In de week van 13 december 2022 constateerde een weginspecteur van Rijkswaterstaat schade aan het wegdek in de noordelijke toerit van de Prinses Margriettunnel (1976) in de snelweg A7 bij Sneek. Een bepaald deel van de tunnelbak, een zogenaamde tunnelmoot, was door druk van het grondwater omhoog gekomen. De schade bleek zo ernstig, dat de A7 tussen Sneek en Joure in beide richtingen moest worden afgesloten. Na het nemen van noodmaatregelen is Rijkswaterstaat gestart met het ontwerp en de uitvoering van de benodigde herstelwerkzaamheden. Gelijktijdig is een onderzoek gestart naar de oorzaak van het incident.
Onderzoek naar falen fundering Prinses Margriettunnel
Oorzaak onderzocht op basis van forensic engineering,
om tunnelvisie te voorkomen
1 Ballast in de tunnel direct na het incident (eind december 2023), foto: Rijkswaterstaat
1
50? CEMENT 1 20 24
Nadat de schade was geconsta-
teerd werden enkele noodmaat-
regelen genomen.
Om ervoor te zorgen
dat de tunnelmoot niet nog verder omhoog
zou komen, werden eerst 1750 big bags met
zand over de volle breedte van beide rijbanen
van de moot geplaatst en daarna nog eens
750 stuks. Om de kans te verkleinen dat één
of meerdere andere moten ook omhoog zou -
den komen, zijn ook op de andere tunnel
-
m
oten bigbags geplaatst, nog eens 7500 stuks
(foto 1).
Onderzoek
Nadat de noodmaatregelen waren voltooid,
is direct begonnen met een onderzoek naar
de oorzaak van het incident [1]. Dat onder-
zoek is uitgevoerd door een team van onder-
zoekers van TNO en Deltares. Dit team heeft
intensief samengewerkt met de project
-
leiding
van Rijkswaterstaat en de medewer-
kers van Van Hattum en Blankevoort, die
het aannemerswerk voor het veldonderzoek
hebben uitgevoerd. Bij de gevolgde methodiek van onder-
zoek is gebruikgemaakt van forensic engi-
neering, meer in het bijzonder de bottom-up
methode zoals beschreven in [2]. Het schade- beeld is als uitgangspunt aangehouden en
daarover is historische informatie verza-
meld. Op basis daarvan is, zowel via veld- als
laboratoriumonderzoek, onderzocht welke
faalmechanismen de betreffende schade
veroorzaakt zouden kunnen hebben. Dat is
stapsgewijs uitgevoerd, door steeds op een
dieper niveau naar het schadebeeld te kij-
ken. Op elk niveau is onderzocht welke faal-
mechanismen kunnen zijn opgetreden (ve-
rificatie) en welke faalmechanismen kunnen
worden uitgesloten (falsificatie). Daardoor
kon de hoeveelheid uit te voeren onderzoek
op een aantal niveaus worden ingeperkt,
zonder gevaar voor tunnelvisie.
Er is bij het onderzoek gebruikgemaakt
van de faalboom die was opgesteld in het
kader van het vergelijkbare incident in de
Vlaketunnel in 2010 [3]. De faalboom bevat
een geordend en stapsgewijs overzicht van
mogelijke oorzaken. Deze zijn gegroepeerd,
zodat deze systematisch kunnen worden be-
oordeeld en zo mogelijk worden uitgesloten. Op basis van archiefonderzoek rees al
snel het vermoeden dat het bezwijken is
ontstaan door een afname van de sterkte
van de paalfundering en niet door een over-
belasting vanuit hoogwater. Omdat de
In de week van 13 december 2022 constateerde een weginspecteur van Rijkswaterstaat schade
aan het wegdek in de noordelijke toerit van de Prinses Margriettunnel (1976) in de snelweg A7 bij Sneek. Een bepaald deel van de tunnelbak, een zogenaamde tunnelmoot, was door druk
van het grondwater omhoog gekomen. De schade bleek zo ernstig, dat de A7 tussen Sneek
en Joure in beide richtingen moest worden afgesloten. Na het nemen van noodmaatregelen is R
ijkswaterstaat gestart met het ontwerp en de uitvoering van de benodigde
herstelwerkzaamheden. Gelijktijdig is een onderzoek gestart naar de oorzaak van het incident.
CEMENT 1 2024 ?51
moot met een beperkte belasting (lager dan
de verwachte maximale draagkracht onder
druk) weer kon worden teruggedrukt, leek
er geen sprake van geotechnisch bezwijken
van de fundering, maar van constructief
bezwijken. Dit laatste moest door onderzoek
aan de constructie worden bevestigd.
Opbouw van de toeritten
De Prinses Margriettunnel is een verkeers -
tunnel die is g
esitueerd in rijksweg A7, tussen
Joure en Sneek, onder het Prinses Margrietka -
naal. De tunnel is gebouwd in de periode 1976-
1978 [
4] en was ten tijde van het incident dus
circa 45 jaar oud. De constructie is opgebouwd
uit een aquaductdeel met daarboven het Prin -
ses Margrietkanaal en aan elke zijde daarvan
een half
open toerit; één aan de zuid-oost zijde
(Joure) en één de noord-west zijde (Sneek).
De beide toeritten van de tunnel zijn
opgebouwd uit U-vormige betonmoten met
een breedte van circa 33 m. Deze moten
hebben elk een lengte van 18 m, met tussen
de moten een dilatatieprofiel voor de water-
dichting (W9U profiel). De zuidelijke toerit heeft 22 moten, die van
-
af de zuidzijde tot aan de tunnel zijn genum-
merd van 1 tot en met 22. De noordelijke
toerit heeft 26 moten, die vanaf de tunnel tot
aan de noordzijde zijn genummerd van 23
tot en met 48. De diepst gesitueerde moot,
moot 22, ligt met de onderzijde van de vloer
op circa NAP -14 m en heeft een vloerdikte
van circa 1,8 m. Bij een gemiddelde grond-
waterstand van NAP -1.3 m is op deze moot
een grondwaterdruk van bijna 13 m water-
kolom aanwezig. Naarmate de moten hoger
zijn gesitueerd nemen zowel de waterdruk
als de vloerdikte af.
Funderingspalen? De dieper gelegen moten
van de beide toeritten zijn gefundeerd op
betonnen trekpalen (Vibropalen) met een
diameter van 450 mm (fig. 2) en een lengte
variërend van 10 ? 12 m. Deze palen zijn uit-
gevoerd met een centrale stalen Dywidag
voorspanstaaf Ø32 mm dan wel 36 mm. Om
aanhechting met het beton te voorkomen,
zijn die voorspanstaven omhuld met Denso-
band, een koud verwerkbare vetbandage.
Verder zijn de voorspanstaven voorzien van
afstandhouders, met een hart-op-hart-af-
stand van 2 m, om ze te centreren in de
paal. In het bestek en op de beschikbare
constructietekeningen is geen informatie
gegeven over de staalkwaliteit van de voor-
spanstaven. Vermoedelijk betreft het staal-
kwaliteit FeP 1030/1050. De trekpalen met een voorspanstaaf
Ø32 mm zijn in het bestek aangeduid als
45-tons trekpalen met een aanvangsvoor-
spanning van 55 ton (550 kN). De trekpalen
met een voorspanstaaf Ø36 mm zijn 60-tons
trekpalen met een aanvangsvoorspanning
van 70 ton (700 kN). Het aantal trekpalen
varieert van 16 in de ondiepe moten tot meer
dan 50 in de diepste moten.
De omhoog gekomen moot is moot 26, de
vierde moot aan de noordzijde van de
tunnel.
Aan de hoge zijde heeft deze moot
een totale hoogte van bovenzijde wand tot
onderzijde vloer van circa 9,3 m en aan de
lage zijde circa 9,9 m. Onder moot 26 staan
50 trekpalen met een Dywidag voorspan-
staaf Ø36 mm en een lengte van circa 12 m
(fig. 3).
2 Detaillering funderingspalen
2
auteurs
52? CEMENT 1 20 24
IR. HUIBERT BORSJE
Forensisch Ingenieur TNO
DR.IR. PAUL HÖLSCHER
Senior Adviseur
Grond Dynamica Deltares
IR. PAUL LITJENS Technisch Manager Rijkswaterstaat
IR. IVO HUISKES Technisch Adviseur Tunnels
Rijkswaterstaat
Opgetreden schade
De schade betreft het omhoog komen van
moot 26 van de noordelijke toerit van de tun-
nel, over een afstand van circa 6 cm. Direct
na constatering hierv
an is gestart met het in -
rijden van ballast. Circa een week na het inci -
dent is er een geautomatiseerd monitorings -
systeem aangebracht, om eventuele nieuwe
v
ervormingen tijdig te kunnen signaleren.
Sinds 2010 werden reeds elke vier jaar
reguliere hoogtemetingen uitgevoerd op
meetpunten op de bovenzijde van de wanden
van de toeritten, nabij de mootvoegen. Het
doel van die metingen was het constateren
van eventuele deformaties. Deze meetpun-
ten zijn in december 2022, nadat de schade
was geconstateerd en er al ballast van 1750
big bags (ongeveer 26.000 kN) in moot 26
aanwezige was, opnieuw ingemeten. De re-
sultaten van deze metingen laten zien dat op dat moment, de oostwand van moot 26 nog
circa 40 mm hoger was gepositioneerd dan
de aangrenzende moten (fig. 4). De westwand
was op dat moment nagenoeg teruggebracht
in de oorspronkelijke positie.
De resultaten van de eerder uitgevoerde vier-
jaarlijkse metingen zijn ook geanalyseerd.
Uit deze analyse blijkt, met de kennis van
nu, dat tijdens de meting in juni 2021, circa
anderhalf jaar voor het incident, bij moot 26
al een afwijkend gedrag te zien was ten op-
zichte van de overige moten (fig. 5). De hoek
van de moot aan de zuid-oostzijde was toen
circa 4 ? 5 mm meer omhoog gekomen dan
de overige moten. Tot en met de meting in
november 2017 was bij moot 26 geen afwij-
kend gedrag te zien.
Na deze constatering zijn ook alle
def
ormatiemetingen van de andere
3 Palenplan onder moot 26
4 Hoogtemetingen oostwand noordelijke toerit een week na het incident
5 Hoogtemetingen oostwand noordelijke toerit tot aan juni 2021
Bij het open
hakken van de
vloer bleek een
aantal voor-
spanstaven in
de trekpalen
gebroken
3
4 5
CEMENT 1 2024 ?53
6
De afgeslepen
delen van de
voorspanstaven
zijn in het
laboratorium
van TNO
onderzocht
6 Hoogtemetingen westwand zuidelijke toerit tot aan december 2022
moten beoordeeld. Daaruit bleek dat in de-
cember 2022 bij moot 15 sprake was van een
vergelijkbare situatie als bij moot 26 in 2021
(fig. 6). In december 2022 was bij de west-
wand van moot 15 een afwijkend gedrag te
zien ten opzichte van de overige moten. De
westwand was aan de zijde van moot 14 cir-
ca 5 mm omhoog gekomen ten opzichte van
de overige moten. Tot en met de metingen in
juni 2021 was bij moot 15 geen afwijkend ge-
drag te zien.
Hieruit wordt geconcludeerd dat het bezwij-
ken van moot 26 gefaseerd heeft plaatsge-
vonden en dat moot 15 zich in een beginfase
van bezwijken bevond ten tijde van het onder-
zoek. Nader onderzoek van moot 15 bood
daarmee de mogelijkheid om het begin van
bezwijken te onderzoeken. Daarom lag de
focus van het onderzoek niet alleen op moot
26 maar ook op moot 15.
Veldonderzoek
Om te onderzoeken of de trekpalen geotech-
nisch of constructief zijn bezweken, moesten
voorspanstaven van de palen worden onder-
zocht. Hiertoe is bij een aantal trekpalen de
vloer opengehakt, zodat de voorspanstaaf
kon worden bereikt. Vervolgens is op de kop
van de voorspanstaven een koppelmof ge-
schroefd en is met een kraan aan de voor-
spanstaven getrokken (foto 7). Daarbij bleek
dat een aantal voorspanstaven was gebro-
ken. Deze gebroken voorspan
sta
ven waren
relatief eenvoudig uit de paal te trekken. Dit
onderzoek gaf de volgende resultaten:
Door de aanwezige ballast, was bij moot 26
slechts één rij met acht palen bereikbaar.
De voorspanstaven van zeven palen bleken
gebroken, op een diepte die varieerde van
3,2 m tot 7,9 m onder de vloerverankering.
De voorspanstaaf van de achtste paal was
ook gebroken, maar uit het archiefonder-
zoek bleek dat dat al in de bouwfase was
gebeurd, bij het voorspannen.
Bij moot 15 waren drie rijen van acht trek-
palen bereikbaar om te testen. Van die 24
trekpalen was bij vijf stuks de voorspanstaaf
gebroken, op een diepte die varieerde van
2,5 m tot 7,5 m (fig. 8).
Bij andere moten, waar geen aanwijzingen
waren voor een begin van bezwijken, zijn
steekproefsgewijs trekpalen gecontroleerd.
Daarbij bleek dat nog eens drie van de 27
geteste voorspanstaven waren gebroken
(
oftewel 11%), op een diepte die varieerde
van 1,9 m tot 4,9 m.
Alle gebroken voorspanstaven zijn direct
visueel beoor
deeld. Daarbij zijn over de
lengte van de staven geen bijzonderheden
waargenomen. De breukvlakken waren
r
elatief vlak, zonder een duidelijke insnoe-
ring van de staven (fig. 9). Daarna is van
alle gebroken voorspanstaven het deel
met het breukvlak afgeslepen en veilig
gesteld voor nader onderzoek in een labo
-
r
atorium.
Bij een aantal niet-bezweken trekpalen is de
voorspankracht in de staven gemeten. Dit is
gedaan door met een vijzel een trekkracht op
de voorspanstaaf in stappen van 50 kN
54? CEMENT 1 20 24
7
7 Uittrekken van een gebroken voorspanstaaf
8 Overzicht onderzochte palen moot 15
8
CEMENT 1 2024 ?55
aan te brengen en de verplaatsing van de
staafkop te meten. De belasting waarbij de
kop van de voorspanstaaf omhoog begint te
komen is de voorspankracht in de staven.
De gemiddelde voorspankracht die is geme-
ten in 19 geteste (60-tons) trekpalen bedraagt
629 kN, net boven de beoogde voorspan-
kracht van 600 kN. Bij deze testen bezweek
één voorspanstaaf, nadat op die voorspan-
staaf een trekkracht was aangebracht van
700 kN (de oorspronkelijk aangebrachte
voorspankracht). Om breuk van meer voor-
spanstaven te voorkomen, zijn er na dit
incident alleen in moot 15 nog
voorspan
-
sta
ven getest met een kleinere belastingstap
van 20 kN. Hierbij is geen verdere schade
ontstaan. Laboratoriumonderzoek
Om de oorzaak van het breken van de voor-
spanstaven te achterhalen, zijn de afgeslepen
delen van de voorspanstaven in het labora-
torium van TNO onderzocht.
Breukvlakken? In totaal zijn zeven van de
veertien beschikbare breukvlakken metal -
lurgisch onderzocht. De breukvlakken van
deze
zeven voorspanstaven vertonen alle
eenzelfde bezwijkpatroon. Op de breukvlak -
ken zijn nabij de buitenomtrek één of meer
r
elatief kleine 'corrosiegebiedjes' duidelijk
zichtbaar, met bij elk breukvlak, vanuit één
van die gebiedjes, een waaiervormig breuk -
patroon (fig. 9). Die kleine corrosiegebiedjes
blijk
en initiële scheurtjes te zijn, van waaruit
9a
9c
9b
9d
9 Breukvlak voorspanstaaf C1 uit moot 26: (1) initiële scheur met interkristallijn scheurverloop en (2) propagatiescheur met transkristallijne splijtbreuk
12
56? CEMENT 1 20 24
een waaiervormige splijtbreuk is ontstaan.
De waargenomen splijtbreuk is typisch voor
breuk die optreedt met een zeer hoge scheur-
groeisnelheid en duidt op bros bezwijken
v
an de voorspanstaaf. Nader onderzoek van
de delen van het breukvlak wees uit dat in de
corrosiegebiedjes sprake is van interkristal -
lijn verlopende scheurtjes; scheurtjes die
langs de k
orrelgrenzen van het staal lopen.
In de splijtbreuk is sprake van een transkris -
tallijne scheurgroei; scheurtjes die door de
k
orrels van het staal lopen.
Uit een EDS-analyse (Energie Dispersie
Spectroscopie) blijkt dat op de breukvlakken
(zowel op de corrosiegebiedjes als op de
splijtbreukvlakken) sporen van Na, Ca, K en
Mg aanwezig zijn. Dit zijn geen elementen
van het staal en moeten dus afkomstig zijn
uit het omringende milieu, zeer waarschijn-
lijk uit het beton.
Buitenomtrek? Op de buitenomtrek van de
voorspanstaven is, ter hoogte van de breuk-
vlakken, geen visueel waarneembare corro-
sie aanwezig. Wel zijn in de buitenomtrek
van enkele voorspanstaven scheurtjes aan-
getroffen in de zone direct boven het breuk-
vlak, 'secundaire scheuren' genoemd. Bij twee voorspanstaven is aan de bui-
tenzijde van de voorspanstaaf een verticale
doorsnede gemaakt tot circa 20 mm boven
het breukvlak. In die twee doorsneden is
een groot aantal secundaire scheuren zicht-
baar die interkristallijn verlopen en veelal
meerdere vertakkingen hebben (fig. 10).
Vanaf een zekere scheurdiepte treedt trans-
kristallijn scheurgroei op (scheuren door de
korrels van het staal), dat overeenkomt met
een splijtbreuk.
Oorzaken? Het waargenomen breukbeeld kan
in principe zijn veroorzaakt door de volgende
mechanismen:
vermoeiing als gevolg van een wisselende
belasting;
galvanische corrosie;
microbiële corrosie/aantasting (MIC);
waterstofverbrossing;
spanningscorrosie.
De eerste drie mechanismen zijn op basis
van de kenmerken van de breukvlakken en 10
10 Verticale doorsnede van voorspanstaaf C2 van moot 26 direct boven het breukvlak; meerdere secundaire microscheuren die
allemaal interkristallijn verlopen, met meerdere vertakkingen (het getoonde gebied is ongeveer 18 mm hoog en 3 mm breed)
Om tunnelvisie
te voorkomen is
een stapsgewijze
scenarioanalyse
uitgevoerd
CEMENT 1 2024 ?57
de corrosieproducten gefalsificeerd. De falsi-
ficatie van MIC is tevens onderschreven door
een separ
aat, microbiologisch onderzoek.
De laatste twee mechanismen hebben
veel vergelijkbare kenmerken en zijn moei-
lijk van elkaar te onderscheiden. Naar het
oordeel van TNO is loog-spanningscorrosie
de meest waarschijnlijke oorzaak van het
breken van de voorspanstaven. Dit is span-
ningscorrosie die is geïnitieerd doordat de
voorspanstaaf in contact is geweest met loog
(cement- en/of poriewater). Dit is geconclu-
deerd op basis van de op de breukvlakken
aangetroffen elementen, de interkristallijne
scheurgroei in de breukvlakken en de se-
cundaire, interkristallijne scheuren in de
zone boven de breukvlakken. Op verzoek
van Rijkswaterstaat heeft Element Materials
Technology een second opinion gegeven op
de conclusie van TNO [6, 7]. Element heeft
daarbij aangegeven dat naar hun oordeel
scheurvormige waterstofschade het meest
waarschijnlijk is. Hierbij is initieel sprake
van waterstofvormende corrosie en vervol-
gens breuk als gevolg van waterstofverbros-
sing.
Scenarioanalyse
Tijdens het veldonderzoek is geconstateerd
dat een aantal voorspanstaven van de moten
15 en 26 zijn gebroken. Het ligt voor de hand
om dat direct te zien als oorzaak van het
omhoog komen van de moten. Dit kan ech-
ter tunnelvisie zijn. Het veldonderzoek heeft
namelijk niet uitgewezen waar het bezwij-
ken van de moten is begonnen, waardoor op
voorhand niet kan worden uitgesloten dat
het bezwijken is begonnen met een ander
schademechanisme en dat de breuk in de
voorspanstaven gevolgschade is. Om deze
reden is een stapsgewijze scenarioanalyse
uitgevoerd, waarbij is gestart bij de opgetre-
den schade, bij de beginfase van het bezwij-
ken van de moten 15 en 26, waarbij die mo-
ten aan één zijde circa 5 mm omhoog zijn
gekomen. In het algemeen geldt dat het omhoog
komen van een moot ontstaan moet zijn
doordat de paalfundering niet meer in staat
is om de opwaartse belasting door het water
te weerstaan. Omdat de paalfundering al
circa 45 jaar heeft gefunctioneerd, is het zeer onwaarschijnlijk dat de initiële sterkte
van de paalfundering onvoldoende was. Dat
betekent dat de schade moet zijn ontstaan
door de volgende bezwijkmechanismen of
een combinatie van beide:
De opwaartse waterbelasting is dusdanig
ver toegenomen dat de paalfundering daar-
door is overbelast en bezweken.
De sterkte van de paalfundering is in de
loop van de tijd afgenomen, totdat de
paalfundering niet meer in staat was om de
optredende waterbelasting op te nemen.
Ten aanzien van de waterbelasting geldt dat
er geen aanwijzingen zijn dat er nabij de
tunnel sprake is geweest van een substantiële
verhoging van de waterdruk tegen de tunnel -
vloer waardoor de paalfundering is overbe-
last. De waterbelasting is onder alle moten
tegelijk aanwezig. Als de fundering onder
één moot door waterbelasting bezwijkt, zal
deze omhoog komen en roteren. Door deze
rotatie loopt de moot klem tussen zijn buur-
moten. De rotatie is zichtbaar in de vervor-
mingsmetingen. Het is onwaarschijnlijk dat
de naastgelegen moten dan zowel de ver-
hoogde waterdruk als de extra belasting uit
de bezweken moot kunnen opnemen. Het optreden van een eventuele over-
belasting is ook gecontroleerd op basis van
het gedrag van de paalfundering, in relatie
tot de opgetreden vervorming van circa 5 mm
in de beginfase van bezwijken. Dat gedrag
wordt enerzijds bepaald door de geotech-
nisch weerstand van de trekpalen, dat wil
zeggen de weerstand tegen het uit de grond
trekken, en anderzijds door de constructieve
weerstand van de verbinding van de trekpa -
len met de tunnelvloer, de verbinding die is
gerealiseerd met de voorspanstaven. Ten aanzien van het geotechnische
gedrag van een paal dan wel een paalgroep
geldt dat de vervormingscapaciteit circa
10 mm bedraagt voordat deze geotechnisch
bezwijkt. Omdat het begin van het bezwijken
bij de moten 15 en 26 is opgetreden bij een
verticale verplaatsing die beduidend minder
is dan 10 mm, namelijk circa 5 mm, is het
zeer onwaarschijnlijk dat de palen, geotech-
nisch gezien, zijn overbelast. Ten aanzien van het constructief ge-
drag van de verbinding van de vloer met de
HERSTEL
Om de veiligheid van de tunnel
op lange termijn te kunnen
garanderen, wordt de gehele
fundering vernieuwd en ver-
sterkt, en worden de tunnel-
wanden steviger verankerd. Dat
wordt gedaan door meer dan
1.000 nieuwe trekpalen te
plaatsen. De nieuwe trekpalen
worden met behulp van een
speciale methode door de
betonnen vloer de grond in
geboord, tegen de waterdruk
in. Deze methode is zo uitge-
voerd dat er geen water in de
tunnel omhoog kan komen
tijdens het aanbrengen van de
trekpalen. Bemaling van het
grondwater is daardoor niet
nodig. Het op deze wijze her-
stellen van de tunnel duurt lan-
ger, maar de kans op schade
aan omliggende bebouwing
wordt hiermee geminimaliseerd.
Voor meer informatie zie
https://www.rijkswaterstaat.nl/
wegen/projectenoverzicht/a7-
herstel-prinses-margriettunnel.
58? CEMENT 1 20 24
trekpalen geldt dat de vervormingscapaci-
teit van de voorspanstaven beduidend meer
zou moeten zijn dan 5 mm voordat gevaar
van breuk optreedt. De bij het begin van be-
zwijken opgetreden verplaatsing van circa
5 mm vormde voor de palen en voorspan -
staven in principe een toelaatbare construc-
tieve belasting.
Bovenstaande analyses falsificeren een
overbelasting van de fundering door een
toename van de opwaartse waterbelasting.
Dat betekent dat de sterkte van de paalfun-
dering in de loop van de tijd is afgenomen.
De geotechnische capaciteit van een trek-
paal dan wel een groep trekpalen neemt ge-
durende de levensduur van de paalfunde-
ring in principe niet af. De sterkte van de
verbinding van de vloer met de trekpalen
kan in de tijd wel afnemen. Vermoeiing en
corrosie kunnen namelijk resulteren in een
afname van de belastbaarheid van de voor-
spanstaven in de tijd.
Samenvattend volgt uit het bovenstaande
dat het zeer waarschijnlijk is dat het begin
van het bezwijken van de moten 15 en 26 is
veroorzaakt door een afname van de belast-
baarheid van één of meer voorspanstaven in
de tijd, hetgeen aansluit bij de waargenomen
gebroken voorspanstaven bij het veldonder-
zoek. Dit wordt ook onderschreven door de
voorspanstaaf die bij een trekproef reeds
bezweek bij 700 kN.
Oorzaak bezwijken voorspanstaven? Uit
het in het laboratorium uitgevoerde metal-
lurgisch onderzoek is geconcludeerd dat
loog-spanningscorrosie of scheurvormige
waterstofschade de meest waarschijnlijk
oorzaak is van het breken van de voorspan-
staven. Voor beide mechanismen zijn drie
randvoorwaarden noodzakelijk:
Het staal moet gevoelig zijn voor spannings-
corrosie en/of waterstofschade.
Er moet sprake zijn van een substantiële
trekspanning in de voorspanstaven.
De voorspanstaven moeten zich in een
corrosief milieu bevinden.
In het algemeen geldt dat alle koolstofstaal-
soorten een zekere gevoeligheid hebben voor loog-spanningscorrosie en voor scheur-
vormige waterstofschade. Dit geldt dus ook
voor het staal waarmee de voorspanstaven
zijn geproduceerd. Vanwege de voorspan-
ning in de staven is er ook sprake van een
permanente, substantiële trekspanning.
Ten aanzien van het milieu geldt in
principe dat de voorspanstaven door beton
en Denso-band worden afgeschermd voor
het omringende milieu. Bij het metallur-
gisch onderzoek is vastgesteld dat op de
breukvlakken sporen van Na, Ca, K en Mg
aanwezig waren. Dat zijn geen elementen
van het staal, maar zeer waarschijnlijk ele-
menten afkomstig uit het beton van de trek-
palen. Dit impliceert dat er zeer waarschijn-
lijk sprake is geweest van onvolkomenheden
in de Denso-band. Via die onvolkomenheden
is dan cement- en/of poriewater door de
Denso-band gepenetreerd en doorgedrongen
tot aan de voorspanstaven, waarmee het
corrosieve milieu is ontstaan. Het uitgevoer-
de onderzoek heeft vooralsnog geen uitsluit-
sel gegeven over de oorzaak voor het moge-
lijk ontstaan van onvolkomenheden in de
Denso-band.
Conclusies van het onderzoek
Het onderzoek heeft uitgewezen dat moot 26
gefaseerd is bezweken doordat de sterkte
van de paalfundering in de loop van de tijd
is afgenomen. Dit proces wordt veroorzaakt
door het breken van de voorspanstaven in
de trekpalen. De voorspanstaven zijn gebro-
ken als gevolg van loog-spanningscorrosie of
scheurvormige waterstofschade. Dit ontstaat
zeer waarschijnlijk door onvolkomenheden
in de omhulling om de voorspanstaven,
waardoor cement- of poriewater vanuit het
beton is doorgedrongen tot aan de voor-
spanstaven. Het onderzoek heeft tevens uitgewe-
zen dat bij andere moten van de toeritten
sprake is van hetzelfde proces, maar nog in
een minder ver gevorderd stadium.
LITERATUUR
1?Onderzoek oorzaak falen fundering
Prinses Margriettunnel ? Eindrapportage;
Deltares/TNO, 29 september 2023.
2?Borsje, H., Terwel, K., Wat is forensic
engineering? Cement 2024/1.
3?Vlaketunnel - Uitwerking kijkproef
moten 8, 9, 10 en 12 Oost; verslag en
analyse resultaten, Deltares, januari 2011.
4?Kieft, P., Tunnel onder het Prinses
Margrietkanaal. Cement 1976/4.
5?http://www.rijkswaterstaat.nl/nieuws.
6?Second opinion rapportage
schadegevallen Vlaketunnel en Prinses
Margriet Tunnel, Element Materials
Technology, 10 oktober 2023.
7?Beoordeling second opinion
corrosiemechanisme voorspanstaven
Prinses Margriettunnel, Deltares, 16
november 2023.
CEMENT 1 2024 ?59
Nadat de schade was geconstateerd werden enkele noodmaatregelen genomen. Om ervoor te zorgen dat de tunnelmoot niet nog verder omhoog zou komen, werden eerst 1750 big bags met zand over de volle breedte van beide rijbanen van de moot geplaatst en daarna nog eens 750 stuks. Om de kans te verkleinen dat één of meerdere andere moten ook omhoog zouden komen, zijn ook op de andere tunnelmoten bigbags geplaatst, nog eens 7500 stuks (foto 1).
Reacties