Uitgekiende monitoring zeer nuttig bij boren tunnel

De Rotterdamsebaan is ongeveer 4 kilometer lang en begint bij het knooppunt Ypenburg. In een verdiepte ligging wordt achtereenvolgens de snelweg A4, de verbindingsboog A4/A13 en de Laan van Hoornwijck gekruist. In het gebied de Vlietzoom komt de Rotterdamsebaan even op maaiveld om vervolgens in een tunnel onder grond te verdwijnen. De 1,8 km lange tunnel kruist het kanaal de Vliet en ligt grotendeels onder de bebouwde omgeving van Voorburg West en een deel van de Haagse Binckhorst. In de Binckhorstlaan komt de tunnel weer boven en sluit aan op de Centrumring van Den Haag. De uitvoering van de Rotterdamsebaan is in 2016 gestart en zal tot medio 2020 duren. Opdrachtgever van de Rotterdamsebaan is de gemeente Den Haag.

Boren en monitoren

De boortunnel heeft een lengte van circa 1640 m en bestaat uit twee buizen met een inwendige diameter van 10,15 m. Daarmee wordt een stadsautoweg met 2 x 2-rijstroken en een ontwerpsnelheid van 70 km/uur gerealiseerd. De boortunnel ligt deels onder bebouwing, maar kruist ook tramsporen en de kades van de Vliet en de Binckhorsthaven. Dit vereist een zeer zorgvuldig boorproces om verzakkingen en schades aan deze bestaande constructies te voorkomen. Daarom heeft de opdrachtgever strenge eisen gesteld aan de maximaal toelaatbare zakkingen als gevolg van het boorproces. Om de omgevingsbeïnvloeding bij het boren in zachte grond te beheersen is een goede waarneembaarheid van de optredende zakkingen noodzakelijk. Op basis van ervaring met andere boortunnelprojecten in stedelijk gebied heeft de opdrachtgever daarom gekozen voor een zeer uitgebreid systeem met relatief hoogfrequente metingen in het invloedsgebied van de boortunnel. De gegevens die de portal oplevert, worden real-time verwerkt, onder andere door correlatie met de positie van de boormachine, en met eenvoudige visualisaties aangeboden aan betrokkenen waaronder de boorploegen. Het doel van deze aanpak is drieledig. Om te beginnen wordt met de monitoring de omgevingsbeïnvloeding bewaakt door die waarneembaar te maken en te voorzien van alarmeringswaarden. Daarnaast maken de metingen de strenge prestatie-eisen aan het boorproces toetsbaar. Tot slot zijn gerealiseerde zakkingen belangrijke feedback voor het bijregelen en optimaliseren van het boorproces door de aannemer.

De opdracht

De opdrachtgever heeft er bewust voor gekozen de omgevingsmonitoring separaat aan te besteden en niet mee nemen in het hoofdcontract. Er bestond bij de opdrachtgever een uitgesproken visie op het belang en de aanpak van de monitoring. Door het zelf ter hand te nemen werd een kwalitatief hoogwaardig systeem geborgd en bestond niet het risico dat de monitoring sluitpost was in de begroting van de hoofdaannemer. Bovendien wordt het vanuit de omgeving – onder andere de bewoners van de huizen boven de tunnel – als zeer logisch ervaren dat de opdrachtgever zich bezighoudt met de bewaking van het boorproces. Sowieso speelde omgevingsmanagement een belangrijke rol bij de aanbesteding van het monitoringsprogramma. Voor het installeren van de monitoring was namelijk op uitgebreide schaal de medewerking van particuliere huiseigenaren in het invloedsgebied noodzakelijk.

Aanpak monitoring

Het volledige meetsysteem dat Fugro heeft aangelegd voor het monitoren van de omgevingsbeïnvloeding bestaat uit een netwerk van veertig Robotic Total Stations (RTS), die 24/7 metingen verrichtten aan de bebouwing en het maaiveld. Ze hielden in totaal ongeveer 3.500 meetpunten continu in de gaten tijdens het boorproces in 2018.
Tijdens de uitvoering van het project is het meetsysteem in drie fasen geïnstalleerd: vast netwerk bij de ontvangstschacht in de Binckhorst (2016); vast netwerk boven de boortunnel (2017); mobiele opstellingen boven de boortunnel (2018). De eerste stap bij de installatie van het meetsysteem is het verkrijgen van toestemmingen en vergunningen. De omgevingsmanagers van Fugro hebben in iedere fase alle stakeholders benaderd die relevant waren voor het plaatsen van onderdelen van het meetsysteem. De opdrachtgever had uiteraard al uitgebreide gebiedskennis en contacten beschikbaar. Fugro heeft hierop voortgebouwd en er samen met de opdrachtgever voor gezorgd dat de communicatie over de monitoring werd gestroomlijnd in één consistent verhaal. Fugro heeft het meetsysteem van RTS’s zo ingericht dat het robuust functioneerde, waarbij obstakels die zichtlijnen belemmeren geen probleem vormden. Daarom worden de metingen zoveel mogelijk in netwerken uitgevoerd. Dit geeft extra controle op de stabiliteit van de RTS en de kwaliteit van de metingen. Verder worden automatische alarmeringen gebruikt, bijvoorbeeld als de stroomvoorziening wordt onderbroken of als er niet gemeten wordt. Via een remote access-verbinding is het mogelijk om op afstand de RTS te besturen of opnieuw te configureren. Daarnaast heeft Fugro altijd personeel beschikbaar dat direct naar de locatie kan gaan om een RTS te resetten, vervangen of een andere beheersmaatregel te nemen. Om het boorproces nauwkeurig te kunnen volgen, werden er gedurende de passage van de tunnelboormachine extra metingen uitgevoerd op het maaiveld direct boven de as van de tunnel. Ook werden maaiveldmetingen uitgevoerd in dwarsraaien haaks op de tunnel, om de spreiding van de invloed waar te nemen. Dit type metingen beperkte zich tot een zone van circa 200 m voor en achter de boormachine. Hiervoor zette Fugro verplaatsbare meetopstellingen in die met de tunnelboormachine meereisden. Met boorsnelheden tot 25 meter per dag bleek het een uitdaging om de mobiele opstellingen telkens op tijd te verplaatsen en gereed te hebben, maar dit is altijd gelukt.

Dataverwerking en visualisatie

Om de enorme stroom aan gegevens (circa 400.000 metingen per dag) te verwerken tot bruikbare informatie had de gemeente Den Haag uitgebreide eisen gesteld aan de software voor de verwerking van meetdata. Daarvoor heeft Fugro een dataverwerkingssysteem ontworpen waarin alle functionaliteiten zijn ondergebracht. Dit resulteerde in een robuuste, gebruikersvriendelijke en bedrijfszekere portal die cyberproof en 24/7 benaderbaar is. Daarnaast kent het systeem verschillende gebruikersprofielen, waarmee de mate van toegang tot de data zijn vastgelegd.
De portal wordt voortdurend gevoed met metingen, die ieder half uur automatisch naar de cloud-server worden verstuurd vanaf de Robotic Total Stations. Alle metingen van alle opstellingen worden in de cloud automatisch vereffend met MOVE3. Hiermee wordt de geodetische kwaliteit van de metingen bewaakt. Bij afwijkingen krijgen geautoriseerde gebruikers een melding per mail. Alle gegevens van de meetpunten zijn door middel van grafieken te visualiseren. Ook de positie van de tunnelboormachine is visueel zichtbaar in de portal.

Resultaten en ervaringen

Het boren van de Victory Boogie Woogietunnel is vrijwel volledig in 2018 uitgevoerd. In alle opzichten is het boren succesvol verlopen. De kwaliteit van de tunnelconstructie en de omgevingsbeïnvloeding zijn zeer goed en er hebben zich geen incidenten voorgedaan tijdens het boren. De opgetreden zakkingen waren over het gehele tracé geringer dan de strenge grenswaarden. Er zijn slechts enkele gevallen van bouwschade geweest die waarschijnlijk een gevolg zijn van zakkingen door het boren. Het monitoringssysteem heeft aan de verwachtingen voldaan en op betrouwbare wijze de gevraagde informatie verschaft aan alle betrokkenen.

Joost Joustra is manager techniek & uitvoering namens de gemeente Den Haag; Richard Bun werkt bij Fugro.