakelijk tot doel om de onderkende risico's uit het ontwerp vast te leggen en als document te hanteren bij de uitvoering. Zo zijn de potentiële risico's vanuit het ontwerp "overgedragen" naar de uitvoering. In de opgestelde deelkwaliteitsplannen van de TCR in de uitvoeringsfase, die als ProjectWerkInstructie's (PWI) zijn benoemd vormt de LKE en LKO een vast onderdeel. Bij de risico-analyse is een zo volledig mogelijk beeld gevormd van de risico' s. Deze hebben geleid tot een in het uitvoeringscontract vastgelegde risicoverdeling tussen Bouwdienst en TCR. De resultaten van de risico-analyse zijn ook de basis voor de toetsstrategie van de Bouwdienst, in het kader van het uitvoeringscontract dat ingericht is als contract onder kwaliteitsborging. Uit het oogpunt van risicobeheersing en kwaliteitsborging zijn de volgende aspecten in de ontwerpfase van belang: er is projectmatig gewerkt; van grof naar fijn; de raakvlakken tussen de diverse disciplines zijn meegenomen; er zijn risico-analyses uitgevoerd; er zijn diverse interne en externe reviews gehouden. Op organisatorisch terrein hebben zowel de Bouwdienst als de TCR in de ontwerpfase al een regelmatige uitwisseling gehouden tussen ontwerpers en uitvoerders. Deze interactie is van groot belang gebleken bij het ontwerp van het boorgedeelte . Ook de interactie tussen ontwerpers, uitvoerenden, alsmede het ontwerp en bouw van de tunnelboormachine is essentieel. Bouwdienst en TCR hebben gezamenlijk, met een hoge frequentie (gemiddeld meer dan eens per maand), het gehele proces van ontwerp en bouw van de tunnelboormachine intensief gevolgd. Vanzelfsprekend valt het ontwerp en de bouw van de tunnelboormachine niet onder de verantwoordelijkheid van de opdrachtgever, maar het volgen van het proces is voor een deskundig opdrachtgever die toetsen afneemt in de uitvoeringsfase, belangrijk. 10-12

De eerder vermelde samenwerking tussen Bouwdienst en TCH heeft ertoe geleid dat beide partijen in de gehele ontwerpfase op één locatie hebben geopereerd. Dit heeft de afstemming, de communicatie en de efficiency (acceptatieprocedure) bevorderd.

2.4

Onderhandelingen

Na het afronden van het definitief ontwerp is door TCH een definitieve prijsaanbieding gedaan, waarna een onderhandelingstraject is gestart. In dit stadium zijn ook diverse contractbepalingen in het kader van een nadere risicoverdeling bepaald en vormden daarmee een onderdeel van de onderhandelingsafspraken.

2.5

Uitvoeringsfase

De uitvoeringsfase is in oktober 1995 gestart, waarbij het bouwcontract van kracht was. Deze overeenkomst was opgezet volgens de RA W -systernatiek, Uitgangspunt bij het contract waren: de produktgerichte afrekening de TCH werkt onder kwaliteitsborging.

2.6

Risicobeheersing, werkwijze kwaliteitsborging

In het kader van de kwaliteitsborging werkwijze gehanteerd.

hebben zowel de Bouwdienst als de TCH een eigen

2.6.1 Werkwijze TeR De TCH heeft een algemeen kwaliteitsplan opgesteld, waarbij voor diverse bouwonderdelen, een deelkwaliteitsplan is gehanteerd. Voor nagenoeg elk bouwonderdeel is in twee niveau's een ProjectWerkInstructie (PWI) opgesteld. Onderdeel van deze PWI zijn onder meer de kritieke eigenschappen en onderdelen LKE/LKO, de punten uit de risico-analyse die op het betreffende bouwonderdeel betrekking hebben en keuringsplannen waarin opgenomen wachten bijwoonpunten ten behoeve van de directie. Ook interne audits vormen een onderdeel van de het kwaliteitssysteem van de TCH. 2.6.2

Werf..:wijzeBouwdienst

De Bouwdienst kent als overheidsingenieursbureaueen eigen kwaliteitssysteem, "Elementair" genaamd. De projectorganisatie van de Tweede Heinenoordtunnel hanteert in de uitvoeringsfase een op het project toegesneden productkwaliteitsplan. Daarin is opgenomen een toetsplan ten behoeve van de producten die dienen te worden getoetst. Tevens wordt samen met de TCH en naar oordeel van de Bouwdienst belangrijke onderaannemerslleveranciers geaudit. In het productkwaliteitsplan Tweede Heinenoordtunnel van de Bouwdienst zijn onder andere opgenomen: een algemeen gedeelte, waarin onder andere de organisatie, de taken, verantwoordelijkheden en bevoegdheden, de communicatie en de documentbeheersing zijn opgenomen;

10-13

een toetsplan waarin ten aanzien van het technisch gedeelte staat aangegeven wat, wanneer en door wie wordt getoetst. Het toetsplan is gebaseerd op een toetsstrategie, die zijn oorsprong vindt in de risico-analyse. een financieel toetsplan (rapportage) die wordt opgemaakt in het kader van de vereiste rechtmatigheid. De onderlinge relaties tussen de kwaliteitssystemen zijn weergegeven in figuur 1.

gehanteerd bij de Bouwdienst en de TCH

vaststellen verificaties

beleid (rn eetbare deelst 'n)

middelen en kwalificatie m en sen

regels (werkm etheden)

Fig. 1. Relatie werkwijze kwaliteitsborging

Bouwdienst en TCH.

Geheel links is in verticale zin de "kwaliteitslijn" weergegeven van de Bouwdienst, rechts die van de TCH. Bij de "kwaliteitslijn" van de TCH dient een onderscheid gemaakt te worden tussen een lijn waarbij de producten worden getoetst en een lijn waarbij door middel van audits het proces wordt beoordeeld. In de kwaliteitsprocedure is opgenomen dat, hetzij op initiatief van TCH of door de Bouwdienst van afwijkingen, een afwijkingsformulier kan worden opgemaakt. Een uitgebreide inventarisatie en bewaking van afwijkingen wordt bijgehouden. Hierin is onder andere een onderscheid gemaakt naar type afwijking: ernstig, minder ernstig, civiel, boorproces, enz. Tevens is aangegeven wie de afwijking heeft geïnitieerd en wordt de afhandeling bewaakt. Deze overzichten zijn van belang om juist na elke afwijking de juiste maatregelen ter verbetering te nemen en ook om eventueel trends in kwaliteitsverbetering te kunnen ontdekken en bij te stellen. In de beginperiode van het project is gebleken dat de formele afhandeling van de afwijkingen, die ook door de Bouwdienst dienen te worden geaccepteerd, erg lang duurde. Er is besloten om ter voorbereiding van de formele afhandeling een informeel overleg te houden. De afwijkingen zijn gecategoriseerd en bij elke partij is, afhankelijk van de categorie (boorproces, civiel, kwaliteit) een coördinator aangesteld. Deze overleggen allereerst, voordat een formele correspondentie wordt gestart. Na overeenstemming of bij geen overeenstemming vindt schriftelijk de (formele) afhandeling plaats. 10-14

Figuur 2 geeft in de loop der jaren de afhandelingsduur ingevoerd.

weer, nadat het informele traject is

90 80

l: (1)

Ol C'tl 'tJ

70 60 50

40 30 20 10

o

1995

o Civiel Fig. 2. Afhandelingsduur

1996

1997

o Boorproces afwijkingsrapporten

11Kwaliteit

1995 (formeel), 1996

+

1997 (informeel).

In het begin van het project is gebleken dat de Bouwdienst en TCH ieder een eigen interpretatie van het aspect "kwaliteitsborging" had. Tijdens de uitvoeringsfase is veel energie en tijd gestoken in frequent overleg om gelijke inzichten te krijgen in bijvoorbeeld de inhoud van diverse kwaliteitsdocumenten,

2.7

Kwaliteitsborging en risicobeheersing van ontwerp tot uitvoering

Beschouwen we de gehele periode van ontwerp tot uitvoering dan is ten aanzien van kwaliteiten risicobeheersing de volgende lijn waar te nemen. RISICO-ANALYSE

I

LKE/LKO

I

PWI (toetsen)

I

WACHT- BIJWOONPUNTEN Dit moet uiteindelijk leiden tot een kwalitatief goed eindproduct. Toch blijkt in de praktijk dat er zaken anders lopen dan verwacht.

2.8

Omgang met onverwachte voorvallen

Het staartafdichtingsincident en de boorfrontinstabiliteit zijn onverwachte voorvallen die zich tijdens de uitvoering voordeden. De technische aspecten worden hier niet behandeld, maar wel de organisatorische. 10-15

Zowel bij het eerste als bij het tweede voorval is het allereerst zaak om de situatie zo snel mogelijk veilig te stellen. Daarna is in gezamenlijk overleg tussen Bouwdienst en TCH onderzocht op welke wijze de beste technische- en economische oplossing kon worden toegepast. Bij het voorval van de boorfrontinstabiliteit is daarbij tevens gebruik gemaakt van deskundigheid binnen de Bouwdienst en TCH, weliswaar van personen die niet direct bij dit project betrokken waren. In tweede instantie is pas de contractuele afhandeling gestart. Hierbij speelt de verzekering vanzelfsprekend ook een rol. Na de uiteindelijk gekozen oplossing volgt een uitgebreide evaluatie. Hierbij is besloten om de te nemen maatregelen voor het boren van de tweede tunnelbuis te laten beoordelen door externe deskundigen, een vorm van review. De PAR (Programma Advies Raad) van het COB is hiervoor benaderd.

2.9

De Tweede Heinenoordtunnel als praktijkproject

De Tweede Heinenoordtunnel is een praktijkproject. Dat betekent dat diverse proefnemingen onder aansturing van het COB/K 100 zijn uitgevoerd. De coördinatie van het uitvoeren van een praktijkproject vereist speciale aandacht. Het gevaar is groot dat er een spanningsveld ontstaat tussen het op tijd realiseren van het project ("de bouwers") en het uitvoeren van het proevenprogramma ("de wetenschappers"). Binnen het project onderscheiden we ten aanzien van het aspect proefnemingen drie partijen: de TCH als aannemer, de Bouwdienst Rijkswaterstaat als bouwdirectie en het COB als opdrachtgever voor de proeven. Terzijde vervult het projectbureau Noord-Zuidlijn dezelfde functie als het COB, maar dan in relatie tot de palenproef voor de Gemeente Amsterdam. Om het totale proces goed te laten verlopen is besloten om voor elke partij een aparte proevencoördinator aan te stellen. Deze hebben tot taak om elkaar zeer frequent te informeren, om de realisatie (voortgang) van het project en de voortgang van de proeven af te stemmen en indien nodig binnen de vooraf afgesproken verantwoordelijkheden, beslissingen te nemen. Voor het uitvoeren van de proeven zijn vooraf randvoorwaarden vastgesteld die dienen als "bestek" voor de TCH. Tevens zijn apart afspraken gemaakt omtrent, in het kader van het praktijkproject, beschikbare en vrij te geven informatie. De Bouwdienst is de coördinerende partij tussen projectrealisatie en proefnemingen. De proevencoördinator van de Bouwdienst heeft uit dien hoofde een extra taak en verantwoordelijkheid. In grote lijnen is in de praktijk gebleken dat het instellen van proevencoördinatoren goed heeft gewerkt. Wel is gebleken dat het aspect "praktijkproject" van te voren nagenoeg niet is gedefinieerd en al lopende de uitvoeringsfase is ingevuld.

2.10

Leerpunten, aandachtspunten en aanbevelingen

Ten aanzien van kwaliteit, organisatie en risicobeheersing Heinenoordtunnel de volgende leerpunten worden geïnventariseerd: 10-16

kunnen

bij

de

Tweede

Verplichte risico-analyse Het nut van het opstellen van een risico-analyse heeft zich bewezen. Zowel voor opdrachtnemer als opdrachtgever. Het verdient wellicht de aandacht om het opstellen van een risico-analyse voortaan standaard als verplichting in een ontwerpen bouwcontract op te nemen.

Inbouwen reviews Tijdens de diverse fasen en ook op belangrijke geachte momenten of voorvallen zijn reviews uitgevoerd. Een kritische blik door deskundigen, niet direct bij het project betrokken, kan kwaliteitsverhogend werken.

In contract eisen stellen aan boorproces en tunnelboormachine Het verdient aanbeveling om door de opdrachtgever nadere eisen te stellen aan het boorproces en/of de tunnelboormachine. De specificaties van de tunnelboormachine kulmen uiteindelijk de kwaliteit van het eindproduct (de tunnel) bepalen.

Nauwe relatie ontwerp en uitvoering bij boorproces Gebleken is dat bij een boortunnel, nog duidelijker dan bij de traditionele tunnelbouwmethode, een sterke relatie tussen ontwerp en uitvoering aanwezig is.

Meer traditioneel toezicht nodig Er moet rekening worden gehouden met het feit dat het boren van een tunnel een onomkeerbaar proces is. Is eenmaal een tunnel ring ingebouwd, dan kan bij het plaatsen van de volgende ring de voorgaande ring niet meer uitgebouwd worden. Wil de opdrachtgever dit proces binnen de randvoorwaarden van kwaliteitsborging beheersen en toetsen, dan vereist dat meer traditioneel toezicht dan wellicht gebruikelijk is bij kwaliteitsborgingsprojecten.

Uitvoeringservaring van opdrachtnemer is maatgevend voor de toetsingsstrategie van opdrachtgever Zoals eerder gememoreerd zijn ontwerp en uitvoering nauw aan elkaar verbonden. Hierbij speelt de uitvoeringservaring van de opdrachtnemer een grote rol. In dat licht is de aanwezige uitvoeringservaring bij de opdrachtnemer ook bepalend voor de toetsingsstrategie van de opdrachtgever. Design & Construct heeft voordelen Door de nauwe relatie tussen ontwerp en uitvoering en deels de afhankelijkheid van beide fasen heeft een Design & Construct contract voordelen.

Direct na aanbesteding nadenken over kwaliteitsborging Het verdient aanbeveling om bij aanvang van de uitvoeringsfase, uitgebreid de interpretatie van het begrip kwaliteitsborging met opdrachtgever en opdrachtnemer te bespreken. Tot op een diep niveau (o.a. inhoud van de documenten) kunnen vooraf afspraken gemaakt worden. Duidelijkheid is noodzakelijk, zodat in een latere fase geen vertragingen in de acceptatieprocedure ontstaan.

Afwijkingen adequaat terugkoppelen en afhandelen Kwaliteitsborging bestaat niet alleen uit het noteren van afwijkingen die tijdens de bouw optreden. Juist de te nemen maatregelen, het terugkoppelen en het adequaat bewaken van de afhandeling ervan is noodzakelijk.

Controle en registratie zijn nodig voor verbetering kwaliteitsborging Controle en registratie van alle aspecten van kwaliteitsborging, inclusief afwijkingen kan na evaluaties en analyse leiden tot kwaliteitsverbeteringen.

de

10-17

Open communicatie en informeel overleg Kwaliteitsborging behoeft niet per definitie te leiden tot uitsluitend een formele relatie tussen opdrachtgever en opdrachtnemer. Open communicatie en informeel overleg is essentieel. Uiteindelijk dienen afspraken en acceptaties wel formeel vastgelegd te worden.

Durven blootleggen van afwijkingen Het durven blootleggen van afwijkingen, door zowel opdrachtgever als opdrachtnemer is van belang. Niet het aantal afwijkingen is van belang, maar het feit dat afwijkingen in aantal afnemen betekent kwaliteitsverbetering.

Praktijkproject vooraf definiëren De Tweede Heinenoordtunnel was een praktijkproject. De betekenis van het begrip praktijkproject is niet van te voren goed gedefinieerd. Bij een volgend praktijkproject verdient het aanbeveling om dit vooraf beter te definiëren.

10-18

11

PROEVENBEGELEIDING

Datum: Opstellers:

17 oktober 1999 F. Westerveld J. Rekker W. Plekkenpol

11-1

INHOUD

1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

INLEIDING Algemeen Doel van de evaluatie Doel van de proeven Uitgevoerde proeven Betrokken partijen Coördinatie proeven

'"

,

.

, .

11-3 11-3 11-3 11-3 11-4 11-5 ,11-6

2. 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3

ORGANISATIE VAN DE PROEVENCOÖRDINATIE 11-7 Geplande organisatie coördinatiecentrum 11-7 Inleiding 11-7 Taken ' : 11-8 Communicatielijnen 11-9 i.lA Bevoegdheden per functionaris 11-9 2.1. 5 Randvoorwaarden en eisen " .. .. ..... .. ...... . . ......... ....... 10 2.2 Organisatie coördinatiecentrum in de praktijk 11-10 3. 3.1 3.2

COMMUNICATIE, INFORMATIE Onderlinge communicatie Communicatie tussen coördinatoren en TCH, BD en COB

4. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

BEHANDELING VAN DE MEETGEGEVENS Uitgangspunten '" Automatisch verkregen meetgegevens Handmatig verkregen meetgegevens ; ; Netwerk Toegang tot het netwerk.............. ..... ... ... ........... ... .................. .. ..........

11-15 11-15 11-16 11-16 11-18

5. 5.1 5.2 5.3 5A 5.5 5.6

CONCLUSIES De proefnemingen in het algemeen .•...................................................... Organisatie Communicatie , ..... .... ..... ... ....... .. .. .......... Behandeling van de meetgegevens Het nut van proevenbegeleiders Aanbevelingen voor de toekomst.. ;..............................................

11-21 11-21 11-21 11-22 11-22 11-22 11-22

11-2

11-12 11-12 11-12 h •••••••••••••••

11-15

1.

INLEIDING

1.1

Algemeen

De Tweede Heinenoordtunnel, waarvan de uitvoering op 9 oktober 1995 gestart is, is uitgevoerd als boortunnel. Omdat het de eerste keer in Nederland is dat een boortunnel met grote diameter in slappe grond is aangelegd, is deze tunnel als praktijkproject aangewezen. Het doel van dit praktijkproject is - naast het realiseren van een tunnel - het opdoen van kennis en ervaring met boortechnologie en boortunnels in Nederlandse omstandigheden. Hiertoe is een uitgebreid proevenprogramma opgesteld. Dit proevenprogramma is aangestuurd door CUR/CoB onderzoekscommissie K 100 "Praktijkonderzoek Boortunnels" . Naast K 100 zijn proeven georganiseerd door het Projectbureau Noord/Zuidlijn van Amsterdam, de Bouwdienst Rijkswaterstaat en de TU Delft. 1.2

Doel van de evaluatie

Vastgesteld wordt dat een belangrijk aantal boorprojecten in voorbereiding of reeds in uitvoering is. Er liggen nog voldoende onderzoeksvragen om nader te bekijken. De verwachting is dat ook bij deze projecten onderzoek zal worden gedaan. Doel van deze evaluatie is dan ook het doen van aanbevelingen voor een betere inpassing van proeven tijdens de uitvoering van toekomstige (boor-) projecten. Daarbij wordt gekeken naar de volgende elementen: •

vaststellen of het Proeven Coördinatiepunt (zie 1.6) heeft bijgedragen aan de goede afstemming tussen de uitvoering van de tunnel en het doen van proeven;

•

onderzoeken welke elementen positief hebben bijgedragen aan deze afstemming;

•

aangeven op welke punten verbeteringen doorgevoerd dienen te worden.

1.3

in toekomstige

vergelijkbare

situaties

Doel van de proeven

Het doel van de proeven is in het algemeen het opdoen van kennis van de boortechnologie, de invloed van het boren op de omgeving en de .invloed van de omgeving en het boorproces op de gerealiseerde tunnel. Meer specifiek kunnen de kennis- en ervaringsgebieden als volgt worden omschreven: •

Betreffende de boortechnologie is het doel meer kennis te verkrijgen omtrent de steunvloeistof, steundrukken, morteldrukken, de slurry-kringloop, vijzelkrachten en verbruik van bentoniet, mortel, energie, etc.

•

Betreffende de invloed van het boren op de omgeving is het doel meer kennis verkrijgen over maaiveldzakkingen, vervormingen en spanningsveranderingen in de ondergrond. Tevens is meer kennis verkregen van door de tunnelboormachine veroorzaakte trillingen c.q. trillingshinder.

•

Betreffende de invloed van de omgeving en het boorproces op de tunnel is het doel meer kennis te verkrijgen over optredende spanningen en vervormingen in de gerealiseerde tunnel. Tevens moet meer kennis worden verkregen over het verloop 11-3

van de groutdrukken rondom de tunnel en in de tijd. Als laatste moet meer inzicht verkregen worden in het zettings- en vervormingsgedrag van de tunnel. Naast deze vooraf vastgestelde doelgebieden is tijdens het boorproces het proevenprogramma uitgebreid, om in te spelen op actuele ontwikkelingen en nieuwe ideeën.

1.4

Uitgevoerde proeven

In de voorgaande paragraaf is uiteengezet hoofdgroepen kan worden onderverdeeld:

1.

dat het merendeel

van de proeven

in drie

Boortechnologie •

Er zijn diverse drukopnemers de TBM.

geplaatst op het snij rad en op het duikschot van

•

Verder zijn verscheidene boorprocesgegevens geregistreerd. Deze gegevens zijn door de aannemercombinatie TCH beschikbaar gesteld. Het betreft onder meer: Automatisch geregistreerde gegevens zoals vijzelkrachten, aan- en afvoerdebiet en dichtheden van de bentoniet/slurry, drukken in de graafen werkkamer, voortgangssnelheid, draaisnelheid en draaimoment van het snij rad. Gegevens van het mortel verbruik.

2.

11-4

• •

Er is gemeten aan de snijtanden om de slijtage te bepalen. Er zijn metingen verricht om de consistentie van de boorvloeistof te bepalen en om de hydraulische weerstand van de boorvloeistof in de leidingen te bepalen.

•

Drukkrachten van afzetvijzels zijn gekalibreerd.

•

De invloed van het variëren van groutdrukken, de voortgangssnelheid, de draaisnelheid van het snij rad en het toepassen van oversnijders is onderzocht.

Invloed van het boren op de omgeving •

Op de beide oevers is door het COB een meetveld ingericht waar metingen zijn verricht aan maaiveldzakkingen en veranderingen van spanningen en vervormingen in de ondergrond.

•

Het Projectbureau Noord/Zuidlijn (PBNZ) heeft op de noordoever een meetveld ingericht waarbij de "Amsterdamse situatie" is nagebootst. Dit wil zeggen: houten en betonnen palen in verschillende configuraties. Deze zijn realistisch belast en ingebed in boorpalen van zachte klei om de Amsterdamse geologische omstandigheden na te bootsen. Deze proeven dienen om het effect van het boren langs en onder paalfunderingen te bestuderen.

•

De trillingen die door het boorproces worden gegenereerd en van invloed zijn op de omgeving zijn meermaals door verschillende partijen geregistreerd.

3.

Invloed van de omgeving en het boorproces op de tunnel •

Twee tunnelringen zijn beïnstrumenteerd om de invloed van de omgeving en het boorproces op de tunnel te onderzoeken. Hierbij zijn spanningen en rekken, alsmede groutdrukken geregistreerd.

•

De deformatie van de tunnel (ovalisering en langsvervorming)

•

De verplaatsingen van individuele segmenten ten gevolge van de vijzelkrachten zijn de eerste 24 uur na het plaatsen van de ringen semi-continu geregistreerd.

is gemeten.

•

In verband met de duurzaamheid van de tunnel is de invloed van de chlorideindringing in de tunnelsegmenten geregistreerd. In de vierde hoofdgroep kunnen de overige experimenten worden samengevat: 4.

Overige proeven •

Ten behoeve van het PBNZ is de invloed van in de tunnel gegenereerde trillingen (bijvoorbeeld door een metrotrein) op de omgeving bestudeerd.

•

In het kader van een dissertatie aan de TU-Delft de geofysische invloed van het tunnelboorproces op de omliggende ondergrond bestudeerd, met het doel de bodemopbouw in kaart te brengen.

•

Er is een pilot-project uitgevoerd om staalvezelbeton segmenten in plaats van gewapend betonnen segmenten te ontwerpen, te produceren en in te bouwen. Hiertoe zijn 16 ongewapende, maar met staalvezels versterkte ringen ingebouwd. Hierbij is getoetst of het inbouwen op een beheerste wijze kan geschieden en is nagegaan hoe deze ringen zich in de praktijk gedragen. Tevens is een vergelijking gemaakt met traditioneel gewapende ringen.

•

Met behulp van een grondradar is de gerealiseerde dikte van de groutschil van een ring gemeten.

1.5

Betrokken partijen

Naast de formele Opdrachtgever (Rijkwaterstaat Directie Zuid-Holland) was een veelheid aan partijen betrokken. Bij de dagelijkse gang van zaken waren dat de opdrachtgevers Bouwdienst Rijkswaterstaat, TCH, COB en PBNZ. Daarnaast waren talloze opdrachtnemers bij de proeven betrokken. Genoemd kunnen worden: 1. In opdracht van het COB (o.a.): • • •

TCH SSS Waterloopkundig

• • • •

TNO Bouw Fugro Inpark Grondmechanica Delft Gemeentewerken Rotterdam

• • •

SafeX Iv-Consult Technofysica

Laboratorium Delft

11-5

2.

3.

In opdracht van PBNZ (o.a.): • • •

TCH IFCO Grondmechanica Delft

•

TNO Bouw

• Fugro In opdracht van of in samenwerking met de BD RWS (o.a.): • •

4.

1.6

TCH Grondmechanica Delft

• TU Delft De TU Delft is met het dissertatie-onderzoek

"self supporting" geweest.

Coördinatie proeven

Uit het voorgaande blijkt reeds hoeveel verschillende partijen bij de veelheid aan proeven betrokken zijn. In het begin was er weinig afstemming tussen de metende partijen onderling. Vaak werd door de bedenkers van de proeven vrijwel alleen aan de uitvoering van de eigen proef gedacht. Dat dit niet altijd strookte met de uitvoering van de bouwen van het boorproces mag duidelijk zijn. Tussen de direct betrokken partijen waren vooraf randvoorwaarden vastgesteld voor de uitvoering van de proeven. Een en ander is vastgelegd in een convenant tussen Bouwdienst Rijkswaterstaat en COB/K100 en tussen Bouwdienst Rijkswaterstaat en TCH. Uitgangspunt daarbij was: de bouwen het boorproces hebben de hoogste prioriteit, tenzij anders overeengekomen. Zo waren bijvoorbeeld voor de inbouw van de meetringen een aantal uren stilstand van het boorproces voorzien. Het was reeds in een vroeg stadium duidelijk dat een goede coördinatie en veel overleg onontbeerlijk was. Hiertoe is een coördinatiecentrum met 3 proevenbegeleiders c.q. coördinatoren opgericht. In dit coördinatiecentrum zijn de 3 partijen (Bouwdienst Rijkswaterstaat, TCH, COB/K 100) vertegenwoordigd.

11-6

2.

ORGANISATIE VAN DE PROEVENCOÖRDINATIE

2.1

Geplande organisatie

coördinatiecentrum

De vooraf geplande organisatie van de uitvoering en de coördinatie van de proeven is omschreven in het zogenaamde WUPP-document: Werkafspraken tussen Uitvoering Proeven en Project. Het onderstaande (2.1.1 tot en met 2.1.5) is een gedeeltelijke overname van dit document. Daar waar in de tekst staat vermeld CUR/COB/K 100 kan in aangepaste vorm ook PBNZ gelezen worden. De palenproef van PBNZ, die geen directe relatie heeft met het proevenprogramma van het COB, is ten aanzien van de afstemming van de werkzaamheden begeleid door de Bouwdienst Rijkswaterstaat. 2.1.1 Inleiding Het COB-proevenprogramma is afgestemd op het bouwproces van de tunnel. Een in te stellen coördinatiepunt coördineert en bewaakt de raakvlakken van de werkzaamheden van de TCH en COB respectievelijk PBNZ. In dit hoofdstuk wordt de organisatie beschreven evenals de taken, bevoegdheden en verantwoordelijkheden van de functionarissen die deel gingen uitmaken van deze organisatie. Het coördinatiepunt heeft een directe ingang naar de bestaande organisatie van de Tweede Heinenoordtunnel. Er is een directe functionele lijn met de directie UA V van de Bouwdienst, de realiseringspoot van de TCH en de verantwoordelijke van het COB. Het coördinatiepunt wordt bemand door functionarissen uit de genoemde organisaties. In figuur 1 is de organisatie rond het coördinatiepunt weergegeven .

.J TCH

i

,

.Ll I L

_.L BD

-------~----------------------

I!

Coördinator uitvoering boortunnel l--F.

W't'eld

1

I

.

_.~ ..

COB

I

--------------------------------r-

:i

I~

r----------J I

Coördinator BD en . I coördinatie proeven PBNZ. voorzitter coördinatiepunt

'1

,.

I

rI

Hekker I G. Brokking' I

Coördinator uitvoering proeven COB W. Plekkenpol

r----I [Ultvoerinq ]

cr,I ! U itvoering

Opmerking: Organigram is betreffende coördinator BD enigszins gewijzigd t.o.v. WUPP-document. * J. Hekker t/mjanuari 1998, G. Brokking t/m augustus 1999.

Fig. 1. Organisatie coördinatiepunt proeven, in eerste opzet. 11-7

2.1.2 Taken Taak van het coördinatiepunt: • Coördinatie en bewaking raakvlakken proefprogramma

versus realisering boortunnel.

•

Het voortdurend volgen en afstemmen van de planning met bijbehorende van het proevenprogramma en het bouwproces.

activiteiten

•

Het signaleren van verschillen met betrekking tot de gesignaleerde knelpunten.

•

Het optreden in probleemsituaties.

Taken voorzitter coördinatiepunt: •

Actief volgen van de voortgang volgens het plan van aanpak: uitvoering proeven volgens het plan van aanpak realisatie uitvoering tunnel volgens het plan van aanpak.

•

Het signaleren van mogelijke knelpunten tussen de uitvoering van de proeven en de realisatie van de boortunnel.

•

Het signaleren van: afwijkingen ten opzichte van de geplande voortgang; tekortkomingen/onvolledigheden/onduidelijkheden de uitvoering; niet-overeenstemming tussen partijen.

met betrekking

tot

•

Het opstellen van tweewekelijkse voortgangsrapportages: het rapporteren het beleidsniveau en aan het uitvoeringsniveau over de uitgezette acties.

•

Het voeren van dagelijks overleg in verband met de dagelijkse afstemming.

•

Het volgen, beoordelen en controleren van de uitgezette acties en/of gedane afspraken.

•

Het zorgdragen voor een goede beheersing van documenten.

•

Het optreden bij calamiteiten.

Taken functionaris

aan

TCH:

•

Het leveren van informatie over de stand van zaken en voortgang van het werk.

• •

Het tijdig melden van afwijkingen op de voortgang. Het afstemmen van de werkzaamheden met de planning van de proeven van het COB.

•

Het doen van voorstellen om afwijkingen op de voortgang afstemming met de proeven te kunnen realiseren.

• •

Optreden namens de TCH om geaccepteerde acties uit te voeren, of te laten uitvoeren Rapporteert aan het beleidsniveau van TCH.

•

Heeft kennis uitvoering.

11-8

van het proevenprogramma

ten behoeve

te kunnen oplossen en

van afstemming

met de

Taken functionaris

COB:

•

Het leveren van informatie over de stand van zaken en voortgang van de proeven.

• •

Het tijdig melden van afwijkingen op de voortgang. Het afstemmen van de voortgang van de proeven met de voortgang van het werk.

•

Het doen van voorstellen om afwijkingen op de voortgang te kunnen oplossen en afstemming met de proeven te kunnen realiseren. Optreden namens het COB om geaccepteerde acties uit te voeren, of te laten uitvoeren.

• • •

Rapporteren aan het beleidsniveau van het COB. Op de hoogte zijn van de uitvoering van de boortunnel ten behoeve van de afstemming met het proevenprogramma.

2.1.3 Communicatielijnen Het coördinatiepunt kent de volgende communicatielijnen: • Communicatie met het beleidsniveau in een REPRO-vergadering (Realisatie PROeven: Overlegstructuur op beleidsniveau). Hierin zijn vertegenwoordigd: TCH, COB en de Bouwdienst. Het beleidsniveau bepaalt en beslist over de invulling en uitvoering van de proevenplannen en de voortgang en uitvoering van de boortunnel. •

Communicatie met het coördinatieniveau in een REPRO + -vergadering (Realisatie PROeven +: Overlegstructuur op beleidsniveau met inbreng van uitvoeringsniveau). Hierin zijn vertegenwoordigd: TCR, COB en de Bouwdienst. Het coördinatieniveau coördineert de voortgang van de werkzaamheden aan de tunnel en de voortgang en inhoud van de proeven van het COB en reageert op afwijkingen ten opzichte van de planning.

•

Communicatie met het uitvoeringsniveau: hierin zijn vertegenwoordigd: TCR en het COB. Het uitvoeringsniveau voert de proeven uit namens het COB en realiseert de boortunnel namens de TCR.

Zonder afwijkingen van hetgeen is vastgelegd in de voorwaarden kunnen de drie functionarissen onderling zaken afhandelen.

scheppende maatregelen,

2.1.4 Bevoegdheden per functionaris Bouwdienst: Voorzitter coördinatiepunt. Is namens de opdrachtgever (BD) te allen tijde bevoegd tot handelen in situaties waarin zich calamiteiten voordoen. De functionaris is bevoegd om de partijen te informeren en te adviseren (gevraagd en ongevraagd) om een goede beheersing van de uitvoering van de proeven c.q. realisering tunnel mogelijk te maken COB: Coördinatoifunctie. Is namens het COB bevoegd om in te grijpen, proevenprogramma en de voortgang hiervan.

binnen de vastgestelde

kaders,

in het

11-9

Tevens is de functionaris bevoegd tot het uitzetten van acties die in het coördinatiepunt vastgesteld.

zijn

TCH: Coordinaiorfunctie.

Is namens de TCH bevoegd om in te grijpen, binnen de vastgestelde kaders, in het realisatieproces van de boortunnel. Tevens is de functionaris bevoegd tot het uitzetten van acties die in het coördinatiepunt zijn vastgesteld. Kennis, kunde en vaardigheden. De functionarissen dienen over voldoende kennis te beschikken van het project als het gaat om doelstellingen en de uitvoering van de proeven alsmede de consequenties te kunnen overzien bij afwijkingen. Dit geldt tevens voor de realisatie van de boortunnel. De functionarissen moeten in staat zijn om snelle beslissingen te nemen. Goede mondelinge en schriftelijke uitdrukkingsvaardigheden zijn een must, evenals het kunnen opereren in situaties van samenwerking met tegengestelde belangen. Communicatieve vaardigheden zijn van essentieel belang. Informatie en rapportage De voorzitter rapporteert aan de directie DAV, die regelmatig de projectleider en het plv. bevoegd gezag informeert. De coördinator van TCH rapporteert aan de projectmanager van TCH. De coördinator van het CaB rapporteert aan de projectverantwoordelijke van het CaB. 2.1.5 Randvoorwaarden en eisen Bezetting van het coördinatiepunt •

Iedere partij (BD, CaB en TCH) zorgt voor de invulling van de bezetting. Deze bestaat uit een functionaris (volle tijdsfunctie) en een vervanger uit de eigen organisatie.

•

Aanwezigheid: dagelijks op gewone werkuren. Voor de ploegendienst uren wordt een piketrooster opgesteld.

Bereikbaarheid Het coördinatiepunt dient in principe te allen tijde bereikbaar te zijn.

2.2

Organisatie coördinatiecentrum in de praktijk

In de praktijk is de organisatie zoals beschreven in het vorige hoofdstuk grotendeels aangehouden. Er is echter een wijziging betreffende de begeleiding van de proeven van PBNZ opgetreden toen TCH de uitvoering van de palenproef heeft aangenomen en daarmee de contacten rechtstreeks met het Projectbureau Noord/Zuidlijn had. Hierdoor was het logischer dat de coördinatie en begeleiding van de palenproef werd waargenomen door de coördinator van TCH. Het gewijzigde organigram is hieronder weergegeven en was geldig tot en met november 1997.

11-10

I

Coördinator uitvoering boortunnel en uitvoering proeven PBNZ F. Westerveld

E

itvoering TCH Uitvoering proeven PBNZ

I

Coördinator uitvoering proeven COB W. Plekkenpol

Coördinator BD en coördinatiepunt J. Hekker / G. Brokking

I voorzitter

I

Uitvoering proeven COB

I

I

Fig. 2. Organisatie coördinatiepunt proeven t/m november 1997. De coördinatie van het COB bleek in de praktijk door de hiërarchische organisatiestructuur van het COB op een aantal punten niet goed te functioneren. Om hier verbetering in aan te brengen is de coördinatie van de COB-proeven ingaande december 1997 verder waargenomen door de projectleiders van de drie verschillende hoofdonderdelen, te weten: TBM, meetvelden en tunnel. Het aangepaste organigram ziet er als volgt uit:

PBNZ

TCH

COB

Coördinator

uitvoering boortunnel en uitvoering proeven F, Westerveld

PBNZ

Coördinator BO en voorzitter coördinatiepunt J. Hekker / G. Brokking

Coördinator COB uitvoering proeven TBM W. van Schelt

Coördinator COB uitvoering proeven meetvelden W. Ptekkenpol

Coördinator

COB

uitvoering proeven tunnel P.

Jovanovic

Fig. 3. Organisatie coördinatiepunt proeven vanaf december 1997.

11-11

3.

COMMUNICATIE, INFORMATIE

3.1

Onderlinge communicatie

De coördinatoren van de proeven, CoPro's, hebben met name in de beginfase veel overleg met elkaar en met aan de proeven deelnemende partijen moeten voeren, "om de neuzen in dezelfde richting te krijgen". Deze vergaderingen werden tot de eerste passage van het COBmeerveld noord op wekelijkse basis gehouden en zijn in notulen vastgelegd. Ook tussen deze vergaderingen in werd veel overleg gevoerd. Na deze tijd was deze hoge frequentie niet meer nodig en werd het overleg op ad-hoc basis gevoerd wanneer het nodig was. Bepaalde proeven, zoals die met de meetringen en de proef met het valgewicht in de tunnel (PBNZ) bleven echter veel tijd en energie vergen. Ook het werkoverleg tussen de proevencoördinatoren en andere metende partijen, zoals tussen TCR en PBNZ en TCH en IFCO heeft veel tijd gekost. Er kan worden gesteld dat het overleg tussen de CoPro's goed en constructief was. Een moeilijk punt was vaak het op het juiste moment inplannen van een proef in het boorproces, met name als deze proef in de tunnel uitgevoerd moest worden. Dit heeft veel te maken met het relatief onvoorspelbare karakter van het boorproces die soms leidde tot een gewijzigde planning van de uitvoering. Hierop wordt onderstaand nader ingegaan.

3.2

Conununicatie tussen coördinatoren en TCH, BD en COB

Communicatie tussen de proevenbegeleider TCH en de organisatie van TCR. In het algemeen kan worden gezegd dat de communicatie tussen de proevenbegeleider (Frank Westerveld) en de leiding, werkvoorbereiding en uitvoering goed was. In het prille begin kwam het wel eens voor dat de proevenbegeleider niet van alles op de hoogte was of soms achter de feiten aanliep, maar dit was te wijten aan het feit dat nog veel kennis moest worden opgedaan van zowel de proevenprogramma's als van de uitvoering. Tevens moesten zowel de leiding als de uitvoering van TCR wennen aan het feit dat ook rekening met de proeven moest worden gehouden. Het zichzelf zeer actief informeren over uitvoeringszaken bleek noodzakelijk. De informatie kwam niet altijd automatisch naar de proevenbegeleider toe. De samenwerking binnen TCH was goed en leverde geen problemen op. Soms was echter de afstemming met de boorploegen moeilijk. Als bijvoorbeeld een proef op een bepaalde datum of een bepaald tijdstip ingepland en afgestemd werd met een aantal mensen bleek dit later toch niet binnen de gehele organisatie bekend te zijn en moest de proef wegens dringende werkzaamheden in de boormachine uitgesteld worden. Later ging ook op dit vlak de communicatie veel beter. Communicatie tussen de proevenbegeleider BD en de organisatie van BD). Binnen de Opdrachtgeversorganisatie rapporteerde de CoPro BD (proevencoörinator Bouwdienst) in eerste aanleg direct aan het Plaatsvervangend Bevoegd Gezag (Beleidsniveau J.L. Beguin). Wel had de CoPro de taak de Projectleider en de Directie DAV nauwkeurig op

11-12

de hoogte te houden van de ontwikkelingen. In een later stadium is het beleidsniveau gedelegeerd aan de projectleider (F. Wermer). In algemene zin kan gezegd worden dat de communicatielijnen kort, helder en goed waren. Als positief is ervaren dat CoPro-BD naast de proevencoördinatie ook bij het dagelijkse werk van de Directie-UA V was betrokken (toetsing Deelkwaliteitsplannen en toezicht). Aandachtspunt voor de toekomst is de bereikbaarheid van het beleidsniveau. Op het moment dat snel een besluit moest worden genomen kostte het nog wel eens moeite de beslisser te bereiken.

Communicatie tussen de proevenbegeleider

COB en de organisatie van K 100.

Gedurende de aanleg van de eerste tunnelbuis heeft de functionaris van het COB een full-time baan gehad op de bouwplaats. In de bouwkeet was daarvoor ook ruimte beschikbaar. Buiten de passages van de meetgebieden om, waren de andere leden van het Projectbureau Boortunnels (PBBT) meestal werkzaam in het gebouw van Rijkswaterstaat te Zoetermeer en later te Utrecht. Deze keuze is weloverwogen gemaakt. Het is niet werkbaar om voor het opzetten van onderzoek en het verwerken van resultaten op een bouwplaats te zijn. Daarvoor is de situatie ter plaatse te hectisch. Gedurende de passages van de meetgebieden was het Projectbureau op de bouwplaats druk bevolkt. Naast de vaste medewerkers waren ook onderaannemers van het COB aanwezig voor het uitvoeren van snelle evaluaties. Met name in perioden buiten de passages verliep de communicatie over teveel schijven. Omdat er binnen het projectbureau voor gekozen is om alle onderzoeken te verdelen in vier hoofdgroepen met voor elke hoofdgroep een verantwoordelijke, fungeerde de COBfunctionaris in eerste instantie als een intermediair tussen CoPro en PBBT. Het uitzetten van acties bij zijn eigen medewerkers verliep niet altijd even soepel. Om een voorbeeld te geven: indien binnen CoPro was besloten dat het Waterloopkundig Laboratorium (WL) in samenwerking met de aannemer op vrijdag aanstaande bepaalde werkzaamheden kon verrichten, kon niet direct met WL contact opgenomen worden. De functionaris diende dit verzoek eerst door te geven aan de medewerker binnen het PBBT, die vervolgens WL opbelde. Deze procedure kwam de snelheid van handelen bepaald niet ten goede. Toch was er wel een verklaring voor de ietwat stugge houding. Ondanks dat de CoPro's beslissingsbevoegdheid hadden, beschikten ze niet over enig budget. Dit heeft ertoe geleid dat onderaannemers, die op verzoek van CoPro werkzaamheden op de bouwplaats hadden verricht, rekeningen stuurden naar COB, hetgeen (ongewenst) meerwerk opleverde. Zoals in figuur 3 is te zien, is de organisatiestructuur in de loop van het proces gewijzigd. Op deze wijze is een schakel in de keten verwijderd, hetgeen tot snellere afwikkeling van acties en ook tot een betere verstandhouding heeft geleid. Door de kortere lijnen bleek het mogelijk om standpunten en meningen in een eerder stadium over te brengen, waardoor wederzijds begrip groeide. De samenwerking binnen COB verliep over het algemeen goed, met name toen communicatielijnen waren ingekort.

11-13

Communicatie tussen Copro 's met andere achterban Na een in eerste instantie wat aftastende houding van alle drie de partijen op de bouwplaats, werd de sfeer steeds beter. Ook aan de kant van de aannemer was belangstelling voor de proeven (en wellicht nog wel meer voor de resultaten). Hetzelfde gold voor de Bouwdienst. Maar andersom toonden ook COB-medewerkers interesse voor het complexe bouwproces. Met name tijdens informele gesprekken tijdens een wandeling over de bouwplaats of tijdens de lunch kwamen allerlei onderwerpen aan bod. Ook tijdens dit unieke project is gebleken dat het verstrekken van veel informatie belangrijk is. Een voorbeeld zijn de deformatiemetingen in en achter de TBM, door middel van een geautomatiseerd meetsysteem. Uitleg van de bedoeling en het nut van de meting aan de boorploeg heeft ervoor gezorgd dat voorzichtiger met dure apparatuur werd omgegaan.

Communicatie tussen de proevenbegeleiders

en opdrachtnemers van de metende partijen.

Ondanks de goede samenwerking tussen de proevenbegeleiders onderling kwam het echter nog al eens voor dat bepaalde verzoeken van de Bouwdienst of TCH in de hiërarchische organisatie van het COB verzandden. Er werd dan onvoldoende snel actie ondernomen. Ook bleek de werkwijze nog al eens omslachtig wanneer bij de CoPro's op werkvloerniveau overleg nodig was met opdrachtnemers van het COB. Als bijvoorbeeld de proevenbegeleider van TCH bepaalde technische details van een proef van TNO of WL nodig had, moest dit overleg gaan via de weg CoPro - COB - secretaris K 100 - projectleider K 100 onderdeel opdrachtnemer - vice versa. De CoPro TCH nam in dergelijke gevallen nogal eens het initiatief om rechtstreeks contact op te nemen met deze opdrachtnemers van K 100. Dit werd echter hoog in de organisatie van K 100 niet gewaardeerd en leidde wel eens tot conflicten.

11-14

4.

BEHANDELING VAN DE MEETGEGEVENS

4.1

Uitgangspunten

De tussen TCH en COB gemaakte afspraken betreffende de behandeling van de meetgegevens hebben de volgende uitgangspunten (zie REPRO-overleg d.d. 2 juli 1997): • Alle meetgegevens zijn 1 op 1 direct beschikbaar. Hierbij moet worden aangetekend dat het COB alleen die meetgegevens van de boormachine krijgt welke op voorhand zijn afgesproken (zie hiervoor Herrenknecht document 504-53-001-02 - Project S-97 Tweede Heinenoord - Beschreibung MeBdatenerfassung). •

In sommige aanvullende resultaten ter te verplichten

gevallen heeft TCH op eigen initiatief een investering gedaan om informatie te verkrijgen. TCH kan eventueel worden verzocht de beschikking te stellen. Het werd echter niet redelijk geacht TCH er toe deze informatie te verstrekken.

•

Informatie kan 'gevoelig' zijn. Hierbij speelt het projectbelang een rol. Uiteindelijk zal de Bouwdienst worden beoordeeld op de resultaten van het project en op die van de proeven. Er is een afweging gemaakt tussen het projectbelang en het proevenbelang. Dit is geconcertiseerd door op basis van de onderzoeksdoelen de informatiestroom nader te specificeren. Dit heeft er toe geleid dat een deel van de informatie direct, een deel in een later stadium beschikbaar komt, en een deel bij de BD-RWS en/of TCH blijft. Een en ander is per geval beoordeeld. Concreet: Meetgegevens moeten op de bouwplaats van de Tweede Heinenoordtunnel blijven en mogen slechts met vertraging beschikbaar komen. De integriteit van het COB/PBBT voor wat betreft de omgang met informatie staat hierbij niet ter discussie. In een later stadium (januari 1998) is na veel aandrang van het PBBT echter toch besloten onder bepaalde voorwaarden de meetgegevens direct voor het kantoor van PBBT in Utrecht beschikbaar te stellen. Hierop wordt in 4.5 nader ingegaan.

4.2

Automatisch verkregen meetgegevens

De automatisch geregistreerde meetgegevens worden via dataloggers op het netwerk van BD/COB geschreven. Oorspronkelijk was het niet de bedoeling een netwerk in te richten en alleen van dataloggers gebruik te maken, maar in verband met het voor iedereen op hetzelfde moment beschikbaar stellen van de meetresultaten (zie 4.1), bleek een netwerk een praktische oplossing. Dit netwerk wordt verder in 4.4 beschreven. De meetresultaten die automatisch geregistreerd werden zijn: •

Meetgegevens van de TBM (Herrenknecht). De vooraf met het PBBT afgesproken hoeveelheid meetgegevens in het afgesproken formaat zijn via de PC van Herrenknecht naar een datalogger van WL verstuurd en vervolgens automatisch op het netwerk gezet.

•

Meetgegevens van de TBM (WL). Deze meetgegevens zijn rechtstreeks van de TBM naar een (andere) datalogger van WL verzonden en vervolgens op het netwerk gezet.

11-15

•

Meetgegevens van het COB-meetveld Noord. Dit betreft alleen de automatisch geregistreerde meetgegevens (extensometers, SMS, waterspanningsmeters). Deze meetresultaten worden via een datalogger van Fugro op het netwerk gekopieerd.

•

Meetgegevens van het COB-meetveld Zuid. Dit betreft alleen de automatisch geregistreerde meetgegeven (extensometers, waterspanningsmeters). Deze meetresultaten worden via een modemverbinding met Fugro naar Rijswijk verzonden en later handmatig op het netwerk gezet.

•

Meetgegevens van de meetringen. Deze meetgegevens worden via een datalogger van TNO op het netwerk opgeslagen. Meetgegevens van een proefpalenproject Noord/Zuidlijn. Deze meetgegevens worden via een datalogger van IFCO op het netwerk gekopieerd. Meetgegevens van peilbuizen en een getijdemeter . Deze meetgegevens worden via een datalogger van IFCO op het netwerk gezet.

• •

4.3

Handmatig verkregen meetgegevens

De handmatig verkregen meetgegevens betreft de handmatig gemeten maaiveldzettingen en de metingen van de hellingmeetbuizen. Deze meetresultaten zijn handmatig op het netwerk gekopieerd.

4.4

Netwerk

In de vorige paragrafen is reeds melding gemaakt van een netwerk, waarop centraal de meetgegevens opgeslagen werden en waarop deze centraal toegankelijk zijn. Oorspronkelijk was het uit veiligheidsoverwegingen niet de bedoeling dit netwerk in te richten. Hierop is uit praktische overwegingen teruggekomen en het is in de praktijk een betrouwbaar instrument gebleken. Bijkomend voordeel was dat ook centraal back-ups gemaakt konden worden. Het netwerk is schematisch weergegeven op de volgende pagina.

11-16

VMT één kabel

-

I

Rad. dichth.

[E:J

Drukverschil

Scheidingsi nstallatie

meetring

~7:eeNeld n

QG8tiidemeter

+ waterspanningsmeters

Fig. 4. Schematisatie van de registratie van metingen in een netwerk. 11-17

In de praktijk ziet de directory-structuur niet weergegeven):

op de file server er als volgt uit (subdirectories

Bureaublad [±j ...~ Deze computer El ~~ r~et werkomgeving I±J! Volledig netwerk r-l-l!!J S brdusr01 ;~'4 . ~H:J2080a5 I±Jf.:::J bedrvoer

zijn

.'::}:;;J,

~.Q

Projecldirectory 2080a5 (oude situatie) SM S Server Package 02/23/98 HP laserjet 4000 Series PCl 6 HP laserjet IIID HP DeskJ et 870 Series

cd

Netwerk Client Distribution Share SM S Server Package 02/23/98 Defrnete gegevens Bouwdienst Grafieken IFCO logging gegevens

l±J..Q Clients l±J·CJ cosy30 l±J{:J DeftvletA r±iQ Grafiek [±j{J ifco l±J{:! info [j:J-Q InterChk I±JCJ kantoor r±i{:J kennism Et·CJ Meting I±J.Q netlogon l±J.Q pbbt I±J{J refiect I:8.Q reisplan l±J.{:::J sms3hr l±J.Q sms_shrc I±:H:::J sms_site [±j·CJ sweep95 r±i.Q techedm l±J..Q techtoep . . l±J{.:::J wl •: riJ···~ Wa0283 -e- ~ .\fjJ F'rullenbak L.~

Meetringen gegevens logon server share pbbt afdelingsdirectory SMS SMS SMS SMS

Server Package 05129/98 Site BRD 02/23/98 Site BRD 02/23/98 Site BRD

wt. gegevens

werkmep

Fig. 5. Directory-structuur

4.5

Sophos InterCheck share

op het netwerk.

Toegang tot het netwerk

In 4.1 is reeds aangegeven hoe gevoelig het onderwerp 'verspreiding van meetresultaten' De TeR en de Bouwdienst wilden voorkomen dat meetresultaten - met name die van boorproces - ongecontroleerd in de buitenwereld zouden komen. Met name in geval van calamiteit of een vermeende calamiteit zouden externe partijen hier verkeerde conclusies kunnen verbinden. 11-18

lag. het een aan

Omdat het kantoor van PBBT in het rijkskantorengebouw Westraven is gevestigd en de PBBTmedewerkers na de eerste passage slechts beperkt op de bouwplaats in Barendrecht waren, wilden zij toch graag een directe verbinding hebben met de file-server op de bouwplaats. De reden hiervoor was dat zij een regelmatige controle wilden hebben van een juiste werking van de instrumenten. Hiervoor is in samenwerking met de afdeling IT van de Bouwdienst een oplossing gezocht en gevonden waarbij het lokale bouwdienst/COB-netwerk in de keet in Barendrecht is gekoppeld aan het grote netwerk van de Bouwdienst. Door gebruik te maken van Windows NT kunnen de toegangsrechten van directories goed geregeld worden. TCH zag van het verzoek de redelijkheid wel in. Omdat de meetresultaten van een groot deel van de instrumenten, op de meetvelden en van de meetring, geen spectaculaire gegevens te zien gaven, was een directe toegang tot deze meetresultaten geen probleem. Anders was het met de meetresultaten van de TBM. TCH bleef het onwenselijk achten dat in geval van een calamiteit de 'buitenwereld' dit zonder enige controle van TCH en de Bouwdienst op de voet zou kunnen volgen. Daarom werd directe toegang tot de meetresultaten van de TBM beperkt. Er is afgesproken dat na een telefonisch verzoek van PBBT aan TCH onder normale omstandigheden toegang tot deze directories verleend zou worden. TCH zou dan de toegangsrechten tot deze directories tijdelijk wijzigen. In geval van een calamiteit zou geen toegang verleend worden. Verder is afgesproken dat PBBT -medewerkers binnen de keet in Barendrecht altijd toegang tot alle meetresultaten zouden moeten hebben. Een en ander heeft geleid tot de volgende tabel waarin de toegangsrechten per directory, belanghebbende en standplaats is geregeld.

11-19

;Ê}; Bureaublad ~. ~

Deze computer 3,S-inch diskette [A:)

!±Ja ('tIQ

[Cl

±i2 Fwesterv$ op SbrdusrOl [U:) ±i ~

VII op SbrdusrOl [W:)

!±J§è IIco op SbrdusrOl [X:) '..@!J Configuratiescherm @] Printers

.G:2l Externe toegang E:+~Jïl Netwerkomgeving LHf Volledig netwerk ËJ·'~ SbrdusrOl . ~ Cl 2080a5 El CJ DefMetA aCJ Deft~etA !±JO Vervormingsmetingen !±JO Zellingsmetingen CJ Grafiek {J ifco EJ·CJ ifco !±JCJ Backup ~CJ Data CJ NZ·liin CJ Meting ~E] Fugro !±JCJ Meetringen CJ wl EJCJ VII i:HCJ Cob-data r±JCJ Hk-data [±iC] program.thl ±:CJ Temp_sw 'C] Vml !±!~ Vla0283 Pr.ulk,nbak

Altijd toegang van buiten de keet

Alleen toegang van buiten de keet na toestem mina TCH

COB/TCH/BDG

COB

n.v.t,

COB/TCH/BDG

X

X

X

X

COB/TCH/BDG

COB

n.v.t.

COB/TCH/BDG

X

COB

Altijd toegang van binnen de keet

COB /TCH /BDG /IFCO

.?lft

In deze tabel is BDG de Bouwdienst Grafieken PC

Fig. 6. Schematische weergave van rechten van gebruikers op het netwerk.

11-20

5.

CONCLUSIES

5.1

De proefnemingen in het algemeen

Er kan worden gesteld dat de Tweede Heinenoordtunnel voor externe partijen een unieke kans was om bij een bouwproject op zo'n grote schaal proeven uit te voeren. Het moge duidelijk zijn dat de in dit project participerende partijen, de aannemer TCR, de Bouwdienst, het COB en haar opdrachtnemers allen verschillende belangen hebben. Het doel van de aannemer is het realiseren van een tunnel; de proeven zijn daaraan ondergeschikt. Het doel van het CaB is het nemen van zo veel mogelijk proeven; de voortgang van het bouwproces is hieraan ondergeschikt. De opdrachtnemers van de werkgroep K 100 moesten de proeven uitvoeren en hadden veelal ook onvoldoende inzicht in het bouwproces, zodat er met name in het begin legio afstemmingsproblemen waren. De verschillende belangen tussen de TCH en het CaB leidden met name in het begin wel eens tot onbegrip en een verstarde houding, wat vanwege de aftastende fase (vertrouwen moest worden verkregen) wel te verklaren is. Het was echter prettig te constateren dat naarmate het project verder vorderde en na een periode van gewenning de beide partijen een soepeler houding innamen. Bij de TCH was het steeds eenvoudiger nieuwe proeven in te lassen en het CaB had meer begrip voor de aannemer. Dit maakte het werk van de proevenbegeleiders aanzienlijk eenvoudiger. Bij de proeven in de TBM had men altijd te maken met één of meer boorploegen. De ervaring van de proevenbegeleiders van de TCH en de BD was dat het al of niet open staan voor de proeven per medewerker kan verschillen. Ook is geconstateerd dat de medewerking van de medewerkers 'buiten', en in het bijzonder die van de ploegingenieurs, van groot belang is voor het welslagen van de metingen.

5.2

Organisatie

Het efficiënt coördineren en begeleiden van proeven staat of valt met een zekere 'bewegingsvrijheid' welke door de achterban toegelaten moet worden. Hiervoor is vereist dat de proevenbegeleider goed thuis is in de eigen organisatie en kennis heeft van het programma waarvoor de eigen organisatie staat. Deze moet dus kennis hebben van het· bouwproces en van het proevenprogramma. Als aan deze voorwaarden wordt voldaan mag van de eigen organisatie worden gevraagd dat eemnaal genomen besluiten alleen bij uitzondering worden teruggedraaid. De proevenbegeleiders van TCH en de BD hadden de indruk dat, met name tot het voltooien van de eerste tunnel, de afstand tussen de beslissers en de uitvoerders bij het COB/K 100proevenprogramma groot was. Ook de afstand tot de dagelijkse praktijk was groot, wat nogal eens de slagvaardigheid belemmerde. Op een bouwplaats waar van nature door 'uitvoeringsperikelen' de dagplanning regelmatig gewijzigd moet worden vraagt dit om korte lijnen en een snelle reactie. Om aan dit bezwaar tegemoet te komen is binnen COB/K 100 de gedachte van de centrale proevencoördinator verlaten. De respectievelijke deelprojectleiders (meetveld, tunnellining en boorproces) stuurden in het vervolg direct de uitvoering van de proeven aan. Dit werkte in de praktijk beter. 11-21

5.3

Communicatie

Een verslaglegging van de communicatie tussen de CoPro's onderling en met de organisaties is al beschreven in hoofdstuk 3. Bij de proevenbegeleider TCH blijft de indruk achter dat de communicatie met het CaB door de logge hiërarchische organisatie langzaam verliep. Met name wanneer snel actie ondernomen moest worden leverde dit wel eens een probleem op. Informele contacten tussen BD-RWS en TCH met opdrachtnemers CaB werkten in een aantal gevallen bijzonder effectief. Het CaB voelde zich gepasseerd wanneer door TCH en/of RWS direct contact werd opgenomen met onderaannemers van CaB. Dit heeft ertoe geleid dat onderaannemers, die op verzoek van bovengenoemde partijen werkzaamheden op de bouwplaats hadden verricht, rekeningen stuurden naar CaB, hetgeen (ongewenst) meerwerk opleverde. 5.4

Behandeling

van de meetgegevens

De behandeling van de meetgegevens is bevredigend verlopen. De opslag van zowel de automatisch als de handmatig geregistreerde meetgegevens heeft over het algemeen goed gefunctioneerd. De data-opslag op de meetvelden was wel regelmatig onderhevig aan storingen als gevolg van stroomuitval, konijnen die kabels doorknabbelden en andere oorzaken. De communicatie tussen de Herrenknecht PC en de WL-PC (seriële verbinding) heeft niet altijd goed gewerkt. Blijkbaar zat er af en toe een bitje in het communicatieprotocol verkeerd en moesten één of beide PC's opnieuw opgestart worden. Voordat men dit in de gaten had konden enkele uren verloren zijn gegaan. Het netwerk heeft goed gefunctioneerd als centraal punt voor data-opslag. De netwerkverbinding met het PBBT in Utrecht bleek niet waterdicht. Nader onderzoek bij de afdeling BD-IT heeft geleerd dat het mogelijk was met een laptop computer vanuit Utrecht op het netwerk in Barendrecht in te loggen alsof dit vanuit de keet in Barendrecht gedaan werd. 5.5

Het nut van proevenbegeleiders

Na twee jaar ervaring met het coördineren, meebegeleiden en inpassen van proeven in een regulier bouwproces kan worden gesteld dat hiermee veel tijd en energie gemoeid is. Zonder de proevenbegeleiders zouden de projectleiders van de TCH, de BD en het CaB extra zijn belast. Dit zou ongetwijfeld ten koste van de uitvoering van de proeven of van het gewone werk zijn gegaan. Het bestaan van de proevenbegeleiders heeft de respectievelijke organisaties van een deel van het werk ontlast. Daarom kan geconcludeerd worden dat de proevenbegeleiders hun nut bewezen hebben. 5.6

Aanbevelingen

voor de toekomst

Alhoewel de proevenbegeleiders bij proefnemingen op een dergelijk grote schaal nuttig, respectievelijk noodzakelijk zijn, kan men zich afvragen of hiermee wel een voltijds functie gemoeid is. Wanneer men, zoals dit bij TCH het geval is geweest, een proevenproject voor uitvoering heeft aangenomen is het zeker wel een voltijds functie. Indien dit niet het geval is zal tot ca. een maand na aanvang van het boren veel overleg nodig zijn en is het zeker in die 11-22

periode een volledige dagtaak. Hierna zullen de werkzaamheden in snel tempo afnemen en kunnen er andere taken bijgenomen worden, bijvoorbeeld werkvoorbereiding. De proefnemingen zijn in het algemeen succesvol verlopen. Voor de toekomst kunnen afstemmingsproblemen beter worden ondervangen wanneer bij het opstellen van de meetplannen vroegtijdig overleg wordt gevoerd met de aannemer. Van aannemerszijde dient dan wel voldoende aandacht te worden geschonken aan de meetplannen. Ten tijde van het specificeren van onderzoek aan dit project was de aannemer druk bezig met het definitief ontwerp en is de aandacht voor het onderzoek door het COB als te gering ervaren. De organisatie- en overlegstructuur van het COB (K 100) is door de CoPro's als te hiërarchisch ervaren. Kleine vragen en afstemmingen moeten nu over te veel schijven lopen. Een meer horizontale organisatie zou het overleg efficiënter maken. Dit is deels al bereikt na de reorganisatie in het overleg na december 1997. Tevens blijkt een grotere aanwezigheid op de bouw locatie gewenst. Binnen de aannemerscombinatie blijkt het noodzakelijk dat bij het bekend maken van bepaalde proeven niet alleen de direct betrokken personen worden ingelicht, maar ook indirect betrokken personen. Dit voorkomt verrassingen en opmerkingen als: "hier wist ik niets van" . Het netwerk heeft goed gefunctioneerd. Een van de zwakkere punten was verbinding tussen de Herrenknecht PC en de logger van WL (zie 5.4); deze vervangen kunnen worden door een directe netwerkverbinding. Bij een netwerk onder Windows NT is de veiligheid met betrekking tot de meetgegevens gewaarborgd.

de seriële zou beter dat draait voldoende

De stroomvoorziening van de Herrenknecht PC was gewaarborgd door een UPS. Deze heeft herhaaldelijk zijn diensten bewezen en is ook voor de toekomst zeer aan te bevelen. Hierop zou dan ook de file server aangesloten moeten worden. De meetgegevens zoals deze nu zijn opgeslagen op het netwerk (en voor iedereen toegankelijk zijn) hebben een zeer verschillend formaat. Sommige data zijn in kN, mm, etc. (bruikbare engineering eenheden); andere data zijn in mV en mA, en moeten nog omgerekend worden waarvoor conversiefactoren nodig zijn. Sommige velden zijn in ASCn en tab gescheiden; andere zijn zgn. comma separated of nog erger: fixed format zonder spaties. Sommige data files hebben verklarende tekst boven de kolommen; andere niet en bevatten alleen getallen. Dit komt de verwerkbaarheid niet ten goede. Voor de toekomst moet zeker worden gestreefd naar een uniform formaat. Bij voorkeur ASCn, tab gescheiden, wel kolomkoppen, bruikbare engineering units, Ie kolom datum, 2e kolom tijd, 3e kolom het ring nummer , 4e en volgende kolommen de feitelijke meetdata) . De beveiliging van de netwerkverbindingen onderzocht worden.

naar buiten de bouwplaats

moet zeker nader

Wanneer het onderwerp veiligheid met betrekking tot meetgegevens voor de aannemer zo belangrijk is, is het voor de toekomst aanbevelenswaardig dat het netwerkbeheer (toekennen 11-23

van rechten voor de directories) geheel bij de aannemer ligt. Alhoewel BD-IT zich zeer ingespannen heeft hier zorg voor te dragen geeft het aan de aannemerszijde toch een onrustig gevoel, temeer daar zij geen controle kan uitoefenen. Dit heeft er mede toe geleid dat het hierboven beschreven hiaat zo laat is opgemerkt. De synchronisatie in de tijd van alle meet-PC's met atoomklokkaarten heeft in het algemeen goed gefunctioneerd. Deze bleken in de keet echter wel gevoelig voor storingen van buitenaf, zoals TL-buizen, mobiele telefoons, etc. Het type dat op de Herrenknecht PC was aangesloten (merk Conrad, type DCF77 Empfànger) heeft telkens bij de overgang van zomertijd op wintertijd en omgekeerd niet goed gefunctioneerd. De omschakeling gebeurde telkens een dag of twee later. De oorzaak hiervan is niet achterhaald. Het corrigeren van de datafiles was zeer tijdrovend. De elektronica van de dichtheidsmeter van de bentoniet toevoerleiding is een aantal malen kapot gegaan. Deze was aangesloten op de het circuit waarop ook de bentonietpomp was aangesloten. Het is gebleken dat bij het omschakelen van generatorspanning naar netspanning telkens een kortdurende spanningsval optrad, waar de elektronica niet tegen kon. Later is deze omgeschakeld op netspanning en waren er geen problemen meer. Overigens waren de dichtheidsmeters van de scheidingsinstallatie wel aangesloten op netspanning en ook deze zijn regelmatig kapot gegaan. Deze dichtheidsmeters waren echter van een ander fabrikaat (ICH). Het Het met een

vastleggen van de grote hoeveelheden meetdata op CD-ROM's heeft goed gefunctioneerd. is wel gebleken dat in een stoffige omgeving als in een bouwkeet de CD-ROM branders een lade erg gevoelig zijn voor storingen. Veel beter is het om een CD-ROM brander met caddy te installeren.

De proevenbegeleider

BD-RWS beveelt het volgende aan:

•

Bij toekomstige proevenprojecten in het contract met de aannemer heldere procedures af te spreken ten aanzien van het opzetten, het uitvoeren, het controleren en het eventueel wijzigen van het proevenprogramma. Het vooraf inhoudelijk nauwkeurig (bestek) omschrijven van de te nemen proeven. laat aanpassingen (eigen aan een proevenprogramma) minder makkelijk toe.

•

Te streven naar twee partijen. Activiteiten als proefnemingen, kunnen door middel van onderaanneming uitbesteed worden.

•

Proevencoördinatoren

evaluaties en dergelijke

een financieel mandaat te verlenen.

Het is van belang dat de proevenbegeleiders een (afgebakende) beslissingsbevoegdheid hebben. Met name wanneer het nut voor de proeven hoog is en de verstoring van het boorproces binnen de perken blijft. Het nemen van deze beslissingen heeft meestal financiële gevolgen, die ook door de functionarissen moeten worden gedragen. Het strekt tot aanbeveling om voor het goed laten verlopen van onderzoek en boorproces de proevenbegeleiders van een (ruim) budget te voorzien.

11-24

PU BLICATIES

KIOO

1<100-01

Instrumentatie-

1
Predictieplan

1<100-03

Evaluatieplan

1<100-04

Predictie

1<100-05

Instrumentatie

1
Evaluatie

1
Monitoring

en meetplan

rapport


- en meetrapport

rapport


bij de Tweede Heinenoordtunnel,

praktijkonderzoek

naar geboorde tunnels

1<100-W-00I

Werkdocument

instrumentatie-

1
Werkdocument

predictieplan

1
Concept Specificatie

1
Parameterset

1
TBM Tweede Hei nenoo rdtunne I

Instrumentatie

(enq.) TBM Tweede Heinenoordtunnel;

(incl. Appendix

Additioneel

grondonderzoek

1
N EN-plots triaxiaalproeven

1)

and Procurement

Specification

and Data-acquisition

1
1<100-W-009

en meetplan

voor de predicties

Instrumentation

1
verslag van een grootschalig

Plan for

System


- fase 1


(enq.) Bored Railway Tunnels in The Netherlands Deformaties

van de grond, spanningsveranderingen

in de omgeving en gronddrukken

op de tunnellining' 1<100-W-OI0

Tangentiële

interactie

1
Axiale

1
Ringdeformaties

1<100-W-013

Invloed groutlaag

1
Predicties

1
Invloed waterspanningen

1<100-W-016

Slijtage

1
Bepalen van axiale en tangentiële

1
Statistische

1
Liggerverwerking

1
Opdrijven

1
Deformaties

interactie

tussen segmenten van een tunnellining in relatie

tot tweede orde effecten

op tunnelgedrag

boortechnologie

B-Ol en B-02 op stabiliteit

van snij-elementen,

predictie

predictie

BOID

B-06a

wrijving

langs de omtrek van de TBM predicties

monitoring

K 100

tunnelbuis

en opbreken van tunnels van de grond, spanningsveranderingen

in de omgeving en de

op de twee tunnels

(enq.) Ring behavior of a segmented lining

1
20 predicties

1<100-W-024

Predicties

1<100-W-025

Specificatie

stabiliteit

boorfront

cluster 3 van de instrumentatie

ten behoeve van de meetringen

Heinenoordtunnel 1<100-W-026

boorfront,

analyse van conusweerstanden,

gronddrukken 1
tussen segmenten

Laboratori ump roeven tunnel segmenten

in de Tweede

11, boorvloeistof

J
Additioneel

grondonderzoek

J<100-W-028

3D predicties

1
Specificatie

1<100-W-030

Verstoring

1
3D predicties

'Meetgebied

1
Experimenteel

onderzoek

J<100-W-033

Predicties

1
Stromingsprocessen

1
Bepalen

J<100-W-036

Specificatie

1
Invloed

J<100-W-038

Opleg notitie

I
Nadere

1
Predictie

J<100-W-041

Statistische

analyse

1
Prevaluatie

onderzoek

J<100-W-043

Prevaluatie

geotechniek

1
Prevaluatie

van het onderzoeksprogramma

'Meetgebied

Zuid'

en draaiboek regionaal

meetgebieden

Tweede

Hei nenoo rdtunnel

stromingsveld Noord' gedrag

boorspoeling

B-08

grenslaag

en B-13

in mengkamer

van de effectiviteit

constructie-grond

Heinenoordtunnel

TBM

van de pompen

en transportleidingen

deformatiemetingen

boorfrontstabiliteit; bij

experimentele

Predicties

bepaling

Meetgebied

VlO

Noord

Boortechnologie

van het volumeverlies

cluster

predictie

bij de Tweede

Heinenoordtunnel

8 grondonderzoek boortunnels

van de tunnelconstructies

bij de Tweede

Heinenoordtunnel 1
I<waliteitsanalyse

(eriq.)

Functional

voor

Checks

1
Predictie

koppel

1
Rekopnemers

complexe

on the

meetprogramma's

lnstrumentation

en aandrukkrachten

en gronddrukdozen

voor

ondergronds

and Data-Acquisition

bouwen

System

TBM instrumentatie

meetringen

Tweede

Heinenoordtunnel I
Projectvoorstel

J
Totaal

1
Instrumentatie

1
Meetplan

monitoring

I
Metingen

snijtanden

J<10O-W-054

Calibratie

1
(eriq.)

statische

belastingsproef

draaiboek/Proeven-

en Meetprogramma

Meetveld

Noord

COB Tweede

Heinenoordtunnel

THT

milieu-effecten I

Ie tunnelbuis

meetringen

Functional

Checks

on the Instrumentation

Systern

and Data-Acquisition

at

Barendrecht J<100-W-056

Handleiding

van data-files

1
Presentatie

TB M metingen

1
Evaluatie

boortechnologie

1
Evaluatie

geotechnische

1
Meetrapport april

J<10O-W-061

meetring

eerste Traject metingen

Noord

passage

Meetveld

I: Meetveld Meetveld

in de Tweede

Noord

Noord Noord

(Ie

(incl.

bijlagen)

passage)

Heinenoordtunnel

- Periode

3 t/rn

1997

Tweede

orde evaluatie

tunnelconstructie

Tweede

Heinenoordtunnel

Deel 1

16

1
Instrumentatie

I
Meetrapport

Meetveld Zuid Tweede Heinenoordtunnel Noord in de Tweede Heinenoordtunnel/

meetring

Periode 17 april t/rn

12 juni 1997 1<100-W-064

Passage westelijke

buis Meetveld

Noord Tweede Heinenoordtunnel

1<100-W-065

Presentati e TB M M eti ngen Passage Tweede Presentatietraject

1
Tweede orde evaluatie

1
Predicties

1
Presentatie

1<100-W-069


1<100-W-070

Passage Westelijke

1
Evaluatie

1<100-W-072

Meetrapport

tunnel constructie

TBM metingen

l' passage Meetveld

boortechnologie

buis Meetveld

geotechnische meetring


metingen

Zuid(+

- Deel 2

(50% klei) (+ bij lagen)

passage derde presentatietraject

TBM metingen

(zand)

bijlagen)

Ie passage Meetveld

(+ bijlagen)

Zuid

Zuid THT Meetveld Zuid (Ie passage)

Zuid in de Tweede Heinenoordtunnel

/ Periode 3 t/rn 26

november 1997 I
Prestaties

TBM's

1
Deformatiemetingen

maaiveld tunnelringen

in en direct

achter de TB M in THT l' buis,

Meetveld Zuid 1
Evaluatie

van deformaties

1
The Tunnel Boring

van de tunnellining

in en direct achter de TBM bij de THT

Machine as a souree of seismie signals

+ Trillingsmetingen

tijdens boren THT I
Predicties

milieu-effecten

boorspoeling

en vrijkomende

1<100-W-07S

M onste ra na lyses bentoni et en grondfracties

1<100-W-079

Deformatiemetingen

grondfracties

tunnel ringen in en direct achter TBM in THT; 2' buis Meetveld

Zuid 1
TB M-metingen

Meetveld

1
Tweede Orde evaluatie

1<100-W-082

Predictie

statische

belastingsproef

1
Passage Oostelijke

buis Meetveld

1<100-W-084

Meetrapport

meetring

Zuid IJ; 24-uurs presentatie

Boortechnologie,

tweede passage Meetveld

Zuid

Tweede Heinenoordtunnel Zuid THT

Zuid in de Tweede Heinenoordtunnel

/ Periode van 17 t/rn 27

maart 1998 1<100-W-085

Eva Iuatie geotechn i sche meti ngen Meetveld Zuid (2e passage)

1

I
Plan experimenten

1
Evaluatie

tunnel constructie


- Deel 3

TB M

van deformatie

van de tunnellining

in en direct achter de TBM, periode 21

t/rn 27 maart 1998 1<100-W-089

Oostelijke

buis Meetveld

Noord

1
Evaluatie

geotechnische

metingen

Meetveld

Noord (2e passage)

1
Presentatie

TBM

I
Tweede

1
Rapportage

1
Meetrapport

meetring

Noord

1
Tweede

evaluatie

tunnel

1<100-W-096

Derformatiemetingen

1<100-W-097

Eindrapport

1
TBM:

1
Ontwikkeling

orde

metingen

evaluatie

2' passage

boortechnologie

radaronderzoek

orde

THT:

THT

Evaluatie

2' passage

in de THT

THT

termijn

Meetveld onderdeel

periode

constructie

IJ kmetingen

Noord.

(fietsgedeeltel

deel A: lange

B446

Meetveld

1 januari

N 00 rd groutschilddiktemeting t/rn

30 juni

deel 4

en macro

deformatie

Betonietleiding

van ervaring

met het integraal

meetsysteem

van drukken,

krachten

en momenten

open in de lining

van drukken,

krachten

en momenten

op en in de lining

van THT

deel

Analyse I
Ontwikkeling

van THT

deel2:

meetrapport 1
Experimentele

bepaling

van temperatuur

afhankelijkheid

van de drukdozen

gebruikt

in de THT. 1<100-W-I02

Eerste

orde

evaluatie

1<100 BT-A

1<100-W-I03

Eerste

orde

evaluatie

Boortechnologie

1<10O-W-I04

Postdictie

1<100-W-I05

Eerste

orde

evaluatie:

1<100-W-I06

Eerste

orde

evaluatie

1
Eerste

orde

evaluatie:

1
Evaluatie

1
Eerste

1<11l-W-00l

Experimenteel

Congresverslag

Congres

Nieuwsbrief

COB Nieuwsbrief

special

2

Nieuwsbrief

COB Nieuwsbrief

special

3

Nieuwsbrief

COB Nieuwsbrief

special

4

Nieuwsbrief

COB Nieuwsbrief

special

5

Nieuwsbrief

COB Nieuwsbrief

special

6

Nieuwsbrief

COB Nieuwsbrief

special

7

slijtage

evaluatie:

Tweede

Tweede

Heinenoordtunnel

snijtanden Deformaties Invloed

en grondonderzoek

boren

van 2' buis

op l'

(A,

B en Cl

buis

Tunnelconstructie

instrumentatie orde

Boorfrontstabiliteit

Tweede

Heinenoordtunnel

Oplegnotitie

onderzoek

naar

Heinenoordtunnel:

het afschuifgedrag eerste

boortunnel

van ringvoegen geeft

opening

van zaken

1:

;',::d1

Evaluatie Tweede Heinenoordtunnel

Recommend Documents