Volautomatische monitoring na opdrijven tunnelmoot Vlaketunnel

Een ongelukkige combinatie van hoge grondwaterstand door hevige regenval, getijdewerking en slechte stalen staven van de trekankers in de fundering leidde eind 2010 tot een unieke calamiteit:

het opdrijven van een compleet U-vormig element van de open toerit van de Vlaketunnel in Zeeland.  Hoe pak je als ingenieur zo’n ‘gevalletje waterschade’ aan en belangrijker: hoe hou je direct na een calamiteit en tijdens de herstelwerkzaamheden de vinger aan de pols?

Tekst Philip Reedijk, Maas Communicatie
Beeld: Fugro

‘Bij calamiteiten zijn flexibele en betrouwbare partners essentieel’

De nacht van vrijdag 12 november 2010 zal Martijn Hage, hoofd planmatig beheer en onderhoud van Rijkswaterstaat in Zeeland, niet snel vergeten. ‘Ik had piketdienst en kreeg even na tien uur ’s avonds een telefoontje van één van de weginspecteurs: een moot van de oostelijke tunnelbak van de Vlaketunnel in de A58 was in zijn geheel 15 cm omhooggekomen. Dat is wel even schrikken. Maar er was natuurlijk geen tijd te verliezen, dus we zijn meteen begonnen met het treffen van noodmaatregelen. Het eerste besluit was duidelijk: het afsluiten van de gehele tunnel.’

Vrachtwagens met puin

Aannemer Heijmans heeft binnen de kortste keren een paar vrachtwagens met puin op het wegdek in de tunnel geplaatst als ballast. Dit had meteen zichtbaar effect. Ondertussen waren experts van Rijkswaterstaat druk aan het rekenen om met de juiste belasting de opgedreven tunnelmoot weer in het gareel te krijgen. Die gegevens zijn doorgegeven aan Heijmans en toen is met betonblokken en rijplaten de exacte belasting aangebracht. Na verloop van enige tijd was moot 9 weer vrijwel geheel op zijn oude plek.

Hage vervolgt: ‘We zijn ook meteen begonnen met het mobiliseren van alle benodigde deskundigheid: weginspecteurs, verkeersdienst, technische adviseurs. Als infrastructuurmanager is Rijkswaterstaat verantwoordelijk voor drie kernzaken: verkeersveiligheid, doorstroming van het verkeer en betrouwbare informatievoorziening. Die drie onderwerpen speelden ook hier. De verkeersveiligheid was in eerste instantie het beste gediend met het afsluiten van de tunnel. Het hoogteverschil in de rijbaan bij de overgang naar moot 9 was zo’n 15 cm. Je moet er niet aan denken dat auto’s daar met 120 km per uur tegen aan rijden.’

Fugro heeft zeven robotic total stations geïnstalleerd die continu automatisch zo’n 400 prisma’s op de tunnelwanden meten.

Verkeersdoorstroming

‘We hebben ook meteen onze calamiteitenaannemer Heijmans erbij betrokken, om de nodige verkeermaatregelen te nemen om de doorstroming te kunnen garanderen. Want we beseften dat er een verkeersinfarct aan zat te komen, na het weekend. De A58 is immers dé verkeersader voor dit deel van Zeeland. Nog datzelfde weekend hebben we bypasses aangelegd: doorsteken om het verkeer makkelijker te kunnen omleiden. Later is met wat schuiven van de ballast ruimte gecreëerd zodat het verkeer via de vluchtstrook met aangepaste snelheid gebruik kon maken van de tunnel. Ook is de externe communicatie gestart, om iedereen op de hoogte te brengen van de gevolgen van deze calamiteit voor de reistijden in de provincie.’

Collega Bart Hendrix, specialistisch adviseur Tunnels bij de dienst Infrastructuur van Rijkswaterstaat, was als projectleider verantwoordelijk voor de techniek die nodig was voor de aanzet tot herstel: ‘Voor het nemen van de juiste beslissingen is actuele en correcte informatie essentieel, en al helemaal bij dit soort calamiteiten’, aldus Hendrix. ‘We wilden snel beginnen met bemalen om de druk vanuit het grondwater op de tunnel te verminderen, maar ook om te kunnen onderzoeken wat er onder de grond eigenlijk aan de hand was. Je wilt natuurlijk de oorzaak weten, maar je moet ook permanent op de hoogte zijn van het actuele gedrag van de tunnel: monitoring dus.’

Real time inzicht

Sinds 2008 verrichtte Fugro elke zes maanden reguliere metingen aan de toeritten, vanuit een raamcontract voor geodetische werkzaamheden met de Data-ICT Dienst van Rijkswaterstaat. Hage: ‘We kenden die mensen dus al en – veel belangrijker – zij kenden de tunnel en de omstandigheden. Eén telefoontje was genoeg om de hele zaak te regelen.’ Hendrix vult hem aan: ‘In eerste instantie wilden we alleen moot 9 en de aanliggende moten aan de oostelijke toerit in de gaten houden. Maar al snel ontstond het inzicht dat we, om geen enkel risico te nemen, de gehele tunnel moesten monitoren. Dus de open bakken én de zinktunnel. Dan is handig dat je werkt met een grote partij als Fugro: er moest immers snel een flinke hoeveelheid mensen en materieel worden ingeschakeld.’

Hendrix vervolgt: ‘Op een gegeven moment waren er drie meetploegen aan het werk. Je moet dan denken aan permanente hoogtemetingen op de drie betrokken moten, en elk uur een meting en een visuele inspectie van de complete tunnelconstructie. Dat werden heel veel meetbouten, instrumenten en mensen in de tunnel. Fugro heeft snel en efficiënt een zeer compleet meetsysteem opgetuigd voor deze intensieve monitoring. In het begin handmatig, maar daarna volledig geautomatiseerd.’

Bart Hendrix, specialistisch adviseur Tunnels bij de dienst Infrastructuur van Rijkswaterstaat: ‘Je wilt natuurlijk de oorzaak weten, maar je moet ook permanent op de hoogte zijn van het actuele gedrag van de tunnel: monitoring dus.’

Getijdewerking

Voor het kijkonderzoek medio december 2010 werd de grondwaterstand circa acht meter verlaagd, tot onder de vloer van het element. Een ingrijpende actie voor de tunnel zelf, maar ook voor de omgeving. Hage: ‘Fugro heeft in een straal tot 2,5 km vanuit de tunnel tientallen zakbaken, punten op leidingen, kunstwerken en hoogspanningsmasten gemeten om het effect van deze grondwaterstandverlaging op de omgeving in beeld te krijgen. In totaal ging het om zo’n 150 locaties die we in de gaten hielden. Wij destilleerden de gewenste gegevens uit de meetdata van Fugro en stuurden ze door naar de verschillende stakeholders. Via een andere partij kregen we nog de monitoringgegevens van zo’n 300 huizen en andere gebouwen in de omgeving.’

Hendrix: ‘Het kijkonderzoek toonde aan dat meerdere trekankers in de fundering van de tunnel waren afgebroken. Doordat al eerder een aanbesteding was uitgeschreven, stond aannemer Heijmans eind december klaar om te beginnen met het plaatsen van nieuwe trekankers. Ook tijdens dit proces zou de monitoring door Fugro continu doorgaan.’

Hage: ‘Begin januari ging de aannemer aan de slag en dan ga je elkaar in zo’n tunnel toch een beetje in de weg lopen. Daarom hebben we besloten om automatisch te gaan monitoren. Dat betekent wel even ‘pijn’: een nachtelijke afsluiting om alle instrumenten en spiegels te installeren. Maar dan ben je qua monitoring wel meteen helemaal klaar. Er hoeven geen meetploegen meer de tunnel in en er ontstaat dus geen oponthoud voor de aannemer. Fugro heeft zeven robotic total stations geïnstalleerd die continu automatisch zo’n 400 prisma’s op de tunnelwanden meten. De gegevens werden direct naar ons doorgestuurd, waardoor wij ze real time konden bekijken en beoordelen.’

Martijn Hage, hoofd planmatig beheer en onderhoud van Rijkswaterstaat in Zeeland: ‘Als infrastructuurmanager is Rijkswaterstaat verantwoordelijk voor drie kernzaken: verkeersveiligheid, doorstroming van het verkeer en betrouwbare informatievoorziening.’

Flexibiliteit

De herstelwerkzaamheden zijn voorspoedig verlopen en de deadline van eind april is gehaald. Hage: ‘

Voor dit project waren overdag vier tot zes meetploegen en ‘s nachts twee meetploegen continu in de weer, in vaak barre winterse omstandigheden. Behalve met lage temperaturen had Zeeland de afgelopen winter te kampen met de meeste sneeuwval sinds decennia; er lag in december geregeld zo’n 20 cm sneeuw. In nood leer je je vrienden kennen, zeggen ze wel eens, en dat hebben we bij deze calamiteit wel in de praktijk ondervonden.’

Hendrix vult aan: ‘Bij een gewoon project heb je ruim de tijd voor de uitvraag en uitgebreide afweging van de ingediende voorstellen. Nu moesten we gewoon meteen met elkaar aan de slag. Ik had voor een klus als dit niet direct aan Fugro gedacht, maar doordat ze bekend waren met de tunnel, hebben we geen seconde geaarzeld en zijn we met elkaar aan de slag gegaan. Inmiddels hebben de medewerkers van Fugro laten zien dat dit een juiste keuze is geweest.’

Constructiemethode Vlaketunnel

De Vlaketunnel bevindt zich aan de A58 tussen Bergen op Zoom en Vlissingen, ter hoogte van Kapelle op Zuid-Beveland. Hij bestaat uit een 327 meter lange zinktunnel en aan beide zijden een open tunnelbak voor de toeritten. In het ontwerp is rekening gehouden met een toekomstige verbreding van het kanaal. In combinatie met toeritten van 197 en 249 meter heeft de tunnel een totale lengte van 774 meter. Het diepste punt bevindt zich op 16,39 meter onder NAP. De zinktunnel bestaat uit twee delen van elk 125 meter lengte. Deze twee delen zijn geconstrueerd in een dok in het kanaal, in het gedeelte dat later als extra breedte voor de tunnel gebruikt wordt. De tunnel bestaat uit twee buizen met elk twee rijbanen en een vluchtstrook. In het middel zit een servicebuis, die ook als vluchtgang kan worden gebruikt. De totale breedte is 29,80 meter.

De toeritten van de tunnel zijn ter plaatse droog gebouwd. Daarna is de geul in de bodem van het kanaal uitgebaggerd, waarna de bouwdokken voor de afzinktunnels zijn gebouwd. Deze delen bestaan elk uit zes elementen, waarvan eerst de bodem is gestort en daarna de wanden en het dak.