TNO
TNO
Westerscheldetunnel: veilig naar de overkant
17-03-2003 - Op 14 maart 2003 heeft Koningin Beatrix de
Westerscheldetunnel officieel geopend. Daarmee heeft het wegverkeer
niet alleen een snelle, maar ook een veilige verbinding tussen
Zuid-Beveland en Zeeuwsch-Vlaanderen tot zijn beschikking gekregen.
Voor dit project werd ook expertise van TNO aangeboord.
Het kan haast niet anders - wie door de langste (6,6 kilometer) tunnel
van Nederland rijdt, raakt onder de indruk van de technische prestatie
die hier is geleverd. Daaraan heeft een groot aantal overheden,
bedrijven, instellingen en organisaties een bijdrage geleverd. Een van
de partijen die er mede voor heeft gezorgd dat de automobilist snel en
veilig de Westerschelde kan kruisen, is TNO, dat in verschillende
stadia van het ontwerp- en bouwproces onderzoek heeft gedaan of advies
heeft uitgebracht.
Kennis over bodemopbouw en -gesteldheid is, wanneer je een tunnel wilt
gaan boren, essentieel, en zeker zo belangrijk is dat de
voorspellingen over hetgeen de bouwers zullen aantreffen, betrouwbaar
is. Daarom bracht, al ver vóór de aanleg van start ging, het
Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO de
geologische lagen in kaart waarmee de bouwers van de tunnel te maken
zouden krijgen. De TNO-geologen hebben vier boringen gezet en met
behulp van seismisch (geofysisch) onderzoek de continuïteit van de
aangetroffen lagen voorspeld. De stijfheid van de lagen is daarbij een
belangrijk gegeven. Bij het tunneltracé is dat de zogeheten Boomse
klei, die op Zuid-Beveland en in Zeeuwsch-Vlaanderen op heel
verschillende diepten ligt; daarom is de tunneltoerit aan de zuidzijde
heel anders gebouwd dan die aan de noordzijde.
Dit onderzoek werd uitgevoerd op basis van de oorspronkelijke plannen
voor een brug-tunnel. Nadat de keuze voor een geboorde tunnel was
gemaakt, is daarvoor nog aanvullend grondonderzoek gedaan, bestaande
uit tientallen boringen en sonderingen.
Constructie
Aan de Westerscheldetunnel is de eis gesteld dat de constructie een
levensduur van tenminste honderd jaar moet hebben. TNO Bouw heeft,
onder andere op basis van ervaringen uit het Europese
onderzoeksproject DuraCrete, berekend in hoeverre het draagvermogen
van de constructie (de krachten die door de bodem en door het verkeer
op de tunnel worden uitgeoefend) wordt beïnvloed door corrosie van de
wapening in het beton (met name als gevolg van zout water uit de bodem
en strooizout dat door het verkeer wordt ingereden). Zo kon worden
bepaald of de tunnelconstructie voldoet aan de gestelde
faalkans-eisen. Concreet werden adviezen uitgebracht en berekeningen
gemaakt over de door de aannemer te gebruiken betonsamenstelling van
de tunnelsegmenten, de controle op de productie en over het vinden van
een oplossing voor tegenstrijdige constructie-eisen. Bij dit laatste
ging het om de positie van de wapening in het beton - dichter onder
het oppervlak (om schade door de tunnelboormachine te vermijden) of
dieper in het beton (voor een grotere duurzaamheid).
Dwarsverbindingen
Tussen de beide parallel lopende tunnelbuizen bevinden zich om de 250
meter dwarsverbindingen. Deze zijn bestemd voor onderhoudsdoeleinden
maar ook voor hulpdiensten en de eventuele evacuatie van mensen in
geval zich in een van de tunnelbuizen een ongeluk zou voordoen.
Voor de aanleg van deze dwarsverbindingen is gekozen voor het
bevriezen van de grond ter plaatse. Bij Artificial Ground Freezing
(AGF) wordt, met behulp van vriesvloeistof (calciumchloride) met een
temperatuur van 36 tot 38 graden onder nul, tussen de tunnelbuizen een
vrieslichaam gemaakt. Vervolgens wordt vanuit de hoofdbuis de grond
binnen het vrieslichaam ontgraven, waarna direct een laag beton van 30
centimeter tegen het vrieslichaam wordt gespoten. Daarna volgt nog een
binnenmantel met een dikte van 40 centimeter van gewapend beton. Het
vriezen kan stoppen als het beton van de binnenmantel is verhard.
In het kader van een praktijkonderzoek van het Centrum Ondergronds
Bouwen (COB) zijn uitgebreide metingen in de grond en aan de
hoofdtunnels gedaan bij het aldus maken van de eerste twee
dwarsverbindingen. TNO-NITG heeft deze gegevens verwerkt en
geëvalueerd; de identificatie van risico's en resultaten zijn vervat
in de eindrapportage van het praktijkonderzoek en daarmee voor heel
bouwend Nederland beschikbaar gekomen. Conclusie: de AGF-methode is
praktisch toepasbaar - niet alleen voor tunnelbouw maar ook voor
bepaalde andere vormen van ondergronds bouwen, bijvoorbeeld in
binnenstedelijke gebieden waar het aanleggen van diepwanden niet goed
mogelijk is.
Veiligheid
Na ernstige ongevallen in andere tunnels (zoals de Mont Blanc tunnel
in 1999) wordt er rekening gehouden met de mogelijkheid dat zich in
een tunnel een ongeluk voordoet. Veiligheid kreeg dan ook de hoogste
prioriteit bij de bouw van de Westerscheldetunnel; hierdoor geldt deze
tunnel als een van de veiligste in Europa. Rijkswaterstaat heeft
daartoe een aantal studies laten uitvoeren naar wat de optimale
uitvoeringsvariant voor wat betreft de dwarsverbindingen zou moeten
zijn, bijvoorbeeld om de hoeveel meter die zouden moeten komen. Een
van die studies is door TNO Milieu, Energie en Procesinnovatie
uitgevoerd. De brandveiligheid van de tunnel werd onderzocht door het
Centrum voor Brandveiligheid van TNO Bouw. Dit betrof een groot aantal
aspecten; zo werd op basis van een tiental proeven op schaal 1:1
geadviseerd met welk isolatiemateriaal de tunnelwanden het beste
kunnen worden behandeld. Omdat het ophangen van ventilatoren,
verkeersborden en dergelijke aan de tunnelwand betekent dat het
isolatiemateriaal wordt doorkruist, werden ook de ophangverbindingen
op brandveiligheid onderzocht. Uitgangspunt bij deze tests was een in
overleg met Rijkswaterstaat opgestelde eis dat bij een brand de
tunnelwand intact moet blijven, waarbij ook werd vastgelegd wat
daarbij onder 'intact' wordt verstaan. Ook de brandveiligheid van de
stempels tussen de damwanden bij de tunneltoegang, van de betonnen
'step barrier' op de aansluiting wegdek-tunnelwand, van de hulpposten
in de tunnel en van de toegangsdeuren tot de dwarsverbindingen was
onderwerp van TNO-onderzoek.
Naast de brandveiligheid is ook aandacht besteed aan de eventuele
gevolgen van opwarming in de tunnel door de warmte-afgifte van het
verkeer. Onder het wegdek bevindt zich een kabelkanaal, en TNO
onderzocht ook of in geval van een brand in de tunnel de kabels in dit
kanaal beschadigd zouden kunnen worden.
Evacuatie
In geval van een calamiteit moeten de mensen die zich in de
betreffende tunnelbuis bevinden hun auto verlaten en via de
dichtstbijzijnde nooddeur door de dwarsverbinding naar de andere
tunnelbuis lopen. Hierover zijn door TNO Technische Menskunde (TNO-TM)
verschillende onderzoeken gedaan, die hebben geresulteerd in een
aantal aanbevelingen.
Het boven de weg aanwezige signaleringssysteem dat aangeeft dat
voertuigen moeten stoppen en dat de inzittenden moeten uitstappen
wordt ondersteund door berichten via de autoradio. De nooddeuren die
toegang geven tot de dwarsverbindingen worden met de bekende, sterk
reflecterende bebording aangeduid. In dit verband is ook onderzocht
hoe mensen zover te krijgen zijn dat ze te voet via de
dwarsverbindingen naar de andere, veilige, tunnelbuis gaan; men moet
de zekerheid hebben dat dat de juiste handelwijze is. Daarom is
geadviseerd over de vormgeving van de deuren en gangen. Mensen die in
de andere tunnelbuis aankomen, worden ook daar begeleid door de
controlekamer om te voorkomen dat ze weer teruggaan om persoonlijke
bezittingen op te halen of om te gaan kijken.
Mensen die via de dwarsverbindingen naar de andere tunnelbuis
vluchten, komen aldaar op de linker rijstrook terecht. Daarom moet het
verkeer er naar de rechter rijstrook worden gedirigeerd (het geheel
stilzetten van het verkeer heeft niet de voorkeur, omdat de weg dan
ook voor hulpdiensten geblokkeerd raakt). In de rijsimulator van
TNO-TM werd onderzocht hoe automobilisten op een en ander reageren en
hoe zij dus het beste kunnen worden geïnformeerd over het feit dat ze
de linker rijstrook niet mogen gebruiken én hoe zij voor de
plotselinge aanwezigheid van voetgangers in de tunnel kunnen worden
gewaarschuwd.
Het is duidelijk dat aan de omroep- oftewel toespreekinstallatie hoge
eisen worden gesteld voor wat betreft de spraakverstaanbaarheid. Ook
hiernaar is vooraf onderzoek door TNO gedaan.
Operators
Om de vijftig meter is er in de tunnel een helder verlichte hulppost
aanwezig met poederblusser, brandslang en intercom voor direct contact
met de tunneloperator. Bij onderzoek bleek dat weggebruikers niet
altijd begrijpen waarvoor of voor wie de aanwezige blushulpmiddelen
bedoeld zijn. Een snelle en effectieve inzet van deze middelen kan dan
ook worden bevorderd door de instructie en de informatievoorziening
krachtiger vorm te geven, zo luidde de aanbeveling van TNO-TM.
Wanneer zich onverhoopt een calamiteit voordoet, wordt de operator
mentaal heel zwaar belast. Ook hieraan is door TNO aandacht besteed.
Aanbevolen is om procedures aan te scherpen, taken te clusteren, een
extra man in te zetten en gebruik te maken van een trainingssimulator.
TNO Fysisch en Elektronisch Laboratorium heeft deze trainingssimulator
voor de operators gerealiseerd. De nieuwe groep operators kan met
behulp van de eerste versie van deze geautomatiseerde trainer ervaring
opdoen met het bedienen van de diverse besturingselementen van de
tunnel. In de tweede fase is een procedure-trainer toegevoegd zodat
operators de mogelijkheid hebben om op een kopie van de werkelijke
besturingsomgeving de diverse procedures droog te trainen.
Gesproken wordt nog over een fase-3-trainer waarin de operator
geconfronteerd kan worden met gesimuleerde beelden en incidenten. Op
deze wijze kan de operator getraind worden in het beoordelen en
detecteren van diverse incidenten, en het - na beoordeling - actie
nemen (externe diensten verwittigen en maatregelen inzetten); met dit
systeem kan een volledige training van een operator gerealiseerd
worden.
Tolsysteem
De Westerscheldetunnel is een toltunnel. De automobilist die een
tolpoort nadert, moet weten waar hij of zij terecht kan voor de
betaling. TNO onderzocht daartoe de begrijpelijkheid van verschillende
typen dynamische bebording. Een vooraankondiger, waarop per tolpoort
wordt vermeld op welke wijze er betaald kon worden, bleek niets toe te
voegen aan de juistheid van de tolpoortkeuze, maar wel de twijfel bij
de proefpersonen weg te nemen. Op grond van het onderzoek bedacht TNO
een begrijpelijker alternatief voor het aanvankelijke ontwerp.
De betrokkenheid van verschillende TNO-onderdelen bij de
totstandkoming van de Westerscheldetunnel heeft waardevolle kennis
over een groot aantal aspecten opgeleverd die ook bij toekomstige
tunnel- en overkappingsprojecten (zoals bij de A2, zowel bij Leidsche
Rijn als in Maastricht, maar ook bij spoorwegtunnels) kan worden
ingebracht. Van die expertise profiteren uiteindelijk niet alleen de
diverse partijen die bij de realisatie van dergelijke projecten zijn
betrokken, maar ook degenen die van de betreffende voorzieningen
gebruik maken.
TNO magazine, voorpublicatie
Contactpersoon
TNO Wegwijzer
T 015 269 69 69
infodesk@tno.nl