Tunnelbouwtechnieken van de Noord/Zuidlijn
Duco Vaillant : Metro en Tram 26 september 2017Voor de bouw van de Noord/Zuidlijn hebben we vrijwel alle mogelijke tunnelbouwtechnieken gebruikt die te bedenken zijn in ‘slappe’ grond: zinktunnels, caissons, diepwanden, boren, vriezen en nog veel meer. Voor de passage van Amsterdam Centraal moest er zelfs een geheel nieuwe techniek worden bedacht om hier een tunnel mogelijk te maken. We blikken terug op de vele bouwtechnieken die we hebben gebruikt.
Boren
Voor de bouw van de Noord/Zuidlijn is gekozen voor de boortechniek als de meest belangrijke techniek. Dit om grote overlast en sloop van huizen in de stad te voorkomen. Om niet te diep te hoeven boren en de risico’s te verkleinen is gekozen om zoveel mogelijk onder de straat te boren. Alleen in De Pijp was dit met 1 van de 2 tunnelboormachines niet mogelijk en hebben we onder de huizen doorgeboord. En hoewel er veel ervaring op de boormachine zat, moesten de boorders in Amsterdam beter boren dan zij ooit tevoren hadden gedaan. Ingenieur Jeroen de Leeuw vertelt op onze kenniswebsite hoe we de boortechniek in Amsterdam naar een hoger plan hebben kunnen tillen.
Wanden-dak-methode
Om de diepe stations Rokin, Vijzelgracht, De Pijp en een deel van CS te bouwen, is de wanden-dak-methode gebruikt met behulp van diepwanden. We hebben de wanden en het dak gefaseerd gebouwd, zodat bij het Rokin, Vijzelgracht en CS de trams en het overige verkeer door kon blijven gaan. Alleen bij station De Pijp in de Ferdinand Bolstraat was er geen ruimte om dit te doen. Sterker nog, er was zo weinig ruimte dat we hier zelfs de perrons boven elkaar moesten maken. Bij het dak hebben we enkele openingen open gelaten en deze hebben we gebruikt om de grond uit de bouwput te halen met behulp van kleine containertjes en grote gele poortaalkranen. We hebben de stations tot maximaal 33 meter onder NAP uitgegraven en vervolgens een betonnen vloer gemaakt.
Bouw van het dak van station Rokin op 9 december 2007. Foto: Gé Dubbelman Diepwanden
Diepwanden hebben als voordeel dat heien niet nodig is en schade aan huizen als gevolg van trillingen wordt voorkomen. Bovendien zijn diepwanden sterker dan de gebruikelijke stalen damwanden. De techniek wordt in Nederland vaker gebruikt, bijvoorbeeld bij de bouw van parkeergarages, metrostation Blijdorp en een paar honderd meter van de Oostlijn. Zo diep als bij de Noord/Zuidlijn was alleen nog niet eerder gedaan. Een complicerende factor waren de vele oude huizen vlakbij onze bouwputten. Ondanks dat we in Nederland de diepwandtechniek heel ver hebben doorgeëvolueerd, is de techniek niet zonder risico’s. Zo vonden er in 2008 tot twee maal toe verzakkingen plaats op de Vijzelgracht, vanwege lekkages tussen twee diepwanden. In een vervolgartikel in de tijdlijn gaan we hier uitgebreid op in.
Bouw diepwanden in de Ferdinand Bolstraat voor station De Pijp. Gemiddeld zijn deze wanden zo'n 44 meter diep. Na het graven van een sleuf wordt deze open gehouden met een hulpvloeistof, waarna de wapening erin kan zakken. Daarna wordt er beton ingestort en de hulpvloeistof weer weggepompt. Foto: Gé Dubbelman Graven onder verhoogde luchtdruk
Het grondwater op grote diepte zorgt voor veel opwaartse druk. Bij zowel station De Pijp als de Vijzelgracht was er een risico dat bij het ontgraven van de stations de druk zo groot zou worden dat de bodem van onderaf zou opbarsten. Om dit te voorkomen hebben we bij de laatste ontgravingslagen gewerkt met overdruk. Door met lucht extra druk op de bodem te zetten, ontstaat een beter evenwicht in de bouwput en voorkomen we het opbarsten van de bodem. Dat dit geen overbodige luxe was, bleek later ook bij het minder diepe station Rokin, waar we tijdelijk zwembadjes hebben geplaatst voor tegendruk.
Station De Pijp werd op advies van de commissie onder verhoogde luchtdruk uitgegraven. Om de grond te kunnen afvoeren waren er speciale sluizen gemaakt, waaronder 1 voor de afvoer van de grond met behulp van kleine containers zoals hierboven te zien. Foto: Gé Dubbelman Verticale microtunneling
Om een tunnel te bouwen onder Amsterdam Centraal, was er geen bestaande bouwtechniek mogelijk die als veilig of praktisch uitvoerbaar werd gezien. Boren door of onder een kunstmatig eiland (Stationseiland) onder houten palen werd als te riskant gezien en door de geringe werkhoogte onder Amsterdam Centraal vielen andere mogelijke technieken af. Een van onze aannemers bedacht een verticale tunnelboortechniek. Hiermee konden we onder de sporen een tot 60 meter diepe pijp boren van 1,80 meter diameter. Als de boor op diepte is, klapt deze zijn tanden in en wordt hij naar boven getrokken om de volgende paal naar beneden te boren. Op deze palen en de sandwichwanden is er een groot betonnen tafelblad gemaakt waarop nu het centrale gedeelte van het monumentale station staat. Vervolgens hebben we de fundering en de grond uitgegraven en uitgebaggert tot zo’n 20 meter diepte.
Verticale microtunneling onder CS nadat de boor is verwijderd. Foto: Gé Dubbelman Zinktunnels
Voor een tunnel in het IJ en onder Amsterdam Centraal hebben we gebruikt gemaakt van vier lange zinktunnels. Het afzinken van zo’n tunnel is een typisch Nederlandse specialiteit. De in 1940 afgezonken tunnel van de Maastunnel in Rotterdam is zelfs de eerste onderspoelde tunnel ter wereld. Hoewel in de loop der tijd deze methode is verbeterd, is de basis onveranderd. Bijzonder is wel dat we voor het eerst ter wereld een tunnel onder een gebouw – Amsterdam Centraal – hebben afgezonken. Ter voorbereiding hebben we een tafelconstructie gebruikt die we hebben beschreven in de alinea hierboven. Dit is overigens niet onopgemerkt gebleven in de internationale vakpers en bij collega ingenieurs. Onze ingenieurs hebben diverse prestigieuze prijzen hiervoor ontvangen, waaronder de Britse Fleming Award (2007), de Belgische Hubert Raedschelders Innovatieprijs (2005) en de International Tunnelling Award (2013).
Caissonmethode
Een klein stukje van de Noord/Zuidlijn is gebouwd met behulp van de caissonmethode. Deze techniek is eerder ook bij de Oostlijn gebruikt. Voor Amsterdam Centraal – tussen het Stationsplein en het Damrak – hebben we drie grote betonnen dozen bovengronds gebouwd. De wanden van deze caissons steken als een soort van snijranden twee meter dieper dan de vloer. Hierdoor vindt de caisson gemakkelijk zijn weg de grond in. Via trappen en luchtsluizen kunnen caissonwerkers onder de grote betonnen dozen komen. Zij spuiten daar het zand los met waterkannonen en zuigen de modder weg. Zo zakt de zware betonnen caisson per dag circa 1,5 meter naar beneden. Door het gewicht zakt de caisson vanzelf de bodem in tot hij een vaste zandlaag op 20 à 25 meter diepte bereikt. De caisson naast het Victoria hotel hebben we later gebruikt als startschacht van de tunnelboormachines.
Open bouwputmethode
Bij de ondergrondse delen in Noord en vanaf het Scheldeplein tot de A10 Zuid hebben we gebruik gemaakt van de open bouwputmethode. Ter plekke hebben we damwanden in de grond geduwd, om vervolgens een vloer, wanden en een dak te maken. Daarna volgde het zand bovenop het dak en konden we de straat herstellen. Deze techniek kon ook toegepast worden, omdat we hier de ruimte hadden en we niet zo diep hoefden te bouwen. Het deel bij de Sixhaven hebben we overigens eerst gebruikt als bouwdok van de vier zinktunnels die we in 2006 en 2007 hebben gebouwd.
Bouw van de tunnel in Noord in mei 2007. Tunnel langs het kanaalIn de bouwkuip worden betonnen heipalen aangebracht voor defundering van de tunnel, in totaal zo´n 1.600 palen. Foto: Gé Dubbelman Vriezen
Om de tunneldelen met elkaar te verbinden, hebben we veelal gekozen voor de vriestechniek. Om de grond te kunnen bevriezen, moet deze eerst worden doorboord met vrieslansen. Door de lansen heen wordt de kou de grond in gebracht. Dit gebeurt via koelaggregaten die pekelwater met een temperatuur van -30 tot -40 graden Celsius rondpompen. De pekel wordt in een gesloten systeem door de lansen gepompt via een ringleiding. In het koelaggregaat wordt de pekel weer teruggekoeld naar de juiste temperatuur. Voor kleinere vrieswerkzaamheden wordt ook gebruik gemaakt van stikstof in plaats van pekelwater. De vriestechniek hebben we overigens ook als extra maatregel toegepast bij station Rokin en Vijzelgracht. Eventuele lekkages werden daarmee tijdelijk bevroren.
Heeft u vragen? U kunt ze hieronder stellen.
Jan.Meeuwenberg
@trolly: Bedankt voor de informatie, het is een heel verhaal maar interessant genoeg om er eens voor te gaan zitten om het te lezen.
trolly
@Jan.Meeuwenberg, ReindeR Rustema: Kostenramingen voor toekomstige uitbreidingen kunnen alleen gemaakt worden op basis van een globaal idee over gebruikte technieken. Die worden weer bepaald door een mogelijk tracé.
De uitgangspunten zijn (o.a.) hier te vinden: https://amsterdam.raadsinformatie.nl/document/5509869/1/II__Uitbreiding_metronet_Amsterdam_-_aanvullende_verkenningen_2017
Even opletten: 175 pagina’s.
Jan.Meeuwenberg
@ReindeR Rustema: Dit is tenminste interessant om te lezen (jouw verhaal wat de mogelijkheden zijn voor een eventuele Oost/Westlijn), dat vind ik interessanter dan te lezen wat fout gegaan is en daar een schuldige voor te zoeken, sommige dingen hadden misschien anders of beter moeten gaan maar het is eenmaal zo gegaan het is niet anders, en over de lange bouwtijd en de hoge kosten hebben we het niet meer dat heeft geen zin.
Laten ze maar gouw een boormachine opstarten voor een nieuwe lijn, metrolijnen zijn gewoon de beste oplossing voor een goed en snel openbaar vervoer. 2018 wordt een belangrijk jaar voor het openbaar vervoer in Amsterdam en in Utrecht, maar in Utrecht wordt de Uithoflijn maar gedeeltelijk in bedrijf gesteld in 2018 omdat daar sprake is van een vertraging in het centrum.
ReindeR Rustema
Welke tunnelbouwtechnieken zouden er voor een Oost/Westlijn nodig zijn?
Van oost naar west gezien, dan begint de lijn in de meeste studies op Station Muiderpoort. Het pleintje daar, het Oosterspoorplein zal dan wel een grote bouwput worden en later het station. Verbazend dorps daar trouwens, ga (in street view) de Ter Gouwstraat in en je waant je in suburbia in de provincie. De eigenaar van dat kantoorgebouw Mirror centre zal vast wel reageren op een metrostation en er zo hoog als toegestaan willen bouwen.
Om vanaf Muiderpoort ondergronds aan te sluiten op metrostation Weesperplein lijkt me boren het meest voor de hand liggen. Het stratenpatroon volgend ga je onder de Wijttenbachstraat naar het Oosterpark. Onder Hotel Arena door kom je dan onder de Sarphatistraat uit. Dan hoop ik maar dat er geen nieuwe bouwput nodig is en de boormachine door het bestaande metrostation Weesperplein verder kan. Vriezen bij het maken van de aansluiting.
Onder de Weteringeschans door naar metrostation Vijzelgracht. Daar hetzelfde, ik hoop dat je geen bouwput nodig hebt. De omwonenden zien je al aankomen als je voorstelt om van bijvoorbeeld Weteringplein een bouwput te maken. Bomen kappen is ook altijd een dingetje in Amsterdam.
Dan verder onder de Weteringeschans door naar onvermijdelijk ov-knooppunt Leidseplein. Maar waar komt dan de bouwput voor metrostation Leidseplein? Het Leidsebosje en een stukje Singelgracht is het aantrekkelijkst. Als je daarna onder de Overtoom verder gaat dan lijkt me de westkant van de Leidsebrug het meest voor de hand liggend. Maar de bocht afsnijden en het station aan de kop van het Vondelpark bouwen is misschien goedkoper. Bouwput/station in de Singelgracht achter Paradiso?
Of zou het een miljardje ofzo schelen door met caissons in de Singelgracht te werken en alleen vanaf het Tropenmuseum tot aan Muiderpoort te boren?
Dan vanaf Leidseplein tot Surinameplein onder Overtoom of Vondelpark. Komt er ook nog een halte Vondelpark ergens? Maakt de metro wel erg tram-achtig. Met een paar tramhaltes ben je al op Leidseplein of Surinameplein immers.
Op het Surinameplein is een zee aan ruimte voor een bouwput en metrostation. Het is ook al tijd om boven de grond te komen daar, beetje zoals Station RAI. Want ga je onder de ring door of er overheen? Op pootjes er overheen lijkt me het goedkoopst.
Maar hoe kruis je metro/treinstation Lelylaan? Er overheen wordt wel erg hoog. Maar goed, je staat toch al op pootjes en een paar meter extra betonnen paal is niet begrotelijk. Boren wel, want dan moet je vanaf bouwput Surinameplein al doorboren terwijl er geen bovengrondse reden voor is. Misschien kan je met wat gepuzzel op het maaiveld kruisen. Voetgangers en fietsers moeten dan weer met tunnels onder de metro door. Ook gedoe.
Langs de Cornelis Lelylaan is ook een zee van ruimte, je kan misschien zelfs wel op het maaiveld blijven.
Tot aan bouwput/station Meer en Vaart. Of ietsje noordelijker een (ondiep) station Osdorpplein? Boren hoeft nog niet want je kan er de grond opentrekken, wat wanden slaan en een deksel erop leggen. Via het Hoekenispad ofzo? Osdorp is nog wel lastig. Want je kan redelijk goedkoop er met de open bouwputmethode doorheen lijkt me. Alleen dan zit je omwonenden en verkeer flink in de weg. Onder de parkeerplaats van Tuincentrum Osdorp door, onder de Pieter Callandlaan, in Badhoevedorp onder de Kamerlingh Onneslaan (een paar huizen staan in de weg) en dan kruis je de Schipholweg en kan je bovengronds komen en verder over de akkers, om de A9 bovenlangs te kruisen. Richting de A4. Om dan gebundeld met de A4 onder de Buitenveldertbaan van Schiphol te gaan. Op pootjes op het niveau van de vertrekhal een rondje en weer terug naar Muiderpoort.
Resumerend: boren (of caissons?), beetje vriezen bij het aansluiten op bestaande ondergrondse stations en de open bouwputmethode. Veel minder ingewikkelde dan de Noord/Zuidlijn in elk geval.
Duco Vaillant, Metro en Tram
@Ad loenen
Mijn oud-collega Hans Volkers heeft het nodige geschreven over diepwandpanelen voor onze eigen rondleiders. Hierbij het gedeelte over de aansluiting van diepwandpanelen:
Als een sleuf gegraven is, wordt deze aan het einde begrensd door een stalen paneel (1) de zogenaamde voegplank, die het rubber profiel (2) tijdelijk vasthoudt. Vervolgens wordt het beton (3) in de diepwandsleuf gestort. Als het beton verhard is, halen we de voegplank weer weg waarbij het rubber vast blijft zitten aan het beton van de diepwand. Het volgende stuk diepwand wordt gestort rond de andere helft van het rubber profiel, dat nog uit de vorige diepwand steekt. Het verwijderen van de voegplank gebeurt normaalgesproken door met speciaal soort klauwtjes (4) aan de diepwandgrijper (5).
Het bovenstaande was onze normale methode om de verbinding te maken. Als aanvullende maatregel op zowel het Rokin en de Vijzelgracht hebben we na de verzakkingen in 2008 extra maatregelen genomen door tijdelijk de verbindingen tot net buiten de diepwand te bevriezen en deze af te dichten met stalen panelen.
ad loenen
Hoe wordt de afdichting tussen twee diepwanden gerealiseerd?
Bijdragen Metro en Tram
Gerelateerde artikelen
