C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 1999 532De Jamuna (fig. 2) is ??n van degrootste rivieren ter wereld. Metzijn gemiddelde topafvoer komthij op de vierde plaats, qua afvoervan sediment zelfs op de tweede.Dit blijkt vooral tijdens de hoog-waterperiode in het regenseizoenwanneer de uiterwaarden over-stromen en de rivier op sommigeplaatsen 40 km breed is en debreedte in de `flessenhalzen'toch altijd nog 15 ? 20 km is.Tussen maximum-hoogwater enminimum-laagwater ligt een ver-schil van ongeveer 10 m. Het isdan ook niet verwonderlijk dattot voor kort niemand de over-brugging van deze rivier aan-durfde.De Jamuna is een zogenaamdevlechtende rivier, hetgeen wilzeggen dat er niet altijd, zoals bijeen meanderende rivier, ??nhoofgeul is, maar meestal eenstelsel van verschillende hoofd-geulen die zich, schijnbaar chao-tisch, nieuw vormen, vertakken,samenvoegen, verschuiven enweer verzanden. In het droge sei-zoen oogt de rivier dan als eenzanderige vlakte, doorsnedendoor brede diepe en ondiepe geu-len en met hier en daar wat dorp-jes in het groen op de ouderezandbanken.Omdat die geulen zo diep kun-nen worden (tot 40 ? 45 m) encontinu blijven schuiven (tot wel500 ? 1000 m per jaar in dwars-richting van de geul) in eenondergrond van fijn zand, is hetmoeilijk en kostbaar om de rivierte beteugelen.Toch is dit laatste noodzakelijkom een brug te kunnen bouwen.De wens om de rivier te over-bruggen bestond al lang. Reedskort na de onafhankelijkheid vanBangladesh (1971) en door dejaren heen werd het idee dooropvolgende regeringen geop-perd. Toch kwam het er aanvan-kelijk niet van: de brug zou diepmoeten worden gefundeerd enzou, naar men dacht, wel 12 kmlang moeten zijn. Een dure brug,waarvan de economische waardewerd betwijfeld.Het bleek ten slotte in 1985 tochmogelijk het ontwikkelingspro-gramma van de Verenigde Naties(UNDP) te bewegen studies voorde bouw van de brug te financie-ren.Zonder een dergelijke financie-ring (in de vorm van een gift!)zou een arm land als Bangladeshniet in staat zijn dergelijke stu-dies te laten uitvoeren.De reden dat UNDP bereid wastot financiering was vooral hetSprong in het onbekendeOntwerp en bouw van deJamunabrugir. J. van Duivendijk, HASKONING Ingenieurs- en Architectenbureau, NijmegenDe bouw van de brug over de Brahmaputra, die in Bangladesh Jamuna wordtgenoemd, een enorm brede rivier, heeft een lange voorgeschiedenis. In tweefases zijn studies verricht. Twijfel over de haalbaarheid stak bij sommigebetrokken partijen zo nu en dan de kop op, wat tot forse vertraging leidde. Eenbelangrijk aandeel in het uiteindelijke welslagen komt van Nederlandse zijde.De bijzondere randvoorwaarden, de rivierwerken en de bouw van de brug,worden belicht. De Jamunabrug vormt de eerste vaste verbinding tussen oosten west Bangladesh en is daarmee meer dan een brug: een gewaardeerde ver-binding (foto 1)!1 | Meer dan een brug:een belevenis2 | De Jamuna stroomt bijnamidden door Bangladesh,de brug ligt dicht bijSirajganjC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 1999 5 33multi-functionele karakter dat debrug zou krijgen: niet alleengeschikt voor weg- en railtrans-port, maar ook voor transportvan elektriciteit en gas. De hoopwas dat al die belangen tezamende bouw van een brug rendabelzouden maken.Naast dat economische belangwas er voor Bangladesh ook eenpolitiek belang, namelijk denoordoostelijke regio, die doorGanges en Brahmaputra min ofmeer was ge?soleerd van de restvan Bangladesh, een betere ver-binding geven met het bestuur-lijke centrum, de hoofdstadDhaka.D e s t u d i e sIn 1985 droeg UNDP de Wereld-bank op de nodige initiatieven teontwikkelen tot uitvoering van destudies. De Wereldbank begonmet het benoemen van een zoge-naamd `Panel of Experts' dat destudieopdracht moest omschrij-ven door middel van `Terms ofReference', alsmede adviezenzou moeten geven over de con-sultants die de studies zoudenkunnen uitvoeren. Uit de samen-stelling van dit Panel blijkt dui-delijk hoe over dit project werdgedacht: het gaat vooral om eenbrug en dus bestond het Paneluit drie deskundigen op hetgebied van bruggen, een trans-porteconoom, een deskundigeop het gebied van openbare wer-ken en ten slotte ook nog eenexpert die veel van rivieren weet.Dit was prof.ir.J.F.Agema, emeri-tus hoogleraar waterbouwkundevan de TU DelftHet aanwijzen van consultantsvoor een dergelijk project ver-loopt op basis van voorschriftenvan de Wereldbank volgens eenomslachtige en tijdrovende pro-cedure.Eerst wordt een `long list' opge-steld, waaruit vervolgens een`short list' wordt geselecteerd.Niet minder dan 100 consortiavan consultants meldden zichvoor de long list. Het Panel selec-teerde hieruit 10 consortia voorde short list. Hierbij werd nietalleen gelet op technische exper-tise, maar ook op geografischespreiding en op ervaring inBangladesh.Uiteindelijk werd de combinatieRPT-NEDECO-BCL (zie kaderConsultants) op basis van hetdoor hen ingediende studievoor-stel geselecteerd om de studiesuit te voeren.Inmiddels had het Gouverne-ment van Bangladesh (GOB) deJamuna Multipurpose BridgeAuthority (JMBA) opgericht endeze JMBA fungeerde van toenaf aan als opdrachtgever.T w e e f a s e nDe studies zijn verricht in tweefasen. Fase I speelde zich af in1986. Het betrof een voorstudiemet de nadruk op locatiekeuzeen bepaling van de hoofdken-merken van de brug zoals lengte,dwarsprofiel, brugtype, soortfundering en globale waardenvoor economische parametersvoor verschillende locaties enbrugvarianten.Nadat fase I had geleid tot eenkeuze van de bruglocatie en(voorlopige) conclusies over derentabiliteit, werd fase II aanbe-steed. Opnieuw werd de combi-natie RPT-NEDECO-BCL gese-lecteerd en kon met de eigenlijkehaalbaarheidsstudie worden be-gonnen.De bedoeling van UNDP, Wereld-bank, GOB en Panel was dathaalbaarheidsstudie, gedetail-leerd ontwerp, aanbesteding,gunning en bouw van de brugelkaar in een continu proces zou-den opvolgen. In die gedachten-gang begonnen Consultants in1987 met fase II en zou de brugin 1993 worden geopend. In depraktijk kwam hiervan nietsterecht. De gunning van de vierD e C o n s u l t a n t sDe combinatie RPT-NEDECO-BCL bestaat uit deingenieursbureaus Rendel, Palmer & Tritton (nu HighPoint Rendel) uit Engeland, NEDECO uit Nederland enBangladesh Consultants Ltd. uit Bangladesh.Hoewel ontwerp- en toezichtteams een gemengd karakterdroegen, had volgens afspraak RPT de primaire verant-woordelijkheid voor de brug, NEDECO voor de rivierwerkenen BCL voor de wegen.Binnen NEDECO had HASKONING de leiding. Tijdensde ontwerpperiode (1986-1990) werden belangrijke bijdra-gen aan de studierapporten geleverd door WaterloopkundigLaboratorium, Nederlands Economisch Instituut, Grond-mechanica Delft en de Rijkswaterstaat.3 | De brug in gebruik, ookals spoorbrug (enkel spoor)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 1999 534contracten voor de bouw van debrug, rivierwerken en toegangs-wegen (zie kader Aannemers)had pas plaats in maart 1994. Debrug werd op 23 juni 1998 ge-opend voor het verkeer (foto 3),vijf jaar later dan oorspronkelijkgepland.V e r t r a g i n gDe redenen voor de vertragingwaren velerlei. De Wereldbankwas aanvankelijk niet te overtui-gen van de economische renta-biliteit van de brug; daarnaastwilden GOB en de AziatischeOntwikkelingsbank (ADB), ??nvan de potenti?le financiers (ziekader Financiers), per se eenspoorlijn over de brug, terwijl deWereldbank hier mordicus tegenwas. De Japanse overheidsin-stantie OECF, een andere poten-ti?le financier, had twijfels overde ontworpen rivierwerken enbleef treuzelen.Ook werden tijdens fase II deverschillende potenti?le finan-ciers meer en meer gevoelig voormogelijke kritiek van derden tenaanzien van de (beperkte) nega-tieve effecten van het project opde levensomstandigheden in hetgebied rondom brug en toe-gangswegen. Die negatieve effec-ten zoals landonteigening, ge-dwongen verhuizing van bewo-ners, mogelijke schade aan visse-rij en schade door opstuwing enrivierloopveranderingen voor debewoners van de zandbanken eneilanden in de rivier, moestendan weer in detail worden bestu-deerd enz.Hoewel het zelden is uitgespro-ken, zijn ook de rivierwerkenongetwijfeld een belangrijkereden geweest voor de aarzelin-gen om het project te financie-ren. Bijna iedereen buiten hetNederlandse waterbouwkundigewereldje had twijfels over delevensvatbaarheid en duurzaam-heid van de door NEDECO voor-gestelde werken.D e r i v i e r w e r k e nMetingen in het veld en satelliet-opnamen hadden aangetoonddat de totale breedte van derivierbeddingen in een dwars-profiel loodrecht op de stroom-richting in de laagwaterperiodevrij constant 3,5 km bedroeg.Een bruglengte van 4 km wasdan voldoende geweest. Een 100-jaar piekafvoer (91000 m3/s) eneen minimaal toelaatbare opstu-wing door de vernauwing van hethoogwaterbed door brug en toe-voerdammen in de uiterwaar-den, leidden tot een bruglengtevan 4,5 ? 5 km. Hierbij moetworden aangetekend dat andereontwerpers eerder aanzienlijklangere bruggen hadden voorge-steld. De extra kosten van lange-re bruggen waren dan weer tendele gecompenseerd door bespa-ring op de rivierwerken. De rede-nering was dat lange bruggengeen rivierwerken behoefden.Dit laatste was volgens de rivier-kundigen van HASKONING enWaterloopkundig Laboratoriumpertinent onjuist: alhoewel degeulen van de rivier slingerenbinnen een vrij goed te defini?-ren zone (de zogenoemde `braidbelt'), is verschuiving van dezezone, al is het maar tijdelijk, nietgeheel uitgesloten (zie kaderBruglengte...).Rivierwerken zijn enerzijdsnodig om de stabiliteit van delandhoofden van de brug tegaranderen, anderszijds om tevoorkomen dat de rivier trachtdoor een toevoerdam in de uiter-waard te breken om achter debrug langs een nieuwe hoofd-geul te zoeken.De rivierwerken voor de Jamuna-brug bestaan in deze ongetemdeB r u g l e n g t e e n l o c a t i eg e l e i d e d a m m e nTot 1987 werd algemeen van een stabiele ligging vande rivierbedding ter plaatse van de brugas uitgegaan.Na de extreme hoogwaters van 1987 en 1988 wasdeze min of meer stabiele situatie grondig verstoord.Aangezien een geleidedam in ??n laagwaterseizoenmoest worden gebouwd binnen de veilige beschuttingvan een uiterwaard of zandbank, konden de precieselocatie en richting van elke geleidedam pas wordenvastgesteld onmiddellijk voor het begin van de bouwervan.Oeverlijn alsmede vorm en plaats van de zandbankenzijn immers afhankelijk van de in elk hoogwatersei-zoen van plaats veranderende geulen. Dit hield ook indat de preciese bruglengte en het horizontale lengte-profiel ervan pas in oktober 1995 (bijna 1,5 jaar nagunning van het werk!) bekend zouden zijn.Dus moesten GOB en zijn co-financiers genoegennemen met onzekerheid over de uiteindelijke brug-lengte, de kosten en datum van oplevering van de brug,locatie en layout van brug en rivierwerken, tot bijnatwee jaar na het afsluiten van de leningen.In deze gedachtengang kon de definitieve bruglengtevari?ren tussen 4400 en 5200 m. Uiteindelijk bleek deoorspronkelijk geplande bruglengte van 4800 metergehandhaafd te kunnen worden. Maar dat was alleente danken aan de gunstige configuratie van geulen enzandbanken na het hoogwater van juni-oktober 1995.Het is ongetwijfeld ??n van de meest opzienbarendeprestaties bij het project dat deze ongewone gang vanzaken door oprachtgever en co-financiers werd geac-cepteerd. Gelukkig heeft het risico dat men hierbij liepniet tot overschrijding van kosten geleid.D e F i n a n c i e r sDe totale kosten van het project zullen omstreeks US$ 970 miljoenbedragen. Dit bedrag wordt als volgt gefinancierd (in US$ miljoen):? Wereldbank 200? Aziatische Ontwikkelingsbank (ADB) 200? Gouvernement van Japan (OECF) 200? Gouvernement van Bangladesh (GOB) 370GOB ontvangt ongeveer US$ 170 miljoen terug uit het project in devorm van invoerrechten en belastingen. De werkelijke kosten bedragendaarom voor GOB eveneens niet meer dan US$ 200 miljoen.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 1999 5 35rivier uit een systeem van gelei-dedammen en vaste punten.Elke geleidedam heeft min ofmeer de vorm van een banaan,een lengte van 2,1 of 2,2 km opde (gemiddelde) waterlijn en eenaanlegdiepte van 27 of 30 m (delaatste alleen in de brug-corridor)onder het niveau van de uiter-waard.Bovenstrooms van de brug en degeleidedammen bevinden zichtwee vaste punten (fig. 4). Inwezen zijn dit van nature aanwe-zige, al dan niet versterkte pun-ten die er in het verleden voorgezorgd hebben dat de rivier hierover een zekere lengte in eenrelatief nauw hoogwaterbedstroomt.De ontwerpers van de rivierwer-ken hebben dankbaar gebruik-gemaakt van deze situatie. Hetvaste punt aan de westzijdewordt gevormd door de oeverver-dediging van de stad Serajganj,aan de oostzijde gaat een onver-dedigde oever dankzij een hoogkleigehalte, erosie door de riviertegen. De oeververdediging vanSerajganj is inmiddels versterktin het kader van een ander pro-ject en de kleiige oever bijBhuapur aan de oostzijde isomgevormd tot vast punt doormiddel van een 1700 m langeoeververdediging.De afstand tussen deze vastepunten en de noordeinden van degeleidedammen is aan elke kantvan de rivier zodanig (5 ? 6 km)dat meanderende riviergeulenniet tot de toevoerdammen in deuiterwaard kunnen doordringen.Een belangrijke factor bij het ont-werp was de ondergrond van fijntot zeer fijn zand met een hoogmicagehalte en een losse totgemiddelde pakking. De hogesedimentafvoer van de rivier (600miljoen ton per jaar) samen metde wisseling in afvoer (gemid-deld in een jaar vari?rend van6000 tot 65000 m3/s) kan plaatse-lijk leiden tot diepe uitschuring.Veldmetingen en modelproevendeden verwachten dat langs degeleidedammen plaatselijk ont-grondingen zouden kunnenoptreden tot 43 m beneden hetmaaiveldniveau van de uiter-waarde.Op basis hiervan zouden detaluds van de geleidedammendan ook tot die diepte verdedigdMaterialen (in tonnen)breuksteen uit India, Bhutan en Indonesi? 1.500.000rolstenen (aangevoerd over land uit Noord Bangladesh) 770.000toeslagmaterialen voor beton 350.000cement 57.000staal voor buispalen 34.000wapeningsstaal 16.000voorspanstaal 5.2004 | Stroomgebied (opnamejanuari 1998) metgeleidedammen en debeide vaste punten(links en rechts bovenin)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 1999 536moeten worden. Dit zou nietalleen grote hoeveelheden bag-gerwerk met zich meebrengen,maar is ook ongewenst gezien demaximaal mogelijke zuigdieptevan cutterzuigers.O n d e r w a t e r t a l u d sDit alles overwegend is beslotende teen van het talud op 30 mbeneden het maaiveld te projec-teren en voor de mogelijke diepe-re uitschuring enerzijds probabi-listische ontwerpprincipes toe tepassen en anderszijds te rekenenop de werking van een zoge-noemd `falling apron'. In feite isdit niet meer dan een dikke laagstortsteen (foto 5) langs de teenvan het onderwatertalud. Erva-ring in India heeft aangetoonddat zo'n laag bij eventuele uit-schuring, bescherming van hettalud tegen erosie zal geven doornazakking tot een onregelmatigtalud van ongeveer 1:2 tot in deontgrondingskuil.Een groot probleem bij het bag-geren van de onderwatertaludsvormde de gevoeligheid van hetzand voor zettingsvloeiingen. Ditfenomeen was al voor het beginvan de uitvoering aan ontwerperen aannemer bekend. Er was danook na het geotechnisch onder-zoek, begin 1987, besloten omvoor het hogere onderwaterge-deelte van het talud een helling1:5 toe te passen, terwijl voor hetdiepere gedeelte zou kunnenworden volstaan met een helling1:3,5. Ook zou het baggeren zeerzorgvuldig in lagen moetenplaatshebben.Toch bleek bij aanvang van debaggerwerkzaamheden voor degeleidedammen dat reeds eenminimale verstoring aanleidinggaf tot zeer omvangrijke zet-tingsvloeiingen in het 30 m hogeonderwatertalud, voordat daar debescherming met geotextielzinkstukken (foto 6) (met hunlengte van meer dan 150 m delangste ooit ter wereld geplaatst)en steenbestorting was voltooid.Met het oog op de beperktebouwtijd voor een geleidedam(??n laagwaterseizoen) en degewenste kwaliteit en integriteitvan de oeverbescherming, isbesloten het dieper gelegen taludeen helling van 1:6 te geven.Bij het uitgebreide veld- en labo-ratoriumonderzoek dat na dezezettingsvloeiingen is ge?nitieerd,is geconstateerd dat nu ook opgrotere diepte een losse pakkingvan het zand voorkwam, alsmedeveel meer mica dan bij vroegeronderzoek was gevonden. Hetvermoeden bestaat dat de extre-me hoogwaters van 1987 en 1988debet zijn aan deze veranderin-gen. Voorts is geconcludeerd datde aanwezigheid van mica incombinatie met een losse pak-king sneller tot zettingsvloeiingleidt dan in de situatie zondermica.D e b r u gVanaf het begin van de studies isop aandringen van het Panel uit-gegaan van een `design-con-struct' concept voor de brug. Hetwas bekend dat een brug metoverspanningen van ongeveer100 m in de gegeven situatie hetoptimum benadert en er werdvan uitgegaan dat de bovenbouwzowel in staal als in voorgespan-nen beton kon worden gebouwd.Bekend was dat bij het funderenvan de brug rekening moest wor-den gehouden met de eerdergenoemde diepe uitschuring, ter-wijl door het hoge micagehaltevan het zand horizontale krach-ten slecht door de ondergrondzouden worden opgenomen. Tenslotte dienden fundering en brugbestand te zijn tegen aardbevin-gen.De draagkrachtige laag waaropde palen staan bevindt zich op 82m onder het maaiveld. Het ont-werp van de onderbouw van desuccesvolle inschrijver behelsdebrugpijlers met drie buispalenvan 2,5 m diameter, dan wel tweebuispalen van elk 3,15 m diame-ter. Om die 121 palen te schoor(6:1) 70 m diep in de rivierbed-ding te heien was een zeer zwaarhydraulisch heiblok nodig (Menk6 | Op twee lagen geotextielworden zinkstukkengemaakt met bamboe alsbelangrijk bouwmateriaal;eenmaal gereed volgt hetwegslepen waarbij deonderste laag geotextiel alsglijlaag fungeert(midden en beneden)5 | Aanvoer stortsteen doorkleine zelfstandigen metkleine schepen (boven)7 | Heien van de 82 m langebuispalen; twee onder elkepijler; om de zeven pijlersdrie buispalen (rechts)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 1999 5 37MHU 1700T), waarbij een off-shore heiponton van 19660 DWTmet 960 ton hefvermogen werdgebruikt (foto 7).Omdat het heiponton alleen tij-dens het hoogwaterseizoen derivier op en af kon varen, moes-ten alle palen in ??n laagwater-seizoen worden geheid. De palenzijn na het uitpompen van hetzand gevuld met onderwaterbe-ton, waarna vervolgens de restvan de betonvulling in den drogewerd aangebracht.De brugpijlers zijn gevormddoor op elke paalgroep een om-gekeerde, 300 ton zware, afge-platte holle betonnen kegel teplaatsen, waarna pijlervoet enpijlerwand konden worden ge-stort.De betonnen bovenbouw van deuitbouwbrug bestaat uit een4800 m lange enkele kokerliggermet vari?rende hoogte. Hiertoezijn 50 pijlerelementen (elk 2 mlang en 186 ton zwaar), 1152`standaard' elementen (4 m lang)en nog eens 6 scharnierelemen-ten geprefabriceerd. Al deze ele-menten zijn geplaatst door mid-del van de symmetrische uit-bouwmethode (foto 8 en fig. 9).Hiertoe schoof een 600-tons sta-len vakwerkconstructie steedseen overspanning op, waarnaweer twee halve overspanningenvanuit een pijlerelement kondenworden uitgebouwd. De `sluit-voeg' in het midden van elkeoverspanning werd ter plaatsegestort.De prefabricage en het monterenvan de brugelementen verliep,na een initi?le inwerkperiode,voorspoedig. Bij de prefabricagewerden uiteindelijk 96 elemen-ten per maand gemaakt; voor hetplaatsen van de elementen in eenoverspanning van 100 m warenten slotte nog maar zes tot zevendagen nodig.De Jamunabrug was, na veelgeharrewar, vanaf de eerste dagtoch nog geschikt voor zowelweg- als railtransport. Het bereik-te compromis tussen Wereld-bank en GOB-ADB heeft, omplaats te maken voor de spoorlijn,echter wel geleid tot twee smalletweestrooksbanen voor het weg-verkeer. De totale breedte van debrug is 18,5 m.Naast een succesvolle brugver-binding levert een project als ditnog een belangrijk voordeel opvoor een land als Bangladesh,namelijk training. Gedurende debouwperiode stijgen gaandewegde wekelijkse productie en kwali-teit bij veel mankracht vergendeactiviteiten zoals zinkwerken,betonwerken, wegaanleg ensteentransport. In de piekperio-de waren er 5700 Bangladeshiwerkzaam bij de bouw naast 300`expatriates'.Ten slotte moet worden bena-drukt dat de omvangrijke engeavanceerde rivierwerken, dieeen essentieel onderdeel uitma-ken van het project, nooit totstand zouden zijn gekomen zon-der de inbreng van Nederlandseontwerpkennis en uitvoerings-expertise. sDe aannemersContract Onderwerp Aannemer Aanneemsomin miljoenenUS $1 Brug en aanbruggen Hyundai Eng. & Constr. J.V. (Korea) 247,42 Rivierwerken HAM-Van Oord ACZ J.V.(NL) 276,03 Wegen oostoever Samwhan Corporation (Korea) 29,14 Wegen westoever 26,68 | Bruggenbouw metuitbouwwagen; aanvoerelementen via de brugwaardoor de uitbouw-wagen een omgekeerdeU-vorm moest hebben9 | Dwarsdoorsnede
Reacties