themaTweede leven Maastunnel7 201630themaTweede levenMaastunnel1Grootschalige renovatie en restauratie Maastunnel start in 2017Tweede leven Maastunnel 7 2016 31ventilatiekanalenDe Maastunnel (1942) is een uniek project: het is de eersteafgezonken tunnel in Europa en de eerste rechthoekigeafgezonken betonnen tunnel in de wereld. Uniek is ook dat veeloorspronkelijke documenten bewaard zijn gebleven, waardoorveel bekend is over de totstandkoming.De keuze voor de bouw van de Maastunnel, in plaats van eenbrug, is belangrijk geweest voor de bouw van afzinktunnels: hetproject was een voorbeeld voor vele zinktunnels die volgden.Veel technieken die destijds zijn onderzocht en toegepast,worden nu nog steeds gebruikt.Oorspronkelijk ontwerpIn de zinktunnel zijn alle benodigde verkeersruimten samenge-voegd in ??n rechthoekige dwarsdoorsnede. De tunnel bestaatuit twee hoofdbuizen voor wegverkeer en twee boven elkaarliggende buizen voor voetgangers en fietsers (fig. 2). Kenmerkendis het verhoogde looppad voor personeel. Daarnaast springt inhet oog dat de wanden betegeld zijn, de buizen bijzonder zijnverlicht en het plafond sereen wit is (foto 3a en 3b).De tunnel is gebouwd met een uniek ventilatiesysteem omlucht met uitlaatgassen te onttrekken en verse lucht in teblazen. Onder de rijdekken voor de voertuigen zijn daartoeventilatiekanalen aanwezig, onder elke buis twee zuigkanalenmet daartussen een perskanaal. Vanuit het perskanaal lopenregelmatig dwarskanalen naar openingen in de wanden netboven het rijdek om verse lucht in te blazen. Dwarskanalen aande bovenzijde van de wanden boven het rijdek lopen naar dezuigkanalen, waardoor vervuilde lucht wordt afgezogen.Het bouwkundig ontwerp is voor een groot deel gebaseerd opde Holland Tunnel in New York. Wie door beide tunnels rijdt,ziet de overeenkomsten. Maar de Holland Tunnel is onder-gronds gebouwd onder een schild, terwijl de Maastunnel werdgebouwd als afzinktunnel. In die tijd waren de afgezonkentunnels rond in geometrie. In Rotterdam is voor het eerst eeneffectievere rechthoekige betonnen doorsnede gekozen.Hierdoor was het wel noodzakelijk de tunnel te onderspoelenvoor het realiseren van een goede fundering.Wat minder bekend is, is dat de Maastunnel niet beschikt overzinkvoegen met het Gina-profiel. Dit profiel is tegenwoordigwereldwijd gebruikelijk. De buitenzijde van de tunnel isbekleed met aaneengelaste staalplaten. Deze mantel en delangswapening zijn na het afzinken over de zinkvoegen doorge-trokken, de mantel is gelast en het beton in de voegen aangevuld(foto 4). Hierdoor is een volledig waterdichte en constructieveverbinding ontstaan. Speciale laselektroden werden ontwikkeldom onder verhoogde luchtdruk te kunnen lassen in duiker-klokken. Om de lassers enig comfort te bieden, zijn hendr.ir. Kees Blom, ir. Alex Gellweiler,ir. Diederik van Zanten, ir. Erik TaffijnIngenieursbureau Gemeente Rotterdam1 Ingang Maastunnel2 Dwarsdoorsnede tunnel3a, 3b Tunnel in oude en huidige situatieIn2011,bijna70jaarnaopening,werdgeconstateerddat het beton van de Maastunnel door de jarenheen is aangetast. Dat terwijl het rijksmonumentzo'n belangrijke rol speelt in de infrastructuur in enom Rotterdam en nog minstens 50 jaar mee moet(foto 1). Hoog tijd dus om de trots van de havenstadte renoveren en te restaureren.23a3bthemaTweede leven Maastunnel7 2016324 Aanbrengen van de rijvloer en aanstorten van dezinkvoeg bij de bouw (1937 ? 1942)5a, 5b De constructieve brandveiligheid is onderzocht meteen mobiele oven? Er moeten bouwkundige zaken op orde worden gebracht,zoals herstel van het tegelwerk en de vele beschadigingen.? De tunnel technische installaties (TTI) moeten wordengemoderniseerd.? De tunnel krijgt op het aspect van veiligheid een aanzienlijkeupgrade, mede ingegeven door de tunnelwetgeving die enkelejaren geleden is vernieuwd.? Er is constructief betonherstel nodig, omdat betonrot isgeconstateerd.BouwkundigBelangrijk is dat de `look and feel' van de tunnel behoudenblijft omdat het een rijksmonument betreft. Essentieel daarvoorzijn onder andere het markante tegelwerk en de karakteristiekekleurstelling van de verlichting. Het is nodig nieuwe tegels tevervaardigen die zo weinig mogelijk afwijken van de bestaandetegels die reeds lang geleden zijn gemaakt. De nieuwe tegelskunnen dan worden geplaatst tussen het tegelwerk dat nog welgoed is. Qua verlichting wordt uitgebreid onderzoek gedaannaar de toepassing van ledverlichting, in verband met energie-verbruik en toekomstig onderhoud. In beide gevallen wordenin-situproeven gedaan om de toepasbaarheid te onderzoeken.TTIDe TTI worden voor een groot deel vervangen om te voldoenaan de hedendaagse eisen. Daarbij wordt de invloed van detunnelwetgeving meegenomen, wat zich met name manifesteertin een nieuw ventilatiebeleid. Zo worden nieuwe ventilatorengeplaatst. Hiertoe moet het bestaande tunneldak van delandtunnels lokaal worden verhoogd.VeiligheidDe blusvoorzieningen in de tunnel worden vernieuwd en erwordt een bluswaterreservoir nabij de tunnel gebouwd. Deconstructieve brandveiligheid is in 2012 onderzocht met eenmobiele oven. Hierbij is het tunneldak blootgesteld aan zowelde ISO- als de RWS-brandkromme (foto 5a en 5b). Uit dezeblootstellingen bleek dat de van oudsher in de plafondsaanwezige vuurvaste chamotte tegels een aanmerkelijkeweerstand bieden tegen de hoge brandtemperaturen.Constructief betonherstelBij de aanleg van de tunnel is veelvuldig gebruikgemaakt vanasbest vanwege zijn vele nuttige eigenschappen als sterkte,duurzaamheid en brandwerendheid. Omdat dit materiaaltegenwoordig ongewenst is, is besloten tot asbestsanering. Ditis gedaan door het asbest te verwijderen of te immobiliseren(behandeling waarbij de vezels niet meer kunnen vrijkomen).Tijdens de asbestsaneringswerkzaamheden in 2010 en 2011zijn de ventilatiekanalen onder de rijdekken, waarvan deonderzijde de constructieve vloer van de zinktunnel vormt,kniebeschermende kussens van asbest verstrekt; zo meldenoude bronnen. Omdat de vervaardiging van de voeg heel moeilijkwas, is ten behoeve van de latere metrotunnel onder de Maasgestart met de ontwikkeling van de Gina-voeg.Reden renovatieDe Maastunnel is bijna 75 jaar in gebruik en de wens bestaat detunnel nog langer te gebruiken. Om dat mogelijk te maken, isrenovatie onontbeerlijk. In hoofdlijn zijn er de volgendeaanleidingen voor de renovatie:AanbestedingHet streven in de aanbesteding was een bouwpartner te vindendie het werk aanbiedt met een goede prijs en de benodigdekwaliteit kan leveren voor het complexe project. Hiertoe heeft deopdrachtgever veel aandacht besteed aan de voorbereiding vande uitvraag, inclusief marktconsultaties en informatieverstrekking.Bij de inschrijvingen zijn de bouwers uitgenodigd hun visie envoornemen ook voor het oog van de opdrachtgever toe telichten. Eind 2015 heeft de inschrijvingsbeoordeling plaatsge-vonden en begin 2016 is het contract getekend met drieondernemingen uit de bouwgroep TBI: Mobilis, Wolter&Dros enCroon. Voor de restauratiewerkzaamheden wordt gebruikgemaaktvan het TBI-bedrijf Nico de Bont. Inmiddels is gestart met dezogeheten convergentiefase waarin de aannemer het ontwerpen de werkzaamheden uitwerkt om in 2017 de werkzaamhedenin de tunnel te starten. Gemeente Rotterdam en Bouwgroep TBI(Combinatie Aanpak Maastunnel, oftewel CAM) werken samenonder ??n dak op een open zaal om de communicatie zooptimaal mogelijk te laten verlopen.4Tweede leven Maastunnel 7 2016 33Oplossingsrichtingen betonaantastingDe eerste vraag was of de constructieve veiligheid een acuutprobleem was. De wapeningshoeveelheid is op onderdelenimmers aanzienlijk verminderd en bovendien ontbreekt deaanhechting door het afdrukken van schollen beton. En dat terwijlde constructieve vloer 25 m waterdruk moet kunnen weerstaan.Uit een eenvoudige lineair-elastische beschouwing bleek deconstructieve veiligheid onvoldoende. Daarop zijn analysesuitgevoerd op basis van fysisch niet-lineair materiaalgedragmet behulp van eindige-elementenmethoden, modellen opbasis van plasticiteitsleer, probabilistische analyses enbemonstering van het werkelijk aanwezige materiaal. Hierdoorkon worden geconcludeerd dat de constructieve veiligheid,ondanks de aantasting, toch voldoende is.Het doel van de renovatie is de aantasting te stoppen. Inbeginsel kan dat worden bereikt door kathodische bescher-ming of constructief betonherstel. Van beide is de haalbaar-ontdaan van het vuil dat zich er had opgehoopt. De schoonge-maakte constructieve betonnen ondervloer bleek een grotemate van aantasting te hebben (betonrot) (foto 6).Oorzaak aantastingDe aantasting in de constructieve ondervloer is veroorzaaktdoor chloriden uit dooizouten, die de vloer hebben bereikt viadwarskanalen in het ventilatiesysteem en door scheuren in hetrijdek. Uit inspectie is namelijk gebleken dat het rijdek opdiverse plaatsen is gescheurd. Rondom deze scheuren zijn groteconcentraties chloriden aangetoond. Het rijdek zelf vertoontook betonrot.Omdat de tunnel onder een helling loopt en lekwater naarbeneden wegloopt, zijn de chloriden over het gehele oppervlakvan de constructieve vloer verspreid. Dit wordt bevestigd dooreen groot aantal kernboringen waarmee de indringingsdieptevan de chloriden in kaart is gebracht (foto 7). Uit deze metin-gen is gebleken dat rondom de aangetaste wapening eenchlorideconcentratie heerst van minimaal 0,5% (ten opzichtevan het cementgewicht). Deze grenswaarde wordt aangeduidals kritieke concentratie waarbij depassivering van de wapeningplaatsvindt en betonrot kan starten. De chloriden zorgenervoor dat het gewenste basische milieu rondom de wapeningzuurder wordt. Het oxidatieproces van het staal resulteert danin een roestproduct met grote expansie, waardoor schollenbeton worden afgedrukt. De blootliggende wapening blijktaanzienlijk te zijn aangetast. Hierdoor is het nettostaaloppervlak ten behoeve van de sterkte van de constructienavenant afgenomen (foto 8).Om een totaalinzicht te krijgen in de chloride-indringing zijnook de wanden en de fiets- en voetgangerstunnel beproefd.Daar blijkt nauwelijks sprake van indringing te zijn. Vermeldwordt nog dat carbonatatie geen rol blijkt te spelen.5a5bTweede leven Maastunnel7 201634thematijdelijk goed bereikbaar is en uiteindelijk een nieuw degelijkrijdek wordt verkregen.Voor het verwijderen van het aangetaste beton van de onder-vloer wordt gebruikgemaakt van hydrojets. Met zeer hogewaterdrukken wordt het beton weggespoten en de wapeningontdaan van corrosie. Inmiddels hebben de eerste beproevingendaarmee in de tunnel succesvol plaatsgevonden (foto 9).Tijdens de werkzaamheden zal de waterdruk uit de Maas detunnel gewoon blijven belasten. De vloer moet in staat zijnvoldoende weerstand te bieden. Als het beton onder de wapening(bovennet) tijdelijk is verwijderd, is het de vraag of die weerstandvoldoende is. Voor de uiterste grenstoestand blijkt dat acceptabel,maar wel kan er ongewenste scheurvorming ontstaan. Daaromheid aangetoond. Na een afweging is uiteindelijk gekozenvoor constructief betonherstel. Hierbij wordt het metchloriden verontreinigde beton verwijderd tot enkelecentimeters achter de wapening, de wapening gereinigd endaarna omhuld door nieuw beton dat de wapening weerpassiveert voor minstens 50 jaar.Uitvoering betonherstelHet rijdek is behoorlijk aangetast en de ruimte binnen de venti-latiekanalen is heel krap om de constructieve ondervloer goedte kunnen bewerken. Daarom is besloten het bestaande rijdekgeheel te vervangen, waardoor de constructieve ondervloer6 Aantasting van deonderste vloer in hetventilatiekanaal7 Analyse boorkernen uit hetbestaande beton8 Aantasting wapeningsstaaf678Tweede leven Maastunnel 7 2016 35is bepaald dat steeds slechts een beperkt oppervlak magworden gesaneerd. Dit oppervlak is 6,8 m breed en 6 m lang.De krachten kunnen dan worden opgenomen door de delenwaar op dat moment niet wordt gesaneerd. Het verse betonmoet vervolgens met nauwkeurige nabehandeling op sterktekomen, terwijl over het gesaneerde deel alweer logistiek gaatplaatsvinden. Al met al heeft dit een heel dominante invloed opde bouwplanning en logistiek.Het nieuwe beton is ook een punt van onderzoek. De vraag iswelke eigenschappen nodig zijn om aan de eisen te voldoen. Zomoet het goed hechten aan het oude beton, moet het de wape-ning beschermen, niet loskrimpen, taai en goed verwerkbaarzijn, snel belastbaar en een levensduur hebben van 50 jaar. Eenaantal mengselontwerpen wordt momenteel beproefd in labo-ratoria (foto 10), vijf daarvan ook in situ in de tunnel. Hierbijwordt ook aandacht besteed aan de voor- en nabehandeling. Bijde voorbehandeling moet worden gedacht aan de consistentieen ruwheid van het oude beton, de mate van schoon zijn en devochtigheid. Bij de nabehandeling zijn het afdekken, de tempe-ratuur en het nathouden van het verse beton van belang.Als alle gegevens van het onderzoek bekend zijn, zal een afwegingworden gemaakt hoe precies de uitvoering wordt gedaan en welkmengsel en type nabehandeling daarbij worden gebruikt.Complexe logistiekDe Maastunnel is een oeververbinding die door veel voertuigen,fietsers en voetgangers wordt gebruikt. De tunnel ligt onder dedrukbevaren rivier de Maas en de toegangswegen liggen in eendichtbebouwde omgeving. Om de werkzaamheden uit tevoeren, is afsluiting van de tunnel noodzakelijk. Deze afsluitingvindt gefaseerd plaats om de hinder te beperken. De autotunnelwordt buis voor buis afgesloten. Daardoor is er altijd autoverkeermogelijk van de zuidoever naar de noordoever, zodat hetErasmus MC ook vanuit het zuiden bereikbaar is tijdens detwee jaar durende gedeeltelijke afsluiting. Nadat dewerkzaamheden aan de autotunnel zijn uitgevoerd, wordt defiets- en voetgangerstunnel gefaseerd aangepakt.Het ineengrijpen van de verschillende werkzaamheden(civieltechnisch betonherstel, bouwkundig herstel enopwaardering TTI) in een beperkte ruimte, in een beperktetijd, in een dichtbebouwde stedelijke omgeving en met denodige onzekerheden, is een complexe opdracht. Daarom zijnde krachten van de opdrachtgever en de opdrachtnemer gebun-deld in een maatwerkovereenkomst.PlanningDe komende tijd werken opdrachtgever en opdrachtnemerverder aan het uitwerken van de plannen. In de zomer van 2017zal de Maastunnel voor twee jaar zijn afgesloten in de richtingnoord naar zuid. In 2019 wordt de autotunnel weer openge-steld, waarna de fiets- en voetgangerstunnel gefaseerd wordtgerenoveerd en gerestaureerd. 9 `Gehydrojet'vak wordtvoorzien van proefmeng-sel beton10 Verschillende mengselsin proefstukken in hetlaboratorium9 10 PROJECTGEGEVENSproject Renovatie Maastunnelopdrachtgever Gemeente Rotterdamopdrachtnemer TBI-ondernemingen Mobilis,Croon Electrotechniek en Wolter&Dros,samenwerkend in de bouwcombinatieCombinatie Aanpak Maastunnel (CAM).Met ingang van april 2016 zijn deTBI-ondernemingen Croon en Wolter&Drosverdergegaan onder de gezamenlijkemerknaam Croonwolter&drosuitvoering 2017 ? 2019website www.rotterdam.nl/maastunnel