themaDubbeldekstunnel van 2,3 km6 201524themaDubbeldekstunnelvan 2,3 kmTussen de Geusselt en het Europaplein in Maastricht verdwijnt het verkeer over de A2 straksongeveer 2,3 km onder de grond. Hier komt de eerste dubbellaagse tunnel voor personen-auto's en vrachtauto's in Europa. Hij krijgt vier aparte tunnelbuizen, elk met twee rijstroken.De tunnel zelf is grotendeels uitgevoerd met een tunneltrein waarmee een hoge bouwsnel-heid is gerealiseerd. Over een klein stuk is de wanden-dakmethode toegepast.1Dubbele tunneltrein verhoogt bouwsnelheidDubbeldekstunnel van 2,3 km 6 2015 25Ten behoeve van een goede doorstroming worden het regionaleen het doorgaande verkeer in de tunnel gescheiden: de onderstetwee buizen zijn voor het doorgaande verkeer van Eindhovennaar Luik, de bovenste twee voor het verkeer met bestemmingMaastricht en omstreken (fig. 2). Dankzij de nieuwe tunnelneemt de hoeveelheid voertuigen bovengronds af met 80%.De tunnelbuizen zijn ongeveer 5,8 m hoog met een vrije door-rijdhoogte van 4,7 m (fig. 3). Hierdoor is hoogtedetectie v??rde tunnel niet nodig. De onderste vloer is breder dan de overigevloeren. Deze `A2-vloer' steekt aan beide zijden zo'n 1,5 m uit,de zogenoemde `tunnelteen' (zie kopje `Weerstand tegen opdrij-ven'). In het midden bevindt zich het zogenoemde middentun-nelkanaal, de vluchtbuis.Weerstand tegen opdrijvenDe tunnel is ontworpen op een levensduur van 100 jaar.Daarbij moest rekening worden gehouden met het feit dat detunnel in de lagere delen van Maastricht is aangelegd en in ditgebied kan overstromen vanuit de Maas. De tunnel magnimmer falen door opdrijven. Er is met een ontwerpgrond-waterstand gerekend die overeenkomt met het maaiveldniveau,ofwel NAP +47,7 m (niveau dat eens in de 250 jaar voorkomt).Het opdrijven zou kunnen worden voorkomen door hetontwerp gecontroleerd vol te laten lopen vanuit het grondwater.Hier is bewust niet voor gekozen in verband met de beschik-baarheidseis. In plaats daarvan zijn in het ontwerp tunneltenenopgenomen in de vloer van de onderste buis. Door het boven-liggende bodemmateriaal wordt de tunnel hiermee extra gebal-last. In de bouwfase zijn de tunneltenen gebuikt om er dewandbekisting voor de buitenste wanden op te laten rusten.De verdichting en het soortelijk gewicht van het teruggebrachtebodemmateriaal zijn doorlopend gecontroleerd. Wandwrijvingis bewust niet meegenomen in het ontwerp omdat die paswordt gemobiliseerd op het moment dat de tunnel al aan hetopdrijven is, wat gelijk is aan bezwijken.De beschikbaarheidseis is gebaseerd op de enorme impact diehet vollopen van de tunnel zou hebben. Indien de tunnelvolloopt, zullen de tunneltechnische installaties compleetmoeten worden vervangen. Hiermee zou de tunnel minstenseen jaar buiten gebruik zijn. In 2006 is berekend dat dit tot eeneconomische schade van circa een miljard euro zou leiden. Omde kans op een forse directe en economische schade te beperken,is een Maaspeil gehanteerd met een herhalingstijd van 1:1250jaar voor een klimatologische situatie voorzien voor 2050.Bjorn Vink, Pieter VanheeswijckProjectbureau A2 Maastricht1 Ingang van de A2-tunnel bij knooppunt Europapleinfoto: Reen van Beek, A2 Maastricht2 Impressie van de nieuwe tunnel bij knooppunt Europaplein2themaDubbeldekstunnel van 2,3 km6 2015263 Profiel en afmetingen van dedubbellaagse tunnel4 Principe groutanker5 Stempels in de bouwkuipfoto: Bjorn Vink, A2 Maastricht6 Inschieten ankersfoto: A2 Maastrichtnog een dikke laag met zowel sterke als zwakke kalksteen,kleine holten, en zones van vuursteen (een zeer hard materi-aal). De kalksteen is zeer heterogeen qua sterkte. Om debouwput in deze ondergrond te bouwen, is een beroep gedaanop beschikbare kennis van ingenieurs uit Duitsland en Belgi?.Een andere bijzonderheid is dat de aarde hier volop in bewe-ging is, wat te zien is aan de aanwezige geologische breuken.Vastgesteld is dat de oude bodemlagen van het Krijt over amper100 m lengte richting het noorden bijna 25 m is gedaald. Circa8 m is toe te schrijven aan de periode van 66-67 miljoen jaargeleden en 15 m is ontstaan sinds de ijstijd. Hiervan is 3 montstaan tijdens een heel forse ijstijd circa 50 000-100 000 jaargeleden. Het maaiveld is in de loop van de tijd nagenoeg vlakgestreken door de Maas. Op basis van satellietmetingen wordtde komende 100 jaar een verschilbeweging van 2 cm verwachtover de gehele lengte van de tunnel. Deze beweging kan doorde rubberen voegen tussen de diverse tunnelmoten eenvoudigworden opgenomen zonder dat de tunnel gaat lekken.UitvoeringVoordat de bouwput kon worden gerealiseerd, zijn kabels,leidingen en rioleringen gelegd en zijn enkele gebouwengesloopt. Ook moest de autoweg N2 naar het westen richtingde Maas worden verlegd. Zodra het werkterrein `vrij' was, konde bouwkuip worden gemaakt: 2,3 km lang, 30 m breed en 17 mdiep. Dit in compartimenten van 24 m lang. De verticale afslui-ting van de kuip is gerealiseerd met damwanden die werdenafgehangen in 25 m diepe sleuven, gevuld met een cement-bentonietmengsel. De compartimenten zijn gescheiden dooreen waterdichte bentonietwand om de gevolgen van het uitval-len van de bemaling zo veel mogelijk te beperken.Zodra een compartiment van de bouwkuip was gevormd, konhet ontgraven ervan beginnen. Horizontale stabiliteit van debouwkuipwanden is grotendeels verkregen door toepassingvan stempels. Na elke ontgravingsslag (+/- 4 m) werd een rijstempels aangebracht. Op sommige plekken was dat echterniet mogelijk, zoals bij Geusselt Noord en een deel van Geus-selt Zuid. Daar was de bouwkuip te breed, zodat de stempelsde bouwkuip niet meer konden overspannen. In plaatsdaarvan zijn groutankers toegepast (fig. 4). Ook bij twee over-In de praktijk betekent dit dat de tunnel aan de zijde vanknooppunt Europaplein niet mag vollopen bij een niveau vanNAP +48,7 m en bij de Geusselt bij een niveau van NAP +48,2 m,nog hoger dus dan de ontwerpgrondwaterstand. Met name bijde Geusselt zijn hiertoe enkele betonnen wanden wat verder enhoger doorgezet.Cut-and-cover-methodeHoewel de dubbellaagse vorm van de tunnel innovatief is, is deconstructietechniek niet nieuw. De tunnel is voor het grootstedeel gebouwd via de cut-and-cover-methode, ofwel openbouw-putmethode. Hierbij wordt een bouwkuip ontgraven waarbin-nen vervolgens het betonwerk plaatsvindt. Deze techniek istoegepast omwille van de uitdagingen die het project bood. Hetdoel was de beste oplossing te ontwerpen voor zowel stad alssnelweg en het vastgestelde budget te respecteren. Het wasdaarom noodzakelijk een constructiemethode te gebruikendie financieel haalbaar zou zijn en die ook elk risico zou mini-maliseren. Er werd vastgesteld dat de cut-and-cover-techniekdaarvoor de beste oplossing zou zijn. Vanwege economischebelangen was het belangrijk de capaciteit van het verkeerssys-teem te handhaven.Unieke ondergrondNederlandse aannemers zijn gewend te werken met zachtebodem, maar die is er in Maastricht niet. De ondergrond istotaal verschillend van wat elders in Nederland wordt gevon-den. De bovenste 2 tot 3 m bestaat uit zachte klei, gemengd metzand en veen. Daaronder volgt een laag van 7 tot 8 m vannatuurlijk grind met grote keien. En daaronder bevindt zich34ankerplaatstalen staafdamwandgrondmassiefgroutlichaambovenste tunnelbuizen:? lengte: 1,9 km? snelheid: 80 km/uonderste tunnelbuizen:? lengte: 2,3 km? snelheid: 100 km/u1,5 m9,2 to 11,7 m5,82m1m1,5 m1,35 m16,5m0,8 m0,8 m1 m1m0,5m0,5m4,70mvrijedoorrijhoogte26,5 tot 31,25 mDubbeldekstunnel van 2,3 km 6 2015 27steken (kruispunt Scharnerweg en kruispunt Voltabrug) zijnankers gebruikt, omdat daar maar weinig ruimte was onder detijdelijke verkeersbruggen.Voor het verlagen van de grondwaterstand is deepwell-bemalingtoegepast. Daarbij zijn pompen op diepte aangebracht. Hetopgepompte water is op andere plekken dicht bij de bouwkuip(zogenoemde retourvelden) terug de grond ingebracht. Zobleef de grondwaterstand in de omgeving stabiel. De waterstan-den binnen de bouwkuip zijn continu in de gaten gehouden viapeilbuizen die aan de damwanden zijn gemonteerd.Omdat onderzoek van de kalksteen voor uiteenlopende resul-taten zorgde, werd besloten het werkproces te monitoren viade Observational Method. Deze aanpak houdt in dat tijdenshet maken van de bouwkuipen voortdurend wordt gecontro-leerd of aannamen en ontwerpcriteria nog kloppen. Indiennodig wordt actie ondernomen. Meer hierover staat in hetartikel `Meer zekerheid dankzij Observational Method' eldersin dit nummer.KwaliteitseisenDe tunnelsegmenten zijn op staal gefundeerd. De onderstevloer van de tunnel is zo dik en zwaar dat de stabiliteit56themaDubbeldekstunnel van 2,3 km6 2015287 Fasering tunneltrein8 Situatie in 2014: de twee tunneltreinen opererenfoto: Reen van Beek, A2 Maastrichtof van de constructie kunnen het gevolg zijn. Om hittepieken tevoorkomen, zijn de wanden, de tussenvloer en het topdekgekoeld na de stort. De onderste vloer van de tunnel was onge-koeld, omdat de warmte hier weg kon via de ondergrond. Hetbekisten en ontkisten van de betonnen constructie is doorspeciale ploegen gebeurd die alleen met deze werkzaamhedenwaren belast. Het ontkisten ging heel geleidelijk met behulpvan vijzels. De betonwapening heeft zo veel mogelijk de vormvan prefab spinmatten. Voor de vloervelden was het eenkwestie van de matten uitrollen en op de juiste maat stellen.voldoende is voor de opbouw. De betonkwaliteit is B45. Inverband met de brandveiligheid mag er niet te veel cement inhet betonmengsel worden gebruikt, omdat anders het beton teveel water opsluit. Als er te veel water in het beton achterblijft,bestaat de kans dat bij verhitting van de constructie in gevalvan brand het water gaat koken en dat vervolgens het betonkapot spat. Tijdens het uitharden van beton ontstaat warmte.Verschillen met de omgeving kunnen tot wel 60 ?C oplopen. Tegrote temperatuurverschillen tussen constructiedelen leiden totmateriaalspanningen. Scheuren en aantasting van aansluitingen781 Start 2 Sleuven graven 3 Plaatsen damwanden 4 Bemaling en graafwerk 6 Storten vloer5 Ontgraven in lagenDubbeldekstunnel van 2,3 km 6 2015 299 Schematische weergave wanden-dakconstructieVoor de wanden hing een kraan de matten met behulp van eenmakelaar in de juiste positie. Voornamelijk waar bijvoorbeelddeuvels in de tussenvloer zitten (om de twee tunnelmoten, omwisselen te voorkomen) en rond wandopeningen (voor bijvoor-beeld de vluchtdeuren om de ongeveer 100 m), was bijzonderewapening en nog handmatig vlechtwerk nodig. In de beton-bouw van de dubbellaagse tunnel was de uitvoering van detussenvloer het zogenoemde kritieke pad, want daarin komtvanwege de aansluitingen het meeste vlechtwerk voor. Detussenvloer is net als het topdek voorzien van een brandwe-rende beplating die is klaargelegd onder in de betonkist.TunnelbouwtreinDe tunnel is uitgevoerd in ter plaatse gestort beton in motenvan 24 m lang. In het zuiden, bij Europaplein, ligt moot 1. Delaatste moot (moot 108) ligt bij Geusselt in het noorden vanMaastricht. De bouw van deze moten is voor het overgrote deelvolgens een vaste bouwmethode gebeurd: de tunnelbouwtrein.Dit is een getrapt systeem waarbij achtereenvolgens vloer,wanden, tussenvloer, wanden en dak zijn gebouwd. Deze werk-zaamheden zijn over het hele tunneltrac? steeds herhaald,waarbij ze per week ongeveer 24 m opschoven. Het beton isniet in aaneengesloten tunnelmoten gestort, maar verspringendvan elkaar. Na een betonstort is er dus verder gewerkt in eenandere dan de naastgelegen tunnelmoot. Zo kreeg het betonvoldoende tijd om te verharden.Voor de onderste vloer is gebruikgemaakt van een specialekopkist voorzien van ballastblokken tegen het opdrijven enomvallen. Verankering van deze kopkist was immers nietmogelijk. Aan weerszijden is de vloer tegen de damwandaangestort. Na de stort kon daarmee het onderste stempelraamworden verwijderd. Dit systeem is elke week een mootverplaatst met behulp van een hijsmiddel (kraan). Verder isgewerkt met losse, op rails verrijdbare wandkisten en lossedakkisten. Zowel het systeem voor de wanden als voor dedekken was voorzien van hydraulica en elektromotoren en konzichzelf ontkisten, verrijden en bekisten. Het enige handwerkdat hierbij is uitgevoerd, is de uitvulling in de dakvloeren tengevolge van de variabele breedte. In de kopkisten voor dezefundering9funderingfunderingfunderingStap 2Stap 3Stap 4Stap 5ANWB-flatANWB-flatANWB-flatANWB-flattijdelijke A2tijdelijke A2tijdelijke A2omleggen A2wanden-dakdeel Iwanden-dakdeel Iwanden-dakdeel IItunnel binnenwanden-dak7 Eerste tunnellaag 8 Tweede tunnellaag 9 Afdekken met grondDubbeldekstunnel van 2,3 km6 201530themawaar de tunnel moest worden gebouwd. Dat betekende dat ereen tijdelijke weg moest worden ingepast naast het al smallebouwterrein. In het midden van het bouwtrac? was dat nietmogelijk, omdat twee appartementsblokken de doorgang vooreen tijdelijke weg blokkeerden. Er was daar niet genoeg plaatsom zowel de bouwput als de tijdelijke weg tussen de apparte-mentsgebouwen in te passen. De oplossing was om bij dit deeleen wanden-dakconstructie van 170 m te bouwen. Zo kon hetverkeer doorrijden, terwijl het werk eronder door ging. Detunneltrein is hier niet onderbroken.Deze wanden-dakconstructie werd gerealiseerd met gewapendediepwanden van circa 1,2 m dik en 20 m diep. Na realisatie vande wanden volgde het eerste deel van het 90 cm dikke, defini-tieve tunneldak. Vervolgens kon de rest van de tunnel wordengebouwd.De wanden-dakconstructie werd in twee fasen gebouwd: injuni 2012 was het eerste deel gereed. De N2 schoof vervolgensop in westelijke richting: naast de ANWB-flat en over het dakvan de wanden-dakconstructie. Zo kwam ruimte vrij voor debouw van het tweede deel, naast de Gemeenteflat (fig. 9).In het midden van de wanden-dakconstructie ondersteundenstalen hulppalen het tunneldak (foto 10). De hulppalen kondenpas worden weggezaagd nadat de tunnelwanden en ??n van dewanden van het middentunnelkanaal gereed waren.De bouw van de A2-tunnel onder de wanden-dakconstructie isvloeren is hiervoor een variabel element ingebouwd (een in- enuitschuifbaar deel). Deze kopkisten zijn niet geballast maar aande uitstekende dakkist verankerd.De keuze voor deze bouwmethode is voortgekomen uit eenuitgebreid variantenonderzoek. Er is onder andere gekekennaar de stortfasering en de bekisting die hiervoor nodig was.Doorslaggevend was dat een meer gespreide verdeling van hetwerk nodig was om al het materiaal voor de verschillendeonderdelen binnen een week te kunnen verwerken. Daarommoest het storten van de onderdelen uit elkaar worden gehaald.Bij aanvang werd de tunnelbouwtrein ingezet van zuid naarnoord. Na enige tijd werd een tweede bouwstroom van noordnaar zuid opgestart en werkten de twee tunnelbouwtreinennaar elkaar toe. Het zorgde ervoor dat de betonnen ruwbouwongeveer een half jaar eerder klaar was dan gepland. Na afron-ding van het betonwerk werd de grond tussen tunnelwand endamwand ?n boven op de tunnel aangevuld. Een trilwals wasnodig om de grond te verdichten en stevig en compact temaken. Vervolgens werden de damwanden uit de grond getrild.Wanden-dakconstructieEen grote uitdaging in het ontwerp en tijdens de werkzaam-heden was dat het project het verkeer niet mocht hinderen: alde vier rijstroken van de A2 moesten in gebruik blijven tijdensde werkzaamheden. Dit terwijl de snelweg zich precies bevond10Dubbeldekstunnel van 2,3 km 6 2015 3110 Hulppalen in het midden van de wanden-dakconstructie11 Bouwplaats tunnel tussen Geusselt en knooppunt Europapleinfoto: Peter Wijnands, A2 Maastrichtbijna dezelfde als de tunnelbouw in de rest van de bouwkuip.Alleen het betonwerk voor de wanden van de bovenste tunnel-buizen wijkt af. Dat werd in twee keer gestort: eerst tot onge-veer 1 m onder het dak en na een ? twee dagen werd het laatstestuk gestort met zelfverdichtend beton. Dat was nodig vanwegeruimtegebrek.TerreinBij kruispunt Geusselt ligt het werkterrein Geusselt. Het terreinbestaat uit de twee delen Geusselt Noord en Geusselt Zuid,omdat ertussen de Terblijterweg loopt. Dit is een gemeentelijkeweg die aansluit op de A2/N2 bij kruispunt Geusselt. Tijdens debouw van de tunnel moest deze weg altijd bereikbaar blijven.Daarom is bij Geusselt gefaseerd gebouwd. Medio 2013 werdde Terblijterweg verlegd over een stuk kant-en-klaar betonwerkbij Geusselt Noord. Hierdoor konden de tot dan toe tweeafzonderlijke bouwkuipen Geusselt Noord en Geusselt Zuidmet elkaar worden verbonden. Zo ontstond een werkterrein tergrootte van vijf voetbalvelden.Tot slotBij knooppunt Europaplein werd het begin gemaakt met debouw van de A2-tunnel. De eerste mijlpalen tijdens de bouwvonden daarom vooral hier plaats, bijvoorbeeld het eerstegraafwerk, de eerste betonstort en het eerste tunneldak dat isgeplaatst. Vervolgens denderde de tunneltrein voort, vanaf eenbepaald moment zelfs van twee kanten. Op die manier was hetmogelijk de ruwbouw van de tunnel eind 2014 af te ronden,ongeveer een half jaar eerder dan gepland. Na oplevering is ernog een periode nodig voor het installeren en testen van desystemen die in de tunnel worden aangebracht. De definitieveopening van de tunnel staat gepland op 16 december 2016.Vanaf dan is de A2 vanaf Amsterdam tot aan de Belgische grensvolledig als snelweg ingericht. Kengetallen dubbeldekstunnel 2,3 km- 285 000 m3beton, ofwel ongeveer 30 000 vrach-ten; op het hoogtepunt van de werkzaamhedenwerd ongeveer 7500 m? beton per week gestort- 29 000 ton wapening- 340 000 m2te bekisten oppervlak beton- 5515 losse stalen damwandplanken- afvoer van 1 431 014 m3grond, grind en mergel- 1200 stempels11