auteur ir. Patrick van Berkel IXAS / Heijmans Infra BV, ir. Tom Janssen IXAS / Ballast Nedam Infra BV, Bas van Sinten IXAS / Heijmans Infra BV Als onderdeel van de uitbreiding van de A9 tussen de knooppunten Holendrecht en Diemen is de afgelopen jaren gewerkt aan een 3 km lange land- tunnel. Vanwege de hoge bouwsnelheid moest een slim concept worden bedacht voor de wape- ning. De oplossing was te werken met geprefabri- ceerde wapeningselementen die als legoblokken op de bouwplaats in elkaar werden gezet. H et project A9 Gaasperdammer- weg is onderdeel van de weguit- breiding Schiphol-Amsterdam-Almere (SAA), een programma van Rijkswater- staat. In het project wordt de snelweg, tussen de knooppunten Holendrecht en Diemen, verbreed van drie naar vijf rijstroken per rijrichting en een wissel- strook. De extra rijstroken zorgen voor een betere doorstroming en bereik- baarheid van de noordelijke Randstad. Om dit te kunnen realiseren, moeten diverse kunstwerken worden ver- Wapening als legoblokken Veel tijdwinst bij Gaasperdammertunnel door toepassing prefab wapening 1 Tijdelijke opslag wapeningselementen 12 VAKBLAD I 3 2018 PROJECTGEGEVENS project A9 Gaasperdammerweg, in het bijzonder de Gaasperdammertunnel (landtunnel) opdrachtgever Rijkswaterstaat opdrachtnemer (DBFM) IXAS, een aannemerscombinatie van Ballast Nedam, Fluor, Heijmans en 3I leverancier wapening Buig Centrale Steenbergen (BCS) p12_Gaasperdammertunnel.indd 12 08-10-18 13:24 nieuwd of verbreed, zoals de brug over de Gaasp, het viaduct over de Muntbergweg en de kunstwerken van het noordelijk deel van knooppunt Holendrecht (fig. 2). Het meest spraakmakende onderdeel van het project is ongetwijfeld de 3 km lange landtunnel; de Gaasperdammertun- nel. Redenen om een tunnel aan te leggen zijn schonere lucht in de woonwijken langs de tunnel en min- der geluidsoverlast. Boven op het dak van de tunnel komt een groot park waarmee de huidige fysieke barrière tussen de wijken Bijlmermeer (ten noorden van A9) en Gaasperdam (ten zuiden van de A9) wordt opgeheven (foto 3). Ontwerp In de tunnel is voor elke rijbaan een afzonderlijke tunnelbuis gerealiseerd. Met twee parallelrijbanen (elk drie rij- stroken), twee hoofdrijbanen (twee rijstroken en een reservering voor een derde rijstrook) en een wisselbaan (één rijstrook) resulteert dat in vijf tunnelbuizen (fig. 4). Tussen de hoofd- en parallelrijbanen liggen twee middentunnelkanalen. Daarin bevinden zich de dienstgang en de vluchtgang vanuit de hoofd- en parallelrijbaan. De tunnel is opgedeeld in zestig moten van ongeveer 50 m lang. Er zijn twee standaardmoten: één met een gesloten- en één met open vloerconstructie. Wapening als legoblokken 13 VAKBLAD I 3 2018 Verbrede A9 met 2x5 rijstroken en wisselstrook Landtunnel Gaasperdammerweg met 5 tunnelbuizen Aan te passen lokaal wegennet Fietspadennet bestaand Spoorlijn Metro 2 Verbreding A9 Gaasperdammerweg 3 De Tunnel moet de fysieke barrière tussen de wijken Bijlmer en Gaasperdam opheffen p12_Gaasperdammertunnel.indd 13 08-10-18 13:24 Bouwtijd Het contract tussen opdrachtgever Rijkswaterstaat en opdrachtnemer IXAS is een Design, Build, Finance en Main- tain (DBFM) contract. In dit type con- tact is de opdrachtnemer niet alleen verantwoordelijk voor het ontwerp en de realisatie, maar ook voor de finan- ciering en het onderhoud in dit geval gedurende 20 jaar. Dit betekent ook dat IXAS niet wordt betaald voor het opleveren van een constructie maar voor de beschikbaarheid (bruikbaar- heid) van weg (en tunnel). Hierdoor ontstaat een drive de ontwerp- en uit- voeringsfase zo snel mogelijk en met zo min mogelijk hinder te doorlopen. In de totale planning was voor de ruw- bouw tunnel, 16 maanden beschikbaar. Er is met drie bouwstromen tegelijk gewerkt. Per bouwstroom bedroeg de cyclus één week: voor de vloer een week, voor de wanden een week en voor het dak een week. Die cyclustijd leek aanvankelijk lastig haalbaar. Er is een verlenging naar twee weken over- wogen ? werken met halve weken lukte niet omdat het weekend nodig was voor uitharding van het beton. Maar uiteindelijk is toch ingezet op een weekcyclus. Wapeningsconcept Belangrijke factor in de planning was de wapening. Om de hoge productie- snelheid te kunnen halen, was al vroeg in het proces duidelijk dat de wape- ning moest worden geprefabriceerd. Wapeningselementen (korven, netten, rolmatten) werden in de fabriek ver- vaardigd en naar de bouwplaats getransporteerd. Daar werd de wape- ning in elkaar gezet tot een geheel afgewapende moot. Het traditioneel wapenen had zoveel tijd gekost en er zouden dan zoveel mensen nodig zijn, dat de planning in dat geval nooit haalbaar zou zijn geweest. Dit mede door de grote hoeveelheid wapening die moest worden verwerkt, in totaal zo'n 40.000 ton. Het ontwerpen van de wapeningsele- menten was een complex, intensief en langdurig proces. Startpunt vormde de wapeningsschets van de twee stan- daardmoten, vervaardigd door de constructeur. Daarmee is een traject gestart samen met de wapeningsleve- rancier. Gezocht is naar een concept gebaseerd op een aantal 'bouwstenen' ofwel standaardlegoblokjes (elemen- ten) voor de wapening. Uitwerking wapening Bij het ontwerpen van de 'elementen' golden veel uiteenlopende randvoor- waarden die soms tegenstrijdig met elkaar waren. Enerzijds moest de wape - ning zo economisch mogelijk worden 5 Opbouw wapening in Gaasperdammertunnel 14 VAKBLAD I 3 2018 4 Doorsnede standaard- tunnelmoot p12_Gaasperdammertunnel.indd 14 08-10-18 13:24 ontworpen, anderzijds moest deze snel kunnen worden aangebracht. Daarom zijn vooraf duidelijke spelre- gels afgesproken. Ten aanzien van de productiesnelheid van de elementen in de buigcentrale was het zaak het aan- tal verschillende wapeningselementen, waar mogelijk, te minimaliseren. Dit vereiste tijdens het ontwerp een zeer nauwe samenwerking tussen de con- structeur, vlechter en buigcentrale. Daarom zijn er zijn vele overleggen geweest tussen deze disciplines. Een van de belangrijkste eisen was de noodzaak de elementen op de juiste manier te kunnen plaatsen. Er is daarbij goed gekeken naar de 'stapelbaarheid' van de elementen, de legvolgorde, de richting met de bijbehorende detaille- ring van aansluitingen en overlappin- gen. Om dit goed inzichtelijk te maken, is gebruikgemaakt van een 3D-model. De wapeningselementen zijn in het model ingeladen om te con- troleren of deze in de juiste volgorde konden worden geplaatst en op een juiste wijze zouden aansluiten (fig. 5). Een andere randvoorwaarde werd gevormd door de technische mogelijk- heden vanuit de vlechtcentrales. Welke machines waren beschikbaar, welke afmetingen konden die realiseren, wat waren de minimale buigstralen voor de verschillende diameters en wanneer kon er wel en niet worden gelast? Dat lassen is vaak een noodzaak om sta- biele wapeningselementen te kunnen vervaardigen. Maar vanuit het ontwerp zijn hechtlassen lang niet altijd toe- gestaan in verband met vermoeiing. Dit is een treffend voorbeeld van tegengestelde randvoorwaarden. Voor de maximale afmetingen en het gewicht van de elementen waren ook het transport en kraancapaciteit bepalend. Aantal verschillende elementen Het was kortom een zeer complexe puzzel. Het aantal verschillende ele- menten werd gaandeweg hoger dan aanvankelijk de bedoeling was. Dat was onder meer te wijten aan de varia- ties in de tunnelmoten. Die variaties hadden weer te maken met invloeden van buitenaf, zoals kruisingen met wegen en trein-/metrosporen. Als die niet al invloed hadden op de vorm van de moot, dan toch vaak wel op de hoe- veelheid en afmetingen van de wapening. Tijdsdruk in ontwerp Bij het ontwerpen van de elementen speelde ook nog eens dat vanwege de drie bouwstromen ook het wapenings- ontwerp in drie stromen is uitgevoerd. Men was lang niet altijd op de hoogte welke elementen er al voor een andere stroom waren ontworpen. Er zijn daar- door elementen gemaakt die erg veel op elkaar leken en waarvan het ach- teraf beter zou zijn geweest ze samen te voegen. Maar er was vaak simpel- weg de tijd niet voor om dit parallel uit te zoeken. Vorm wapening Voor elk onderdeel van de wapening is een afzonderlijk element gemaakt. Ele- menten werden in verschillende lagen aangebracht: de hoofdwapening, de verdeelwapening en de beugels (foto 6). Dat had wel de nodige consequen- ties voor het ontwerp. Zo werden in de korven voor de dwarskrachtwapening zwaardere langsstaven aangebracht vanwege de regel dat een minimale hoeveelheid van de hoofdwapening omsloten moet zijn door beugels. Enkele onderdelen konden niet anders worden gerealiseerd dan door middel van het bijleggen van losse staven. En soms werd er ook bewust voor geko- zen om meer of zwaardere wapening aan te brengen als dat vanuit het oog- punt van logistiek wenselijk was zie kader 'Voorbeeld verschuiven overlappingslas'. 6 Wapening in lagen 15 VAKBLAD I 3 2018 p12_Gaasperdammertunnel.indd 15 08-10-18 13:25 Gewicht De afmetingen, en dus het gewicht, van de elementen waren soms zeer groot. De consequenties daarvan zijn aan het begin niet altijd goed doorzien. Zo ging op enkele plekken de bovenwapening van de vloer opbollen als gevolg van het gewicht van de wandwapening. Ook golfde de vloerwapening zelf omdat de hulpwapening te licht was. Oorzaak was het innovatieve concept en de problemen zijn gaandeweg met goed resultaat opgelost. Sparingen Er is voor gekozen om bij het ontwerp van de elementen geen rekening te houden met sparingen en inkassingen in de constructie. In plaats daarvan werd de wapening op de plek van de sparingen en inkassingen in de bouw weggeslepen en werd bijlegwapening los aangebracht (foto 7). Aanvankelijk is nog wel geprobeerd ook de sparin- gen zo veel mogelijk te standaardise- ren, maar vorm en positie waren van zoveel variabelen en partijen afhanke- lijk dat dit niet te doen was. Optimum Uiteindelijk is er een optimum gevon- den tussen een economisch ontwerp én een hoge productiesnelheid. Zo heeft de vlechter moeten inleveren in praktische oplossingen, omdat het economisch een te grote impact had en aan de andere kant heeft de con- structeur/ontwerper moeten inleveren op een zo economisch mogelijk ont- werp, vanwege een praktische oplos- sing die de productiesnelheid waarborgde. Levering Hoewel de wapening bij één leverancier is ingekocht, is deze door drie verschil- lende fabrikanten geleverd. Enerzijds omdat het om heel veel wapening ging, anderzijds omdat niet alle fabrieken technisch in staat waren alle elementen te leveren, in een korte periode. Er is lang gezocht naar een optimaal proces van levering van de wapening. Zo werd er gedacht aan een gezamen- lijk opslagplaats, waar de leveringen vanuit de verschillende leveranciers kon worden verzameld. Of met een soort 'tussentrailers' waarmee leveringen konden worden samengevoegd en waarbij de wapening direct vanaf de trailer kon worden verwerkt. Uiteindelijk is ervoor gekozen de wapening vanuit de verschillende centrales direct op de bouwplaats te leveren. Daarbij is wel rekening gehouden met de fasering. Zo kwam op maandag de wapening voor de vloeren, op woensdag voor de wapening voor de wanden enzovoort (foto 1). Legplan De verschillende elementen werden door de uitvoering op de juiste positie aangebracht. Daarbij werd niet, zoals normaal, gewerkt met wapeningsteke- ningen maar met legplannen, voorzien van contouren voor de elementen. Op deze legplannen stonden de wape- ningselementen met codes aangege- ven. Hoe die elementen er in detail uit- zagen, stond in afzonderlijke elementtekeningen. Deze element- tekeningen waren in feite productie- tekeningen en werden gebruikt in de fabriek. Alle elementtekeningen waren beschikbaar vanuit het centrale docu- mentmanagementsysteem, bijvoor- beeld met behulp van een tablet. Op basis van de codering van de ele - menten wist de uitvoering waar wat moest worden geplaatst. Overigens ontstond daar snel de nodige ervaring in en kon de uitvoering aan de vorm van de netten zien waar ze moesten komen, zonder het te moeten opzoe - ken in het legplan. In het proces zijn nog wel enkele optimalisaties doorge - voerd. Zo is de richting van de tekst van de labels aangepast, zodat je beter kon zien in welke richting een element moest worden geplaatst en wat de oriëntatie van de wapening was. Voorbeeld verschuiven overlappingslas De wens bestond een overlappingslas in het dak van wapening Ø25-100 naar Ø16- 100 (loodrecht op de rijrichting) buiten de beugelwapening (t.b.v. dwarskracht) te positioneren. Dit om de plaatsingssnelheid te verhogen. Dit betekende dat deze overlappingslas 500 mm moest worden verplaatst, waarbij de staven Ø25 moesten worden verlengd. Voor de volledige moot met een lengte van 50 m werkt dit behoor- lijk door. Zeker omdat dit vanwege symmetrie aan twee zijden per moot voorkomt. Met staafgewichten: ? Ø16 van 1,61 kg/m ? Ø25 van 3,93 kg/m is de extra wapening: (3,93 ? 1,61) kg/m × (50 m / 0,1 m) × 0,5 m × 2 = 1160 kg per moot. Als dit van toepassing is op 20 moten betekent dat een verschil van 23.200 kg! De productiesnelheid moet hier dus worden afgewogen tegen de extra kosten. 7 Wapening in sparingen is op de bouwplaats weggeslepen 16 VAKBLAD I 3 2018 p12_Gaasperdammertunnel.indd 16 08-10-18 13:25 Legplan bijlegwapening rond sparingen en inkassingen Hoewel de bijlegwapening rond sparin- gen en inkassingen is aangebracht met losse wapening, zijn ook hiervoor 'ele - menten' gebruikt. Voor elk detail werd de bijlegwapening gebundeld aangele - verd die op de bouwplaats volgens tekening moest worden aangebracht; dit was dan het element van de bijleg - wapening. Dit was een lastig deel van het proces, dat aanvankelijk werd onderschat. De invloed van een sparing op de omliggende wapening was vaak complex. Zo had een sparing in een wand ook invloed op de wapening in de vloer. Het ging hierbij dus om veel afzonderlijke details en heel veel infor - matie. Uiteindelijk is ook dit goed geko - men. Soms hing de uitvoerder bijvoor - beeld een geplastificeerde kopie van het detail op de plek waar dat detail moest worden gewapend. Acceptatie Voor de infrasector is het werken met geprefabriceerde wapening relatief onbekend, zeker op deze schaal. Aan- vankelijk was er de nodige weerstand bij verschillende partijen. Maar ook in het ontwerp was het wennen. Het maken en dus ook het lezen van teke- ningen was anders dan normaal het geval is. Toezichthoudende partijen als TIS en bouw- en woningtoezicht moes- ten hierin schakelen, maar ook site- engineering. Het controleren van een legplan met bijbehorende elementte- keningen is heel wat anders dan het controleren van een wapeningsteke- ning. Er was niet één tekening waarop je een duidelijk overzicht had van de wapening. Soms moest de 3D-teke- ning erbij worden gehaald om exact te zien waar welke wapening lag en of er geen sprake was van clashes. Ervaring Om de weekcyclus te halen was het aanvankelijk erg hard werken. In het begin werden dan ook lange dagen gemaakt. Maar al vrij snel kwam de vaart erin kwam en kreeg men de weekcyclus onder de knie . Een groter probleem was de korte tijd tussen de verschillende activiteiten. Tussen het gereed komen van de fundering en start van de vloer bijvoorbeeld. Ach- teraf gezien had daar iets meer ruimte genomen moeten worden, zeker in het begin. Extra complicerende factor was de beperkte ruimte. De Gaasperdammer- tunnel is gebouwd in dicht bevolkt gebied, waardoor het vaak passen en meten was om materialen naar de bouwplaats te krijgen en tijdelijk op te slaan. Deze wijze van werken was vernieu- wend en vrij uniek voor de civiele bouw. Terugkijkend was het, ondanks enkele tegenslagen, een succesvol con- cept, met hoog bouwtempo en goede arbeidsomstandigheden als grote voor- delen. Het is dan ook zeker voor herha- ling vatbaar. Voorwaarde is dat er vol- doende repetitie aanwezig is. Het succes is mede te danken aan de positieve instelling van alle betrokken partijen. Op die manier kan er met een positief gevoel worden toegewerkt naar de openstelling van de tunnel in 2020 (foto 8). 8 Met een positief gevoel wordt toegewerkt naar de openstelling van de tunnel 17 VAKBLAD I 3 2018 p12_Gaasperdammertunnel.indd 17 08-10-18 13:25