10 thema Een tunnel onder een Amsterdams park 1 Ontwerp van de langste landtunnel van Nederland: de A9 Gaasperdammerweg thema Een tunnel onder een Amsterdams park 5 2017 11 1 In de nieuwe tunnel in de Gaasperdammerweg wordt voor elke rijbaan een afzonderlijke tunnelbuis wordt gerealiseerd; met twee parallelrijbanen, twee hoofdrijbanen en een wissel - baan resulteert dat in vijf tunnelbuizenfoto: Rijkswaterstaat2 Oorspronkelijk situatie3 Toekomstige situatie (aanzicht tunnelmond west) Het project A9 Gaasperdammerweg is onderdeel van de weguitbreiding Schiphol-Amsterdam-Almere (SAA). In dit project wordt, tussen de knooppunten Holendrecht en Diemen, de snelweg verbreed naar vijf rijstroken per rijrichting en een wisselstrook (fig. 4). De extra rijstroken zorgen ervoor dat de doorstroming verbetert en daarmee de bereikbaarheid van de noordelijke Randstad. Om dit te kunnen realiseren, moeten diverse kunstwerken worden vernieuwd zoals de brug over de Gaasp. Andere kunstwerken worden verbreed, zoals het viaduct over de Muntbergweg in de A9 en enkele kunstwerken ter plaatse van knooppunt Holendrecht. Het meest spraakmakende onderdeel van het project is onge - twijfeld de 3 km lange landtunnel. De reden om een tunnel aan te leggen, is schonere lucht in de woonwijken langs de tunnel en minder geluid. Boven op het dak van de tunnel komt een groot park waarmee de huidige fysieke barrière tussen de wijken de Bijlmer (ten noorden van A9) en Gaasperdam (ten zuiden van de A9) wordt opgeheven (foto 2 en 3). Over de lengte van tunnel worden naast diverse fiets- en voet - paden ook drie onderliggende wegen ? de Huntumdreef, de Gooiseweg en de Kromwijkdreef ? gepasseerd en tevens de spoorlijn Amsterdam-Utrecht en twee metrolijnen. Een bijzon - derheid is dat er halverwege de tunnel een directe aansluiting is op de Gooiseweg. De tunnel zal verder worden voorzien van twee vloeistofkelders nabij de Huntumdreef en de Kromwijkdreef en drie dienstge - bouwen waarvan de middelste, gelegen nabij de Gooiseweg, de grootste is. Tunnelontwerp Het ontwerp voorziet in een tunnel waarbij voor elke rijbaan een afzonderlijke tunnelbuis wordt gerealiseerd. Met twee parallelrijbanen (elk drie rijstroken), twee hoofdrijbanen (twee rijstroken en vluchtstrook) en een wisselbaan (een rijstrook) resulteert dat in vijf tunnelbuizen (fig. 5). Tussen de hoofd- en ir. Patrick van Berkel IXAS / Heijmans Infra BV ing. René Lansink MSEng IXAS / Witteveen + Bos BV ing. Tim Janssen MSEng IXAS / Nobleo Bouw en Infra BV In opdracht van Rijkswaterstaat werkt het samenwerkingsverband IXAS aan de uitbrei - ding van de A9 tussen de knooppunten Holendrecht en Diemen: de Gaasperdammer - weg (foto 2). Onderdeel van het project is een 3 km lange landtunnel. In twee artikelen wordt zowel het ontwerpproces als het ontwerp van de tunnel zelf beschreven. In dit eerste artikel zal nader worden ingegaan op het ontwerpproces. 3 2 Een tunnel onder een Amsterdams park 5 2017 Een tunnel onder een Amsterdams park 5 2017 12 thema De vijf tunnelbuizen aan de westzijde eindigen in één lijn (foto 3). Aan de oostzijde eindigen de buizen versprongen ten opzichte van elkaar. De tunnelbuizen hebben hierdoor een ongelijke lengte. Aan deze geometrie liggen geluids- en lucht - kwaliteitseisen voor het aangrenzende bewoonde gebied ten grondslag. parallelrijbanen liggen twee middentunnelkanalen. Deze fungeren als dienstgang en in geval van een calamiteit als veilige ruimte voor vluchtende weggebruikers vanuit de hoofd- en parallelrijbaan. In geval van een calamiteit op de wisselbaan moet worden gevlucht naar de naastgelegen hoofdrijbaan. 4 0?????? ??    \f    \b \  \f\f\f   \b  \b\f\  \f    ???? ????fi  ? ????fi? \f  \f fifi\  ? ? ?\bfi
 \f ?\ ?  \f  ?  \f \f ??? ???? \f?\f \ ? ???  
 
 ? ???? \f? \b fi ? \f?  ? \f ? \f\f ??? ?? ? ?  \f ?? ??  \f\f  \f? \b ? ? ? \f \   ? ? \f  ? \f\f\f  ??? \f   \f\f\f    ?  ??\f ???? fi\ ?? \b ? ??? ?
\  \f\f
? ? ?\bfi ?fi ? ?\bfi fi  \f?    \f\   \f  ? \f   \f \  ?  ?  ??\ ?  ??
? ? \ ? ? ? ???  ? \f   \f \  ? \f   ?  ????fi ?  ?  ??? \ \f    \f\f\f    \f\   ? \ ?   \f\f  \  ? \f \f \ 
   13 4 Verbreding A9 Gaasperdammerweg door IXAS5 Doorsnede standaardtunnelmoot6 Bovenaanzicht en langsdoorsnede tunnel lengte is gekozen omdat veel noodzakelijke voorzieningen in de tunnel, zoals vluchtdeuren en hulpposten, met een repeterende afstand van 50 m kunnen worden aangebracht. Daarnaast is de paalfundatie over de gehele tunnellengte uitsluitend onder de wanden van de tunnel aangebracht. Na de productie van de palen bleef de ruimte tussen de tunnelwanden daardoor vrij beschikbaar voor transport en bouwactiviteiten. Fasering In het ontwerp is een bypass ten zuiden van de tunnel voorzien. Over deze bypass worden drie rijstroken richting Diemen en twee rijstroken richting Holendrecht geleid. Om aan de gevraagde verkeerscapaciteit te voldoen, zijn nog twee rijstroken richting Holendrecht noodzakelijk. Deze worden over het tracé van de toekomstige wisselbaan geleid. Alignement Het verticale alignement van de tunnel beschrijft een W-vorm (fig. 6). Het had de voorkeur de tunnel zo hoog mogelijk boven de grondwaterstand te leggen. Er waren echter twee zones waar een dwingend niveau bovenzijde dak was opgegeven. Op die twee laagste delen is de tunnel deels beneden de grondwater - stand gelegen en is hier een tunnelvloer aangebracht. In totaal is ongeveer 50% van de tunnel voorzien van een vloer. Invloed logistiek op ontwerp Bij het ontwerp is in het bijzonder uitgegaan van een zo kort mogelijke bouwtijd. Voor ruwbouw is ongeveer anderhalf jaar beschikbaar. Daarom is rekening gehouden met een zo opti - maal mogelijke bouwlogistiek en zo weinig mogelijk verstoring in productiesnelheid en aanpassingen aan de geometrie. De tunnel is mede om deze reden opgedeeld in zestig moten waardoor de lengte van de meeste moten 50 m bedraagt. Deze 5 6 Een tunnel onder een Amsterdams park 5 2017 14 Vanwege deze fasering is de uitvoering van de betonnen vloer van de wisselbaan circa zes maanden voorgetrokken ten opzichte van de bouw van de naastgelegen tunnelbuizen. Dit betekent dat de tunnelbuizen aan weerszijden van de wissel - baan gebouwd moeten worden, dus naast de in gebruik zijnde faseringsweg (fig. 7). Langs de bypass is een damwand aangelegd, die in de definitieve situatie zijn grond- en waterkerende functie behoudt. Na reali - satie van deze damwand is op de bypass ruimte beschikbaar voor een extra rijstrook. Daarmee zijn er op de bypass drie rijstroken richting Diemen en drie rijstroken richting Holend - recht beschikbaar. Hierdoor kon de wisselbaan als faseringsweg komen te vervallen. In plaats daarvan wordt de wisselbaan gebruikt als tijdelijke bouwweg. Openstelling Ook de openstelling van de tunnel zal gefaseerd worden uitge - voerd. In eerste instantie zullen de vier tunnelbuizen voor parallel- en hoofdrijbanen in gebruik worden genomen. In feite bestaat het systeem dan uit twee tunnels die weliswaar met elkaar communiceren maar fysiek worden gescheiden door de wisselbaan. Na ingebruikname van deze tunnels kan de tunnel - buis voor de wisselbaan worden afgebouwd ? dat wil zeggen voorzien van een dak en de benodigde technische installaties. Na de noodzakelijke testen kan de openstelling van de gehele tunnel plaatsvinden. Op dat moment kan het park op het tunneldak worden ingericht. Drive korte uitvoeringstijd Het contract tussen Rijkswaterstaat en IXAS is een Design, Build, Finance en Maintain (DBFM) contract. In dit type contact is opdrachtnemer niet alleen verantwoordelijk voor het ontwerp en de realisatie, maar ook voor het onderhoud en de financiering. Dit betekent ook dat IXAS niet wordt betaald voor het opleveren van een constructie maar voor de beschik - baarheid (bruikbaarheid) van weg (en tunnel). Er volgt een eenmalige betaling bij oplevering tunnel (Beschikbaarheids- datum, BD), een eenmalige betaling bij oplevering gehele werk (Voltooiingsdatum, VD) en een periodieke vergoeding vanaf het moment dat IXAS de verantwoordelijkheid over de beschikbaarheid van de A9 overneemt van RWS (Aanvangs- datum, ofwel AD) tot aan de einddatum (ED). Aangezien het grootste deel van de kosten wordt gemaakt in de realisatiefase is er een aanzienlijke voorfinanciering nodig (fig. 8). Hierdoor ontstaat er een drive de ontwerp- en uitvoeringsfase zo snel mogelijk te doorlopen. Snel betekent in dit verband een korte bouwtijd met een daarbij behorende logistieke opgave en (hinder) gevolgen voor de omgeving. Met name de logistieke opgave 7 plaatsen geluidsschermen hulpbrug auto's aanleg bouwweg van asfalt hulpbrug fietsers en voetgangers aanleg tijdelijk rijstroken op snelweg 3. middelste tunnelbuis: aanbrengen vloer 2. middelste tunnelbuis: aanbrengen heipalen 1. middelste tunnelbuis: aanbrengen damwanden Stap 1: Ruimte maken voor verkeer Stap 2: Ruimte maken voor de tunnel Stap 3: Bouwen van de tunnel Stap 4: Vergunningen krijgen, opruimen en inrichten park afgraven terp schermen bij bouwweg bouwweg in gebruik aanbrengen damwanden verkeer rijdt over tijdelijke rijstroken wisselbaan verkeer rijdt over tijdelijke rijstroken 1. bouw tunnel:aanbrengen heipalen 2. bouw tunnel: maken vloer, wanden en dak 3. bouw tunnel:aanbrengen asfalt 1. bouw tunnel:aanbrengen installaties slopen oude as aanbrengen dak op wisselbaan aanleg park opruimen bouwwegen opruimen hulpbruggen verkeer door tunnel thema Een tunnel onder een Amsterdams park 5 2017 15 complexe keuzen zijn deze afwegingen gemaakt aan de hand van een trade-off-matrix. Vergunningstraject In de planfase is voor het project weguitbreiding Schiphol- Amsterdam-Almere (SAA) een tracébesluit vastgesteld. In de fase van het ontwerptracébesluit (OTB) is voorts het tunnelveiligheidsplan (TVP) opgesteld. In de ontwerpfase is het tunnelontwerp verder uitgewerkt in het bouwplan. Het bouwplan geeft de tunnelbeheerder inzicht in de wijze waarop de tunnel wordt gebouwd. Tevens geeft het de tunnelbeheerder de verantwoording dat het mogelijk is een veilig tunnelsysteem inclusief alle uitrustingen te bouwen en in stand te houden, wat aan alle wet- en regelgeving voldoet. Ook wordt hiermee aangetoond dat met het ontwerp en het voorziene gebruik aan de veiligheidsnormen wordt voldaan. Vanuit het DBFM-contract is de verantwoordelijkheid voor het aanvragen van de omgevingsvergunning 'bouwen tunnel' belegd bij IXAS. IXAS heeft dan ook in het voorjaar van 2015 het bouwplan opgesteld namens de tunnelbeheerder en de omgevingsvergunning voor het bouwen van de tunnel in november 2015 aangevraagd bij het college van burgemeester en wethouders van de gemeente Amsterdam. De omgevingsvergunning is in juni 2016 verleend en was daarmee het startsein voor de uitvoering van de tunnelcon - structie. Ontwerptraject Het aanbiedingsontwerp had per ontwerpopgave een verschillend uitwerkingsniveau. Afhankelijk van de verwachte mate van dwingt tot een aanpak met als resultaat minimaal materiaal- gebruik, minimaal grondverzet en vermijden van tijdelijk werk. Om het project tot een succes te maken, is er dan ook een aantal randvoorwaarden: - Het in korte tijd integreren van veel verschillende partners tot één goed functionerend team. Vanwege de geringe beschikbare tijd en het grote aantal benodigde verschillende disciplines waren er zowel in de ontwerpfase als uitvoeringsfase grote aantallen fte's nodig, vanuit verschillende bedrijven en zzp'ers. Op het hoogtepunt waren 400 fte's betrokken in alleen al de ontwerpfase. - Een andere aanpak dan gebruikelijk ten aanzien van verificatie en validatie. Ervaring met andere projecten leert dat discussie ten aanzien van de verificatie van contracteisen kan leiden tot vertraging doordat deze pas wordt gevoerd nadat het ontwerp of zelfs de uitvoering gereed is. Om de potentiële discussie in tijd naar voren te halen ? waardoor hier tijdig op kan worden ingespeeld ? zijn bij de start van een ontwerpfase alle eisen van die fase uitgebreid gevalideerd met de diverse stakeholders (zie onder kopje 'Eisenverificatie en validatie'). - Veel aandacht voor raakvlakmanagement. Vanuit de geringe beschikbare tijd ontstaat er een uitdagende planning met veel parallelle activiteiten en veel verschillende milestones. Om desondanks de integraliteit te kunnen waar - borgen, is het belangrijk veel aandacht te besteden aan raak - vlakmanagement. - Stick to the plan. Het is belangrijk geen wijzigingen te genereren of te accepteren ten opzichte van het tenderontwerp. Indien dit toch noodza - kelijk was, zijn optimalisaties pas doorgevoerd wanneer deze aantoonbaar en integraal voordelen boden. Bij grote en/of periodieke inkomsten tender realisatie exploitatiefase (BD) ( VD) (AD) (ED) inkomsten uitgaven 8 7 Fasering bron: Jeroen van der Liende8 Betalingsmechanisme DBFM Een tunnel onder een Amsterdams park 5 2017 Een tunnel onder een Amsterdams park 5 2017 16 thema Integraal VO Gelet op de openstellingsproblematiek van recente tunnel- projecten in Nederland heeft IXAS gefocust op een slimme en vooral integrale aanpak van het ontwerpraakvlak tussen civiel en TTI. In de eerste fase, het integraal VO, is bewust geen opdeling naar disciplines (civiel, installatie, ICT) gemaakt, maar is gekozen voor één integraal ontwerpteam, onder leiding Kentallen - 10 000 heipalen - 10 000 ton damwand - 47 000 ton wapening - 235 000 m 3 beton - 185 000 m 3 ontgraven veen - 550 000 m 3 ontgraven grond - 1 470 000 m 3 ontgraven zand - 205 000 ton asfalt - 50 000 m geleiderail impact op kosten of planning is een aantal onderdelen tot VO-niveau uitgedetailleerd en aantal onderdelen tot het niveau van UO. Dit heeft tot gevolg dat ontwerpbeslissingen vanuit het aanbiedingsontwerp in verschillende ontwerpfasen zijn ingebracht, variërend van VO- tot UO-niveau (fig. 10). 9 10 11 DO VO IVO UO aanbiedings ontwerp analyseren specificeren externreviewen internreviewen controleren ontwerpen/verifiëren startnota vaststellen baseline 17 9 Werkzaamheden uitbreiding van de A9 tussen knooppunt Holendrecht en knooppunt Diemen 10 Fasen aanbiedingsontwerp 11 Ontwerpcyclus Uitvoeringsfase Uitvoeringsoptimalisaties die multidisciplinair zijn, worden in dit project beperkt tot een minimum. Dit vanwege het grote aantal raakvlakken met andere disciplines en de gevolgen die wijzigingen hebben op het ontwerp of uitvoering van die andere disciplines. Er moeten zwaarwegende redenen zijn deze optimalisaties door te voeren. Toch zijn optimalisaties gedurende de uitvoering niet te voor - komen. Ze kunnen bijvoorbeeld nodig zijn omdat blijkt dat een uitgedacht bouwprincipe niet geheel naar wens functioneert of omdat door welke oorzaken dan ook een bouwmethodiek gewijzigd moet worden. De meeste van deze optimalisaties zijn derhalve monodisciplinair. Voordat een vraag vanuit de uitvoering inhoudelijk in behan - deling wordt genomen, wordt deze beoordeeld op noodzaak en haalbaarheid (technisch en financieel), en of de vraag al eerder is gesteld en eventueel beantwoord. Het resultaat hiervan wordt kortgesloten met het uitvoeringsteam. Wordt een vraag inhou - delijk in behandeling genomen, wordt deze door een site-engi - neeringsteam opgepakt. Bij afhandeling wordt de vraag gekoppeld aan het betreffende mootnummer en de bijbehorende berekeningen en tekeningen. Tevens wordt aangegeven of de beantwoording impact heeft op het definitief ontwerp en eventueel as-built-gegevens. Dankzij deze systematiek wordt al bij de beantwoording (deels) invul - ling gegeven aan het as-built- ofwel opleveringsdossier. Boven - dien is de aantoonbaarheid van de beantwoording hiermee geborgd. Tot slot Afgezien van site-engineering, is het civiel ontwerp van de tunnel op het moment van schrijven (red. voorjaar/zomer 2017) afgerond. De ruwbouw van de tunnel nadert zijn voltooi - ing en het aanbrengen van de tunneltechnische installaties is al in volle gang. Hierdoor kunnen de systemen tijdig worden getest en kan het verkeer in 2020 door de tunnel rijden. In een tweede artikel zal meer worden ingegaan op enkele tech - nische ontwerpaspecten van de tunnel Gaasperdammerweg die noodzakelijk waren om aan het beschreven ontwerpproces te kunnen voldoen. ? ? PROJECTGEGEVENS project A9 Gaasperdammerweg, in het bijzonder de landtunnel opdrachtgever Rijkswaterstaat opdrachtnemer (DBFM) IXAS, een samenwerkingsverband tussen Ballast Nedam, Fluor, Heijmans en 3i van één ontwerpmanager. Bijkomend voordeel is dat het hiermee eenvoudiger wordt de integraliteit tussen de diverse ontwerpdisciplines ook in de vervolgfasen te waarborgen, wanneer er wél een splitsing naar discipline is aangebracht. Eisenverificatie en validatie In elke fase van het ontwerp is voor de start een selectie gemaakt van relevante eisen. Deze eisen zijn door alle verschil - lende ontwerpteams geanalyseerd, waarbij ze zijn voorzien van een 'SMART-heidscijfer' (Specifiek, Meetbaar, Acceptabel, Realistisch en Tijdgebonden). Hierbij worden cijfers van 1 (= totaal niet SMART) tot 5 (= SMART) toegekend. De eisen zijn vervolgens besproken met de verschillende stakeholders (onder andere RWS, gemeente Amsterdam, ProRail en water - schap Amstel Gooi en Vecht) totdat alle eisen het SMART- heidscijfer 5 hebben verkregen. Daarbij is daar waar nodig een toelichting geformuleerd op de eis. Voor een aantal eisen heeft dit zelfs geleid tot aanpassing van de eistekst. De toelichting of aangepaste eistekst is vervolgens wederzijds vastgelegd en om integraliteit te waarborgen tevens opgenomen in het eisen- managementsysteem (Relatics). Controle en review Na de eisenanalyse is aan de hand van de startnota het ontwerp opgesteld. Na afronding van ontwerpproducten (tekeningen, berekeningen, ontwerprapporten, eisenverificatie) is gecontro - leerd of het ontwerp technisch inhoudelijk juist is, of alle raak - vlakken (in voorgaande ontwerpfase geconstateerde mogelijke conflicten tussen disciplines onderling) zijn opgelost en of de eisen juist zijn geverifieerd. Vervolgens zijn de ontwerp- producten voor een technische review aangeboden aan de overige (ontwerp)disciplines. Deze reviews zijn stoppunten waarbij IXAS (onderbouwd) besluit of het verantwoord is door te gaan naar een volgende (ontwerp)fase. De deelnemers, waar - onder ook Rijkswaterstaat, is gevraagd om op basis van vooraf vastgestelde criteria en kaders commentaar te geven. Met de voltooiing van het reviewproces is de momentopname van het ontwerp als referentiepunt vastgesteld (baseline). De ontwerpcyclus wordt afgesloten met het vaststellen van de specificatie voor de volgende ontwerpfase (fig. 11). De baseline- reviews worden niet eerder uitgevoerd totdat de laatste disci - pline gereed is voor review. De baseline wordt daarmee dus integraal vastgesteld. De genoemde stappen worden in elke ontwerpfase doorlopen. Milestones - Integraal VO najaar 2014 - Bouwplan voorjaar 2015 - Aanvangsdatum (AD) augustus 2015 - Aanvraag omgevingsvergunning tunnel november 2015 - Verlening omgevingsvergunning tunnel en start uitvoering juni 2016 - Verkeer door tunnel (BD/TVD) 2020 - Park op het dak van de tunnel, voltooiingsdatum, (VD) 2021 - Einddatum (ED) 2038 Een tunnel onder een Amsterdams park 5 2017