Op de kenniswebsite delen en verrijken we de opgedane kennis rondom de bouw van de Noord/Zuidlijn. Zo bereiken we de metrobouwers, projectmanagers en communicatiedeskundigen van de toekomst en zullen de lessen van de Noord/Zuidlijn daadwerkelijk beklijven en handvatten bieden aan medewerkers van andere grote infrastructurele werken nu en in de toekomst.
12 juni 2014

‘Met alléén techniek kom je er niet’

jeroen de leeuw kennis klein

Door een slimme combinatie van boor- en monitoringtechnieken, wist ingenieursbureau Witteveen+Bos de onzekerheden en de bijbehorende risico’s bij het boren voor de Noord/Zuidlijn tot een minimum te beperken. Maar met techniek alleen redt je het niet. ‘Je kunt wel een Formule 1-wagen kopen, maar om daadwerkelijk te kunnen racen moet je een ervaren team hebben en weten wat je dóet’, zegt betrokken ingenieur Jeroen de Leeuw.

Boren is misschien wel nergens ter wereld ingewikkelder dan in het centrum van Amsterdam. Het boren door slappe zand- en kleigrond is op zichzelf al een uitdaging. Het boren langs en onder zoveel huizen op houten paalfunderingen in een door de UNESCO beschermd historisch stadscentrum maakt de Amsterdamse situatie uniek en is ongeëvenaard.

Ingenieursbureau Witteveen+Bos is in het samenwerkingsverband Adviesbureau Noord/Zuidlijn (met RDHV als partner) verantwoordelijk voor het ontwerp en de uitvoeringsbegeleiding van de boortunnels en de zogenaamde mitigerende maatregelen. Om mogelijke invloed van het boren van de tunnels op de omgeving te verkleinen (mitigeren, vandaar de naam mitigerende maatregelen), werden op diverse plaatsen in de stad schachten gebouwd. Vanuit deze schachten zijn lansen geboord onder de bebouwing. Bij het passeren van de boormachines konden zettingen door het injecteren van kleine hoeveelheden grout worden gecompenseerd.

Deze inzet en kunde werd vorige week beloond: Witteveen+Bos kreeg de Ground Engineering Award toegekend in de categorie International Project of the Year. De prijs is een initiatief van het vermaarde Britse vakblad Ground Engineering. Lees hier de hele (Engelstalige) inzending.

Test op ‘nep-Amsterdam’
Toen Witteveen+Bos eind jaren negentig een plan moest bedenken voor het boren van de Noord/Zuidlijn, was er in Nederland nog geen tunnel geboord en ook internationaal was er niet veel ervaring met het boren van tunnels in dergelijke slappe grond. “De toen beschikbare informatie uit onderzoek en metingen in het buitenland riep vooral veel vragen en onzekerheden op”, zegt betrokken ingenieur Jeroen de Leeuw. “Zo moesten we rekening houden met een volumeverlies van gemiddeld twee procent, terwijl we om schade aan de bebouwing te voorkomen maximaal een half procent konden accepteren. Centrifugetests gaven aan dat we een enorme afstand (twee keer de TBM-diameter) van de houten palen moesten blijven om verzakking te voorkomen, maar dat zou betekenen dat we alleen maar hele diepe stations konden bouwen.”

De Noord/Zuidlijn kon daarom alleen gebouwd worden als de kennis en de techniek naar een hoger plan getild zouden worden. Daarom werd besloten eerst uitgebreid onderzoek te doen, onder andere door bij bestaande infrastructurele projecten onderdelen van het Noord/Zuidtraject na te bootsen. Zo werd bij de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel, in 1997, een stuk ‘nep Amsterdam’ op houten palen gebouwd om het boren onder een paalfundering te testen. In 2000 is bij een zelfde soort proef de werking van de mitigerende maatregelen getest. Dat was tot die tijd niet eerder gedaan. In totaal werden er zo’n zeven van dit soort veldproeven gedaan voor de Noord/Zuidlijn, op locaties waar ook andere projecten gerealiseerd werden.

Combinatie van technieken
Het vernuft waarmee uiteindelijk de klus geklaard werd, zit ‘m in de combinatie van toegepaste technieken. De Leeuw: “Het zat hem vooral in de details. Het boorschild bestaat uit een holle koker, die aan de voorkant gesloten is. Daarbinnen wordt de tunnelwand opgebouwd. Telkens als een stuk geboord wordt, schuift een stuk tunnel uit het boorschild. Tussen tunnelwand en het boorgat ontstaat hierbij een spleet, die zorgvuldig opgevuld moet worden met mortel. Het vullen van deze staartspleet was altijd lastig te controleren, omdat de meetmethodes onnauwkeurig waren. ‘Normaal’ telt men het aantal slagen van de mortelpompen; bij elke ‘slag’ wordt een hoeveelheid mortel in de spleet gepompt. De onzekerheid over de exacte hoeveelheid die per slag geïnjecteerd wordt, kan met deze methode echter oplopen tot een onacceptabele 15-20 procent. Bovendien werd de injectiedruk niet gemeten in de staartspleet, maar bij de leidingen in de boormachine, wat ook niet heel nauwkeurig was. Dit maakt het verschil tussen schade of geen schade.”

“Daarom werd door de hoeveelheid mortel niet aan de hand van het aantal slagen geschat, maar werd de geïnjecteerde mortel gewogen gewicht, waardoor de onzekerheidsmarge spectaculair terugliep tot een paar procent. Bovendien zijn aanvullende druksensoren ingebouwd in de staart van het boorschild, zodat de groutdrukken nauwkeuriger gemeten konden worden.”

Nergens ter wereld is de aanleg van een tunnel gedurende zo’n lange periode en zo intensief gemonitord als bij de Noord/Zuidlijn. Het WebGIS-monitoringsysteem is in zijn integraliteit uniek in zijn soort. Het systeem geeft in bovenaanzicht de resultaten van 21 verschillende meetsystemen, van peilbuizen tot rekstrookjes en van prisma’s op gevels tot maaiveldscans door middel van reflectorloze tachymetrie. Vanuit de plattegrond van het werkgebied van de tunnel kan tot op detailniveau ingezoomd worden op de specifieke meetgegevens, foto’s van de bovengrond, en geeft het bijna realtime de plaats van de tunnelboormachine aan. Metingen worden zowel in de dwars- als de lengterichting van de tunnelboormachine gedaan, waardoor directe terugkoppeling aan de ‘machinist’ van de tunnelboormachine mogelijk is.

De Leeuw: “De ruwe data hebben wij met behulp van software omgezet tot direct en online toegankelijke informatie voor de boorders en toezichthouders. Door slimme combinatie van technieken, instructies en vakmanschap is een zeer nauwkeurige beheersing van zakkingen mogelijk gemaakt. De medewerkers op de machine, konden op hun schermen nauwkeurig zien hoeveel mortel er geïnjecteerd werd. Het monitoringsysteem pikte de zakkingen van het maaiveld vervolgens op en maakte deze inzichtelijk voor de bouwers. Door strakke instructies en terugkoppeling van de zakkingsresultaten, konden zij vervolgens de mortelinjectie verder aanscherpen. Hierdoor konden de zakkingen tot een minimum gereduceerd worden.”

Vermarkten
“Aan techniek alleen heb je helemaal niets”, zegt De Leeuw resoluut. “Het draait om de kennis en ervaring die achter de techniek schuilgaan. Iedereen met een zak poen kan een Formule 1-wagen kopen, maar je kunt er pas een race mee winnen, als je ook de kennis en kunde hebt om zo’n machine te besturen. En, héél belangrijk: een goed team. Heb je de juiste mensen op de juiste plaats? Voor het slagen van een boorproject is een goede samenwerking tussen boorders, ingenieurs en mensen van de boormachinefabrikant essentieel. Uiteindelijk zijn het de mensen die met hard werken en veel vakmanschap een topprestatie hebben geleverd.”

“Het gaat dus om de know how. Wij weten nu hoe we verzakkingen nauwkeurig kunnen beheersen, welke eisen aan de machines en het monitoringsysteem gesteld moeten worden, welke mensen, je op welke plekken moet hebben om het proces zo vlekkeloos mogelijk te laten verlopen. Wij proberen die kennis nu te vermarkten, in Nederland, maar ook buiten de grenzen. Zo is een deel van de in Amsterdam opgedane kennis en ervaring ingezet bij het boren van de Sluiskiltunnel bij Terneuzen. Daarnaast lopen nu onder andere in Azië een paar interessante projecten waar we onze boorkennis hopen te kunnen inzetten. Deze prijs kan ons daarbij helpen omdat het aantoont dat Witteveen+Bos een huzarenstukje heeft geleverd in Amsterdam en wij nu ook internationale erkenning krijgen voor onze engineering.”

Reacties

Geef een reactie

349 keer bekeken

Gerelateerde artikelen

De bouw van zinktunnelsWaarom juist nu een congres over boortechniek?Congres Tunnelboren Noord/ZuidlijnNoord/Zuidlijn genomineerd voor de SchreudersprijsBoortunnel Noord/Zuidlijn wint Schreudersprijs 2013Strukton wint International Tunnelling Award voor Noord/Zuidlijn