ITUNNELBOUW I INOORDTUNNEL:OOST-WEST VERBINDINGIN RANDSTADBIJZONDERE CIVIELTECHNISCHE ASPECTENir.W:P.SJanssen, Tunnel Engineering Consultants (TEC), NieuwegeinAnders dan de meeste tot nu toe in Nederland gebouwde tunnels, ligt de tunnelonder de Noord in oost-west ori?ntatie. De tunnel is in meerdere opzichtenbijzonder, al was het alleen maar dat niet de overheid optreedt als financier,ontwerper en beheerder, maar het bedrijfsleven. De Noordtunnel is een privaatproject.Het tunneltrac? noodzaakte tot civieltechnisch interessante oplossingen voor ondermeer de afritten en de uitvoering daarvan. Ook de tunnelelementen zijn niettraditioneel gebouwd. Belangrijk onderdeel vormde verder de kwaliteitsborging dieop dit werk van toepassing is.Vanaf24januari 1992 zal de brugover de rivier De Noord tussenAlblasserdam en Hendrik IdoAmbacht geen knelpunt meer vormenin het west-oost verkeer tussen het Rot~terdamse havengebied en zijn achter-land. Doorgaand verkeer zal vanaf dietijd ongehinderd De Noord kunnenpasseren via een nu nog in uitvoeringzijnde verkeerstunnel. De bestaandebrug met beweegbaar gedeelte zal na deopenstelling van de tunnel in gebruikblijvenvoor hetlokale verkeer. Het tun-neltrac? loopt ten noorden van de be-staande brug; op de oostoever tussen debestaande brugen de scheepswerf'Gies-sen de Noord'. De daar beschikbareruimte is beperkt. Op de westoeverdoorsnijdthet trac? hetwaterwingebiedvan hetwaterleidingbedrijf'Oost IJssel~monde'.In meer dan ??n opzicht is de Noord-tunnel bijzonder. Het ontwerp, debouw, de financiering en de exploitatiegebeurt door de private sector. De kwa-liteit van de uitvoerings~ en ontwerp-werkzaamheden worden gewaarborgddoor toepassing van een kwaliteitssys-teem dat voldoet aan ISO-NEN 9001.De Noordtunnel is de eerste oost-westgeori?nteerde tunnel met een daglicht-rooster. Het bedieningsgebouw van deNoordtunnel biedt onderdak aan decentrale bedieningvoor eengroot aantalop afstand bediende kunstwerken in deprovincie Zuid-Holland. Een tijdens de8 Cement 1991 nr. 9Algemene beschrijvingBesteksontwerpReeds in 1980 is gestart met de planont-wikkeling voorde Noordtunnel. Diver-se varianten zijn in de planfase onder-zocht. De uitgangspunten voor deze va~rianten werden in hoofdzaak bepaalddoor de aanwezigheid van het water~wingebied op de'westoever en de be-perkte ruimte op de oostoever, met alsextra complicatie de slechte bodemop-bouwterplaatseen de aanwezigheidvande bestaande brug met zijn kwetsbarefundering. Deze omstandighedenmaakten bovenal het toepassen van eenbemaling, zowel op de west- als op deoostoever onmogelijk.Het in 1986 gereedgekomen besteks-ontwerp voorzag op de westoever in eenbouwdok gevormd door cement-ben-Naast de financiering en exploitatiezijnook de ingenieursdiensten voor de uit-voeringsfase in het kader van het priva-tiseringsbeleid van de rijksoverheid uit-besteed. Rijkswaterstaat heeft hiertoe inhet bestek voor de ingenieursdiensteneen organisatievormvastgelegd waarbij,in een door een combinatie van ingeni-eursbureaus in te stellen projectbureau,medewerkers van deze bureaus enRijkswaterstaat, onder verantwoordingvan de ingenieursbureaus de engineer-ing en projectbegeleiding Van deNoordtunnel verzorgen. De bestekkenvoor de uitvoering en de ingenieurs-dienstenwerden gelijktijdig in augustUs1988 aanbesteed. Het contract voor deingenieursdiensten werd op 13 decem-ber 1988 getekend met de laagste in-schrijver: Tunnel Engineering Consul-tants, TEC v.o.f. TEC is eensamenwer-kingsverband tussen de ingenieursbu-reaus DHV, Haskoning en Witteveen +Bos. Voor de engineering van de elek-tro-mechanische werken krijgt TECondersteuning van Technical Manage~ment Verhoeven. In het projectbureauvan TEC vindt door zowel medewer-kers van de ingenieursbureaus als vanRijkswaterstaat de uitwerking van hetbesteksontwerp plaats. Uitwisseling vanknow-how eninbreng van de ontwerp-filosofie zijn de doelstellingen die tengrondslag liggen aan de gekozen werk-wijze. Toezicht en directievoering vin-den op overeenkomstige wijze plaats,waarbij zowel medewerkersvanTECalsvan Rijkswaterstaat worden ingezet.teem op de bestaande brug en in de tUn-nel het aantal passages worden geteld.Vergoedingzalvooralsnog op basis hier~van uit het Rijkswegenfonds plaatsvin-den. Door de gekozen financierings-vorm is formeel de E.T.N. de opdracht-gever voor de aanleg van de tUnnel.OE NOORDFinanciering en projectorganisatieVande aanvankelijke bedoelingom me-dio 1986 de werkzaamheden voor deuitvoeringvan de Noordtunnel op tra-ditionelewijze aan te bestedenis destijdsop grond van financi?le overwegingenafgezien. De regering besloot om in hetkader van het bereikbaarheidsplanRandstad, haar beleid te richten op pri-vate financiering en exploitatie van eenaantal geplande oeververbindingen. DeNoordtUnnel is de eerste van deze pri-vaat gefinancierde verkeerstUnnels. Aande Noordtunnel werd de hoogste prio-riteit toegekend vanwege de ligging inde west-oost verbinding tussen Rotter-dam en het achterland. Het financie-rings- en exploitatiecontract is na on~derhandelingenmetdiverse gegadigdendoor de Staat der Nederlanden afgeslo~ten met de E.TN. (Exploitatiemaat-schappij Tunnel onder De Noord). Indeze maatschappij neemt naast de Post-bank, de Soci?t? Generale deel. Het fi-nancieringscontract is gelimiteerd toteen bedrag van 300 miljoen gulden: degeraamde bouwsom voor de aanleg vande tunnel en de aansluitende wegen.Hetdestijds voorziene integrale systeemvan rekeningrijden diende de basis tevormen voor de inkomsten van de ex-ploitatiemaatschappij. Zolang de be-sluitvorming hierover niet is afgerond,zal door middel van een registratiesys-bO:O:O:~ ZANllPAI..ENWAlERWlNGEBlm0.425+STALEN DAMWAND IN BENTONIET-CElIENTStEUFGROND VERBElERING NET ZAND1foto: Aerocamera - Michel HofineesterCDCJBesteksontwerp voor de westelijkeamt met ruimte voor het houwenvan de tunnelmoten aanbesteding ingediend aannemers-alternatief bepaalt in belangrijke matede uitvoeringswijze op dewestelijke oe~- - L - - - - - - - - - - - - - - - - J ver en in het bouwdok.Cement 1991 nr. 9 9bedraagt. De maximale helling van deafritten is beperkt tot 4,5% . De onder-straal en de bovenstraal bedragen resp.2500 en 12500 meter. De totale tnnnel-lengte, inclusiefop- enafrittenbedraagtongeveer 1300 meter. Het horizontalealignement bestaat hoofdzakelijk uiteen rechtstand die aan de oostzijde viaeen clotho?de (A = 450 m) overgaat ineen boog met een straal van 1200 meter.29950...(J1oo~1 TWEEDE DAK5TORT2 vrnnLAnE3 BAllA5lBETDN2 Geringe ruimte tnssen brug en scheepswerffoto: Rijkswaterstaat3 Doorsnede gesloten gedeelte Noordtnnnel4 Geotechnisch profiel met tnnnelTrac?De Noordtnnnel maakt deel uitvan eenongeveer 6 km lange aanpassing van hettrac?vandeA 15.Hetnieuwe trac?looptparallel aan het bestaande enper rijbaanzijn er twee maal drie rijstroken metvluchtstroken. Hetverticaal alignementvan de tnnnel wordt bepaald door debodemdiepte van de Noord, die overeenbreedtevan 250 meterNAP - 5,50 mAannemersalternatiefVan de vijf aannemerscombinaties bo~den de laagste twee inschrijvers een ge-zamenlijk alternatief aan, waarbij detnnnelelementengemaaktzoudenwor-den in het bestaande bouwdok Baren-drecht in plaats van in het te makenbouwdok op de westelijke oever. In hetbouwdok Barendrecht waren op hetmoment van aanbesteding de tnnnel-elementen voor de Willemsspoortun-nel in uitvoering. Verder was in het al-ternatiefop dewestelijkeoevervoorzienineen inden natte afte zinkenvliescon-structie aansluitend op de betoncon-structievan de afrit, die nu in bouwkui-pen met onderwaterbeton wordt ge-maakt. Een bemaling in het waterwin-gebied kon met dit alternatiefeveneensworden voorkomen. Het aangeboden '-- --------- ~~ ~ __Jalternatief werd door Rijkswaterstaatgeaccepteerd en op 13 december 1988werd het contract getekend met de aan-nemerscombinatie Kombinatie Tun-nelbouw KTB, bestaande uit BallastNedamBeton en Waterbouw, Van Hat-tum en Blankevoort, Hollandsche Be-ton en Waterbouw en Dirk Verstoep.Hiermee vormde het gewijzigde bestekde basis voor de uitvoering en verdereuitwerking.tonietwanden met hierin opgenomenstalen damwanden. De bentoniet-wanden reikten tot in de afsluitendekleilaag op NAP - 30 m. De combinatievan cement-bentoniet en stalen dam-wanden was noodzakelijk in verbandmet de door hetwaterleidingbedrijfge-stelde eis dat de lekkage van de wandenniet meer mocht bedragen dan 5000 m3perjaarof1liter per m2peretmaal.Bin-nen het op dezewijzegecre?erde bouw-dok zouden de tnnnelelementen wor-den gebouwd, twee met een lengte van180 m en ??n van 111 m (fig. 1).Na het uitvaren en afzinken van de ele-menten, zou de betonconstructievan dewestelijke afrit, bestaande uit vier mo-ten van elk ongeveer 21 meter, kunnenworden gebouwd. Een hierop aanslui-tende 'groene afrit', in de vorm van eenindendroge aangebracht kunststofvliesmet eengrondaanvulling, zou deweste-lijke afrit completeren.Op de oostelijke oeverisvanwege de be~perkte ruimte (foto 2) gekozen voor eenbakconstructie,dievoorhetgrootstege-deelte is uitgevoerd in damwandkuipenmettrekpalen en onderwaterbeton. Hetgedeelte oostelijk van de hoogwaterke-ring, de Hoogendijk, is gezien de slechtebodemopbouw hoofdzakelijk uitge-voerd als een boven het maaiveld gele-gen plaat op palen. De werkzaamheden.dienden gerealiseerd te worden in eenbouwtijd van drie jaar.ITUNNELBOUW10 Cement 1991 nr. 95 Boveninkijk oostelijke afritfoto: Rijkswaterstaat 6 Palen voorzien van ribbels voor betere aanhechtingfoto: RijkswaterstaatIn tegenstelling tot de brug kruist detunnel de Noord onder een hoekvan 25graden. De bij een loodrechte kruisingnoodzakelijke bochten konden hiermeeworden vermeden.Het dwarsprofiel van het gesloten ge-deelte wordt bepaald door de drie rij-stroken eneen middenkokervan 1,35 mbreed (fig. 3). Deze middenkoker fun-geert als dienstgang, vluchtweg en ka-belkanaal. Buiten het gesloten gedeelteis bij de opritten een extra rijstrook aan-gebracht die als kruipstrook dient.Bodemgesteldheid (fig. 4)Vanafmaaiveld tot ongeveer NAP -15 mbestaatde bodem uit klei- enveenlagen,die naar de westzijde toe in dikte afne-men. Op de westoever ontbreekt dezelaag over een gedeelte van ongeveer 200m. Hettunneltrac? doorsnijdthier oudestroomgeulen en een binnenhaven diein het verleden gedempt zijn met wad-zand.Van NAP- 15 m totcircaNAP - 25m bevindt zich de pleistocene zandlaag,bestaande uit fIJn tot middelfIJn zandmet eenvari?rende dichtheid. Zowel opde westoever, vanafNAP - 25 m op deoever en vanaf NAP - 30 m ter plaatsevan de rivier, als de oostoever, vanafNAP ~ 25 m, bevindt zich een afsluiten-dekleilaag. Onderditkleipakketkomenop ongeveer NAP - 35 tot - 40 m over-wegend zandige lagen voor.Oostelijke afritHet aannemersalternatiefheefthet oor-sprorikelijke ontwerp voor de oostoeverniet be?nvloed. De bijzondere aspectenvan de oostelijke afrit worden toege-licht. Het besteksontwerp ervan is be-paald door de volgende randvoorwaar-den:- de aanwezige bodemopbouw metslappeveen- en kleilagenmeteen dik-te van circa 15 meter;Cement 1991 nr. 9- de aanwezigheid van zettingsge-voelige en kwetsbare objecten, in hetbijzonderde aanwezige bebouwingende brug;- de beperkte ruimte tussen de brug ende scheepswerf;- de ligging van de bestaande hoogwa-terkering op een afstand van ongeveer175 m achter de waterlijn;- de ligging direct naast de scheepswerf,waardoor aanvullende voorzieningennoodzakelijk zijn om hinder voor hetpasserende verkeer te voorkomen.Beperkte ruimteDe beperkte ruimte maakte een verti-caal begrensde bouwput noodzakelijk,bestaande uit stalen damwanden metdoor trekpalen verankerd onderwater-beton (foto 5). Voor de damwanden aande zuidzijde van de tunnel, ter plaatsevan de brug, is voor de dimensioneringde stijfheidseis bepalend geweest. Dezeeis was noodzakelijk om de ten gevolgevan de doorbuiging van de damwand inde betonpalen van de bestaande brugoptredende momenten te beperken.Voor de bepaling van de doorbuigingenvan de damwand en paalmomenten isgebruik gemaakt van het programmaPLAXIS. Tijdens de uitvoering zijn opdrie plaatsen in de maatgevende bouw~fasen de optredende vervormingen ge-meten. De afwijkingen van de bereken-de resultaten waren beperkt. Op voor-stel van de aannemer is westelijk van deHoogendijkvoor eengrootgedeeltevande bouwput een combiwand toegepast.De combiwand bestaat uit buispaleno 1220 mm, 0 1066 mm en 0 914 mmmet daartussen korte stalen damwand-planken Larssen III-S. Deze tussenplan-ken zijn geheid tot 3,0 m onder de on-derkant van het onderwaterbeton. Hetgedeelte van de bouwkuip in de directenabijheid van de fundering van de be-staande brug is uitgevoerd met dam-wanden type PU 32. Hiervoor is geko-zen om trillingshinder te beperken. Bijde kruisingvande palenen de damwandzijn deze plaatselijk minder diep inge-heid. Na een eerste ontgraving in dendroge zijn de stempels, 0 1066 mm ge-plaatst, waarna de bouwputindennatteop diepte is gebracht. De prefab beton-palen,400x400 mm2,zijnvanafeen tra-verse geheid. De palen zijn over 3,50 maan de bovenzijde aan twee zijden voor-zien van een uitwendige ribbel, hoog30 mm voor de verbinding met het on-derwaterbeton (foto 6).De langsdamwanden zijn tot over eenlengte Van ongeveer 125 meter doorge-zet in de rivier in verband met de be-perkte beschikbare ruimte naast de bas-culekelder van de bestaande brug. Be-grenzing van de zinksleuf door dam-wanden was hierdoor noodzakelijk.Kruising hoogwaterkering (fig. 7)De ligging van de hoogwaterkering opeen afstand van ongeveer 175 m uit deoeverlijn maakte het noodzakelijk omtotvoorbij de hoogwaterkering dewan-den van de afritten op te trekken totNAP + 5,25 m, ruim boven de hoogstewaterstand. Devereiste Deltahoogte terplaatse bedraagt NAP + 4,80 m. De zet-tingsgevoelige ondergrond,de kwetsba-re paalfundering van de bestaande brugen de beperkte ruimte maakte het on-mogelijk om zoals gebruikelijk dehoogwaterkering te verleggen in devorm van een kanteldijk, die de hoog-waterkering vormt tegen toestromendwater door lekkage van de tunnel. Dezebeperking veroorzaakt bij de huidigeligging van de Hoogendijk een door-snijding van de hoogwaterkering bene-den de vereiste kruinhoogte van de dijk.Door de afrit als waterdichte bakcon-structie door te trekken tot het punt11ITUNNELBOUWtunnelpor talenoorspronkelijke tunnetportatenoverkapping..waarop de vloerhoogte de vereiste ke-rende hoogte heeft bereikt, wordt eenwaterkering verkregen. De tunnel ishiermee een ge?ntegreerd onderdeelvan dewaterkering geworden. HiervoorisdoorhetHoogheemraadschapAlblas-serwaard en de Vijfheerenlanden ver-gunning verleend. Aan deze vergun-ningverlening lag een probabilistischekansberekening voor het vollopen vande tunnel incombinatie meteenniet af-doende kering c.q. waterdichte afslui-ting van het gedeelte van de afritcon-structie oostelijk van de bestaandehoogwaterkering ten grondslag. Aan dewanddikte van de onder de bakcon-structie toegepaste damwanden, de wa-terdichtheid van voegen en damwand-sloten en de kerende hoogte van de be-tonwanden zijn i.v.m. de vergunning-verlening aanvullende eisen gesteld.Aanvullende onderzoekenDoor de ligging van de oostelijke afritdirect naast de scheepswerfGiessen-DeNoord is de kans aanwezig datindeafritrijdende auto's hinder en schade onder-vinden van verfnevels door werkzaam-heden aan schepen op de reparatiehel~ling. Om dit te voorkomen is in de be-steksfase beslotende oostelijke afrit tus-sen de Hoogendijk en de rivier over eenafstandvan 173 m te overkappen.Hier-toe waren prefab betonnen liggers metdakplaten van gasbeton voorzien. Deprefab liggers waren opgelegd in de bo-venzijde van de betonwanden op eenconstant niveau van NAP + 5 m. Dezeoverkapping had naast eenlanger geslo-ten gedeelte, met de bijbehorende gro-tere ventilatiecapaciteit en verlichting,een boven het maaiveld gelegen tunnel~uitgang c.q -ingang tot gevolg. Aanslui-tend op deze overkapping is bij de inriteen daglichtrooster van ongeveer 100meter lengte noodzakelijk lftg. 7). Dewanden aan weerszijden van dit roosterzijn een onderdeel hiervan en moetenlichtdicht worden uitgevoerd over detotale lengte van het daglichtrooster.Mededoorhetoplopenvanhetverticalealignement komt hierdoor aan het ein-de vanhet roosterde bovenzijdevan de-ze wanden op ongeveer 14 meter bovenhet omringende maaiveld te liggen.Het onderzoek naar de gevolgen van deboven maaiveld gelegen tunneluitgangc.q. -ingang en het langere gesloten ge-deelte voor het verkeer en de ventilatiewaren op het mOmentvan aanbestedingnog niet afgerond. Hiervoor was in hetbestek eenstelpost opgenomen. Voor debepaling van het effect van windstotenop uit de tunnel komende voertuigen isdoor Maatschappelijke Technologie(MT-TNO) teApeldoorninsamenwer-king met het Instituut voor Wegtrans-port (lW-TNO) te Delft onderzoek ge-daan. Het onderzoek is uitgevoerd doormetingen in een windtunnel aan eenschaalmodel (1:150) van de oost uitritifoto 8). Uit dit windtunnelonderzoekbleek dat bij het besteksontwerp voor-namelijk in de zuidelijke tunnelbuis bijwind uit de heersende richtingen, aan-zienlijke wervelingen en turbulentewindstromingenzoudenontstaan.Dezewaren een gevolg van het vrij grotewindvangende oppervlak van de mid-den- en noordwand over de lengte vanhet daglichtrooster. Verkeer dat vlaklangs de wand rijdt ervaart plotselingehevige w?ndstoten. Hierdoor zoudengevaarlijke situaties kunnen ontstaan.Hoogte en lengte van de middenwandworden enerzijds bepaald door de func~tie als rookmuur tussen de in- en uitriten anderzijds door het feit dat deze eenonderdeel vormt van het daglichtroos-ter en derhalve onder het rooster licht-dicht dient te worden uitgevoerd. Beidefuncties zijn onverbrekelijk verbondenmet het besteksontwerp. Aan de handca. 14.000""/ .11CO?7 Lengteprofiel en dwarsprofiel terplaatse van de oostelijke afritvan de in het model uitgevoerde wind-metingen zijn door lW-TNO bereke-ningen gemaakt die aantoonden dat deoptredende uitwijkingen van een refe-rentievoertuig (bestelbusje) uit het oog-punt van verkeersveiligheid volstrektonacceptabel waren. Deze conclusiemaakte aanpassing van de tunnelin- enuitgang noodzakelijk. Diverse oplossin-gen van een hoge zuidwand over delengte van de middenwand, een licht-dichte maar luchtopen uitvoering vande middenwand en eenvoorbij het dag-lichtrooster geleidelijk in hoogte afne-mende middenwand zijn hierbij onder-zocht en in het schaal- en rekenmodelgetoetst.Het stromingsgedrag van de lucht bin-nen het overkapte gedeelte van de afritwordt door de overkapping ongunstigbe?nvloed. Van belang hierbij is de naarhet gesloten gedeelte toe steeds hogerwordende dwarsdoorsnede en deabrupte overgang naar de kleine dwars-doorsnede van het afgezonken rivierge-deelte. Uit eveneens door TNO uitge-voerd onderzoek is gebleken dat de ge-kozen vorm van de overkapping uitstromingtechnisch opzicht minder ge-lukkig is. Een keuze die een aanzienlijkgroter ge?nstalleerdvermogenvereistendus invloed heeft op veel overige voor-12 Cement 1991 nr. 9De genoemde aanpassingen van hetontwerp zouden belangrijke conse-quenties hebben gehad in zowel kostenals tijd.Eengewijzigde milieuwetgevingheeft uiteindelijk een oplossing vanuiteen totaal andere benadering mogelijkgemaakt. Daarbij is het probleem bij debron aangepakt door de veroorzaker teverplichten maatregelen tegen veront~reiniging van het oppervlaktewater endaarmee indirect ookvan de tunnelafritte voorkomen. Recente wetgeving biedtde mogelijkheid deze maatregelen aftedwingen. Met deze pragmatische bena-dering was de noodzaak van bovenge-noemde voorzieningen komen te ver-vallen en was de overkapping van deoostelijke afrit overbodig geworden.Het daglichtrooster werd ongeveer 200meter naar het westen verplaatst waar-door de hoge midden- en noordwandten oosten van de Hoogendijk kondenvervallen (fig. 9). Het vervallen van deoverkapping maakte echter extra riole-ring inde afrit eneenaanvullend pomp-gemaal noodzakelijk. Dit pompgemaalis aan de zuidzijde tussen de tunnelafriten de brug aangebracht en uitgevoerdovereenkomstig de bij de afrit toegepas-te techniek van damwanden en onder~waterbeton. Het gemaal is vanafde afriten het maaiveld bereikbaar.1503500003250 00150(j) ZANDUITWLUNG ONDERWATERBETON(3) PREFAB lREKPALEN 450 X 450? DANWAND