cement 2001 1 69O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eTu n n el b o u wInmiddelsheefthetkabinetbeslo-ten om de optie `eiland in deNoordzee', hoewel voor de zeerlange termijn niet uit te sluiten,niet langer te nemen in de m.e.r.-procedure.Hoofdargumentenwa-ren de op dat moment te groteonzekerheden met betrekking totde haalbaarheid op financieel-economisch,procedureel-juridischen ecologisch gebied.W e r k w i j z eDoor het uitwerken in een ont-werpprocesvanalternatievenvoorde verbinding, is getracht de be-langrijkste knelpunten te signa-leren. In het ontwerpproces zijnkostenramingen, doorlooptijdenen uitvoeringsmogelijkheden be-studeerd.De studie is in verschillende mo-dulesuitgevoerdzodatverschillen-de uitwerkingen eenvoudig aanelkaar konden worden gekoppeldtot een nieuw alternatief voor deverbinding. In het onderzoek zijndiverse marktpartijen betrokkenom specifieke kennis te mobilise-ren en een zo breed mogelijkdraagvlak van de resultaten tecre?ren.U i t g a n g s p u n t e nBanen naar een eilandDestart-enlandingsbanen,onder-houdsfaciliteiten en hangars wor-den verplaatst naar een eiland vanbeperkte omvang in de Noordzee.Reizigers, een deel van de werk-nemers en vrachtvervoer zullengebruik maken van een verbin-ding tussen eiland en Schiphol.Luchthaven naar een eilandHet gehele luchthavenbedrijfinclusief luchthavengerelateerdefuncties wordt verplaatst naar eeneiland in de Noordzee (fig. 1). Deafhandeling van vracht vindt daarplaats. Het belangrijkste instap-punt voor de verbinding blijftSchiphol, waar ook de distributievan vracht plaatsvindt. Een twee-de instappunt of een tweede ver-bindingsasisalsvariantdenkbaar.Multifunctioneel eilandOp het eiland worden niet alleende luchthaven en luchthaven ge-relateerde functies geplaatst, maarwordt ook ruimte gecre?erd voorandere functies zoals zakelijkedienstverlening en industrie.Het eiland wordt ontsloten langsmeerdere assen. Schiphol is mo-gelijk ??n van de knooppuntenmaar hoeft niet zonder meer hetbelangrijkste knooppunt te zijn ofte blijven. Alle vervoersmodalitei-ten voor de verbinding zijn denk-baar, ook een wegverbinding.L o g i s t i e k e c o n c e p t e n e nv e r v o e r s s c e n a r i o ' sIn aparte deelstudies is gekekennaar logistieke concepten voor deverschillende eiland-alternatievenVerbinding naar een eilandin de NoordzeeBas Coopmann en Peter Kole, Bouwdienst RijkswaterstaatIn het kader van de Strategische Beleidskeuze Toekomst Luchtvaart (SBTL)heeft het kabinet in december 1998 de programmadirectie OntwikkelingNationale Luchthaven (ONL) opdracht gegeven voor een onderzoek naarmogelijke locaties voor de Luchtvaartinfrastructuur. Hierbij werden de moge-lijkheden van zowel Schiphol als een nieuw te bouwen eiland in de Noordzeenader onderzocht. De resultaten van dit onderzoek vormden de basis voor eenzogenaamde Eerste Moment van Afweging (EMA) door het kabinet. Eind 1999moest een besluit worden genomen over de alternatieven en varianten voorverder onderzoek in de m.e.r.-procedure voor een Planologische KernBeslissing (PKB) inzake de ontwikkeling van een nationale luchthaven.De Afdeling Tunnelbouw van de Bouwdienst heeft in het kader van dit onder-zoek de mogelijkheden en kosten van een verbinding met een eiland in deNoordzee op civieltechnische aspecten ge?nventariseerd. De nadruk lag op hetonderkennen van eventuele onoverkomelijke hindernissen.Tabel 1 | Uitgewerkte alternatievenEiland- Logistiek concept Vervoersscenario Benodigdalternatief aantalPersonen Bagage Vracht sporen strokenPers./uur Ton/uur Ton/uur Rail WegBanen naar 1. gesloten verbinding 19500 137 595 3 ?zee Schiphol/ eilandLuchthaven 3. semi-gesloten verbinding vanuit 28500 206 595 2x3 2 x 3naar zee Schiphol en zuidelijk transferium, of (3)4. open verbinding vanuit Schipholen transferium RandstadMultifunctio- open verbinding vanuit transferium 47500 309 1150 2x3 2 x 5neel eiland randstad (5)(*) betreft het aantal benodigde sporen na samenkomst in een knooppunt voor de kust, dus de benodigde capaciteit voorde duin- en zeepassage1 | Zoekgebied voor de verbindingeilandIJmuiden10 - 40 kmHoek van Hollandzoekgebiedcement 2001 170O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eTu n n el b o u wenzijneenzestalbereikbaarheids-concepten gedefinieerd, tevenszijnvoordeverbindingpereiland-alternatief vervoersscenario's ge-definieerd.In tabel 1 staan de nader uitge-werkte ontwerp-alternatieven vande verbinding en bijbehorenderange van benodigde capaciteitenvoor de verbinding beschreven.R a i l t e c h n i e k , a a n s l u i t i n gi n f r a s t r u c t u u r e nk n o o p p u n t e nDe verbinding is vanuit de speci-fieke railtechnische invalshoekbeschouwd op techniek, capaci-teit, de effecten op bestaande rail-infrastructuur en kosten. Tweebasissystemen zijn hierbij be-schouwd: een specifieke `shuttle'eneenge?ntegreerdnormaalopen-baarvervoerssysteem,ofteweleen`open systeem'.Een `open systeem' heeft rail-ver-voerstechnisch gezien de voor-keur. Binnen dit systeem gaat devoorkeur weer uit naar een ont-sluiting via zowel de noordelijkeals zuidelijke Randstad. Dit om-dat de voordelen -minder kerendetreinen op Schiphol, verspreidingvan opstapmogelijkheden, sprei-ding van de investeringen overeen groter gebied, het terugdrin-gen van autoverkeer- hierbij hetmeest tot hun recht komen.Een gesloten verbinding, HSL ofmagneetzweefbaan (randstad-rail),wordt vanwege bovenstaande ar-gumenten niet realistisch geacht.Toch heeft het shuttleconceptvoor het alternatief `banen naarzee' enkele belangrijke voordelenzoals gecontroleerde bagage- enpassagiersstromen, een vrij ont-werp en toegespitst op de speci-fieke functie. Het ruimtebeslagop bestaand Schiphol voor keer-sporen en opstelplaatsen lijktechter een haast onmogelijk tenemen ruimte- en faseringspro-bleem.Binnen de algemene randvoor-waarden van de verbindingsstu-die is een overzicht gemaakt vanmogelijke vervoersconcepten af-gezet tegen de drie alternatievenvoor de luchthaven in zee. Vooralwanneer de ontwikkeling van depassagiersaantallen zich begeeftnaar bovenwaarden uit de ver-voersscenario's kan niet wordenvolstaan met ??n knooppunt. Eendergelijkknooppunt,bijvoorbeeldin de buurt van Warmond ofSchiphol, lijkt zonder bijzondereingrepen en kosten niet realiseer-baar.Gestreefdmoetwordennaarmeerdere knooppunten langs deverschillende hoofdvervoersassen.Zelfs dan zal nog extra aandachtmoeten worden geschonken aande logistiek van in- en uitstappro-cessen. Hierbij speelt vooral deproblematiekvandeaansluitendeinfrastructuur. Aan de hand vaneen globale bepaling van hetruimtebeslag van verschillendeknooppunten blijkt dat de inpas-sing ervan een bijzondere plano-logische uitdaging is.De benodigde aanpassingen omde groeiende stroom van passa-giers aan te kunnen, heeft con-sequenties voor de bestaanderailinfrastructuur. Indien geenrekening wordt gehouden metreeds geplande railontwikkelin-gen moet hiervoor een bedragworden aangehouden dat onge-veer gelijk is aan de kosten van deverbinding zelf.T e c h n i e k v a n d ev e r b i n d i n gAlgemeenDe studie is vanwege de verschil-lende inpassingsmogelijkhedenverdeeld in drie delen: het land-deel, de duinpassage en het zee-deel.Voor de bouwtechniek van de ver-binding bestaat de principekeuzevoor het zeedeel uit een brug ofeen tunnel. Een dam is uit mor-fologisch en ecologisch stand-punt zeer ongewenst en daaromin de studie niet meegenomen.Vanwege veiligheidsredenen ? endaarmee complexe veiligheids-voorzieningen, met name ventila-tie ? wordt een autotunnel langerdan 10 km uitgesloten geacht.Wegverkeer zal voor het zeedeel,in elk geval voor een deel, gebruikmoeten maken van een brugver-binding.LandpassageVoor de landpassage van de ver-binding zijn verschillende uitvoe-ringstechnieken mogelijk, zowelbovengrondse,verdieptealsonder-grondse aanleg zijn per deeltra-ject beschouwd. Bij de landpas-sage worden wat betreft techniekgeen noemenswaardige proble-men verwacht. De verschillendeuitvoeringstechnieken zijn allebeproefd. De keuze van uitvoe-ringstechniek zal worden gedo-mineerd door een afwegingtussen kosten en inpassingspro-blematiek in het dicht bebouwdeRandstadgebied.DuinpassageOm milieutechnische, landschap-pelijke en recreatieve aspecten isvanuit de ecologie een voorkeuruitgesproken om de duinen on-dergronds te passeren. Met hetoog op het ontzien van het duin-gebied is met name gekeken naareen passage van de duinen meteen boortunnel.Dedimensiesvaneenstartschachtvoor de boortunnel worden be-paald door een combinatie van debenodigde diepteligging van deboortunnel om de stabiliteit tewaarborgen en de hoogte van eenkanteldijk om het achterland te-gen overstroming te beschermen.Bij dimensies van de boortunnelvan respectievelijk een diametervan 10 m voor ??n spoor- en eendiameter van 15 m voor tweesporen, bedraagt de lengte van debenodigde bouwkuip circa 800mrespectievelijk 1200 m. Inpassingin en bouwlogistiek rond eenbouwput van deze afmetingen,net achter het duinlandschap zal,hoewel niet onoverkomelijk, eenmogelijk politiek/bestuurlijk pro-bleem opleveren.Een ander milieutechnisch aan-dachtspunt bij de duinkruising iscement 2001 1 71O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eTu n n el b o u wde zoet-zoutscheiding. De schei-ding tussen de zoetwaterbel enhet zoute water mag niet wordenverstoord. Of een ondergrondseuitvoeringsmethode de zoetwa-terbel aantast, is niet eenduidigaan te geven. De zoet-zoutschei-ding is gebaseerd op het onder-linge verschil in het soortelijkgewicht. Na enige verstoring vanhet grondwater zal op een natuur-lijk manier het evenwicht tussenzoet en zout water worden her-steld. De diverse kleilagen die dedrinkwaterreservoir scheiden zijnhierbij een punt van aandacht.Opverschillendeniveauszijnklei-lagen aangetroffen. Deze kunnenproblemen opleveren als ze door-sneden worden indien een poten-tiaalverschil van het grondwaterheerst tussen de twee lagen. Eeneventuele oplossing is het extragrouten, zodat de aansluiting vande boortunnel en de kleilaag vol-doende is, waardoor geen uitwis-seling van grondwater plaatsvindt tussen de twee van elkaargescheiden lagen (figuur 2).ZeepassageDe voordelen van een brug tenopzichte van een tunnel zijnonder meer een kortere bouwtijd,lage kosten, grote flexibiliteit infasering, eenvoudige uitvoeringvan aansluitingen, zowel op hetland als op het eiland en de vei-ligheid. Vooral qua veiligheidheeft een brug in een wegverbin-ding de voorkeur. Dit heeft temaken met extra kosten vanwegegrotere afmetingen, extra voor-zieningen voor ventilatie en vei-ligheid van een tunnel. Tevens isde noodzaak voor twee onafhan-kelijke verbindingen denkbaarindien een tunnel wordt aange-legd, vanwege het grotere risicovan langdurige uitval van de ver-binding door bijvoorbeeld explo-sie of brandgevaar.Voordelen van een tunnel zijnde ongevoeligheid voor weersom-standigheden op de Noordzee,geenvisuele,scheepvaart-enlucht-vaarthinder, alsmede de kleinereimpact op de morfologie van deNoordzeebodem.Uitvoering van een brugverbin-ding van dit soort afmetingen opzee is over de wereld al vaker ver-toond. Hoewel specifieke proble-men van zeecondities vragen omeen snelle bouwtijd en een hogemate van prefabricage op het landom het werken onder zeecondi-ties zo veel mogelijk te beperken,lijken er vanuit de techniek geenonoverkomelijke hindernissenaanwezig.Voor een tunnelverbinding wordtde zinktechniek geprefereerd bo-ven een boortunnel. Argumentenzijn onder meer de lastige uitvoe-ring van benodigde dwarsverbin-dingen, hogere algemene kostenvan een boortunnel, slechtere be-heersbaarheid van de uitvoeringvanwege de lengte van de verbin-ding. Verder is vanwege de lengteen de korte (gewenste) bouwtijd??n of meerdere tusseneilandenof schachten noodzakelijk. Alduswordt het mogelijk om meerderemachines (boren vanaf twee kan-ten) in te zetten.De specifieke zorgpunten van eenzinktunnel van deze afmetingenop zee liggen met name bij desnelle vereiste bouw van de ver-binding. Om het werkvenster vanafzinken van de elementen te ver-groten zal gebruik moeten wor-den gemaakt van speciaal hier-voor vervaardigd afzinkmaterieel.Een industri?le productie van deelementen zal nodig zijn om dehoeveelheidelementenbinnendevereiste bouwtijd te fabriceren.Voor de vervaardiging van de ele-menten zijn drie fabrieken nodigvan het formaat zoals bij hetDeens-Zweedse project ?resundzijn gebruikt.O v e r g a n g s c o n s t r u c t i eBij overgangsconstructies tussende verschillende uitvoeringsme-thode zijn of schachten -uitge-voerd als tijdelijke eilanden- ofpermanentetusseneilandennodig(figuur 3). Voor de benodigdelengte en vorm van deze over-gangsconstructies, zie tabel 2.De technische uitvoering van eenovergangsconstructie in een even-tuele bouwkuip op zee, zonderdaarbij een eiland aan te leggen,is een technisch en (bouw)logis-tiek lastige opgave. Vanwege deinbreuk op de kuststrook van een,eventueel tijdelijk, eiland voor deovergang van een boortunnel opeen afzinktunnel voor de kustmoet hier wel rekening meeworden gehouden (figuur 3-5).Voor de aansluiting op het eilandiszekerbijeenzinktunneleenzeerAansluiting Overgangs- OpmerkingenconstructieBoren ? Boren 200 m Nodig voor de start- en eindschacht en installaties,met pontons voor opslag.Boren ? Zinken 450 m Benodigd om met horizontale boogstralen van 2000 mde zinktunnel op de boortunnel aan te kunnen sluiten(figuur 4).Boren ? Brug 1750 m Totale verticale afstand van 49 m overbruggen metboogstralen van 2000 m; eiland is permanent (figuur 5).Zinken ? Brug 1620 m Totale verticale afstand van 42,5 m overbruggen metboogstralen van 2000 m. Eiland is permanent en vereisteen zeer diepe bouwkuip.3 | Extra groutlaag bij hetdoorsnijden van eenwaterafsluitende klei-laagTabel 2 | Lengten overgangsconstructies bij verschillende aansluitingengroutlaagkleilaagextragroutlaagBoortunnelcement 2001 172O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eTu n n el b o u wdiepe en lange bouwput nodigvanwege de te overbruggen hoog-teverschillen. Dit kan worden op-gelost door het ondergronds aan-leggen van de stations op heteiland.Volume benodigd bouwmateriaalDe materiaalstromen die nood-zakelijk zijn voor de bouw van deverbinding naar een eiland inwelke vorm ook, zal een groteimpact hebben op het bouwvo-lume in Nederland. Voor de ver-binding geldt dat afhankelijkvan de uitvoering ervan jaarlijkstussen 9 en 15% van het Neder-landse bouwvolume aan betonbenodigd zal zijn.Deze omvang geeft aan dat hetbetrekken van de Europese ofmondiale bouwmarkt noodzake-lijk is. Voor een goede beheersingis het noodzakelijk de uitvoeringvan het project qua planning afte spiegelen tegen andere groot-schalige projecten.VeiligheidHet aspect veiligheid speelt in hetbijzonder een rol bij de tunnels.Het is in het algemeen wenselijkdat gewerkt wordt aan een kaderwaarin de veiligheid van het`systeem' wordt beschouwd. Ditkader is momenteel niet beschik-baar. Vastgelegd moet wordenwelke risiconiveau's acceptabelzijn, zowel beschouwd vanuit deindividuele reiziger als de groeps-risico's.Gesteld kan worden dat op voor-handgeenvandetunnelvariantenvanuit veiligheidsoverwegingenals onhaalbaar moet worden be-stempeld. Wel is de algemeneonduidelijkheid over de perceptievan veiligheid een risicofactorvoor de kostenontwikkeling vande verbinding.PlanningVanwege de geringe mogelijkhe-den tot fasering van het project -uitgangspunt is het in ??n keerovergaan van de luchthaven naarhet eiland- is een snelle uitvoe-ringstijd gewenst (bouwrente).Uitgegaan is van een streven omde bouwtijd te beperken tot 5 jaar.De vele oplossingsrichtingen dienog open staan hebben groteeffecten op de uitspraken over dehaalbare bouwtijd. De in beeldgebrachte vergunningstrajectenen de bestuurlijk-juridische pro-cedures geven aan dat met namehet voortraject ongewenst langkan gaan duren. Voordat met destartvandeuitvoeringkanwordenbegonnen is hiervoor minimaaleen periode van acht jaar nodig.Voor de verschillende onderdelenvandeverbindingisgekekennaarmogelijke uitvoeringstijden. Bijde beschouwde varianten waarbijhet eiland op 20 km uit de kust isgesitueerd, leidt dit voor de ver-schillende onderdelen tot bouw-tijden tussen 7 en 10 jaar. Voor-waarde is wel dat parallel aan delandzijde, duinen en zeepassagekan worden gewerkt.4 | Horizontale overgang zinktunnel-boortunnel3 | Koppeling verschillendetechnieken5| Verticale overgang zinktunnel-boortunnelcement 2001 1 73O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eTu n n el b o u wKostenVoor de uitgewerkte ontwerp-alternatieven bedraagt de totalebouwsom 9 miljard voor deminimale variant tot 18 miljardvoor de maximale variant exclu-sief BTW en bouwrente.Risico'sHet is zinvol om reeds in eenvroeg stadium inzicht te krijgenin de risico's van het project.Macro-economisch gezien is hetgeheel een groot risico, de kostenzijn enorm, de economische ef-fecten zijn moeilijk te kwantifi-ceren (rendement van de inves-tering), de groeicijfers voor deluchtvaart zijn sterk afhankelijkvan de grillige economie etcetera.Vanuit de techniek is getrachtlos van bovengenoemde risico'sgrip te krijgen op de belangrijksterisico's en eventuele kansen ver-bonden aan de feitelijke bouw.Hierbij is beschouwd welke effec-ten de risico's meebrengen, of ermogelijkheden zijn de risico's tebeheersen en welke terugvalop-ties aanwezig zijn.De benoemde toprisico's zijn:effecten op de bestaande infrast-ructuur; proceduretijden en on-zekerheden procedures (duin-passage); knooppunten; gewens-te snelle bouwtijd; veiligheid enbetrouwbaarheid.C o n c l u s i e s , a a n b e v e l i n g e ne n n a d e r o n d e r z o e kOm te voorkomen dat te veel voor-sprong wordt genomen op moge-lijke toekomstige ontwikkelingenvan techniek, is in het onderzoekvooral de toepassing van bestaan-de technieken aangewend.Het is zeker niet uit te sluiten dathet toepassen van innovatievetechnieken, inzet van speciaalvervaardigd materieel of combi-naties van technieken (tunnel alsfundering voor een brug) de kos-ten en bouwtijden sterk kunnenbe?nvloeden. Vanuit de techniekzouden, met gedegen onderzoeknaar de technische mogelijkhe-den, oplossingen kunnen wordenaangedragen om de bestuurlijke,financi?le en ecologische zoge-naamde "no-go's" weg te nemen.Hierbij liggen vooral bij de duin-en zeepassage enkele technischeuitdagingen die op dit momentnog onvoldoende concreet zijnbelicht.Voordelandpassagegeldtdat met name de omgevings- eninpassingsproblemen, de logis-tiek en omvang van knooppuntenen de investeringen en inpassingvan extra benodigde landzijdigeinfrastructuur nog veel aandachtvergen. Ook hier kan een zorg-vuldige voorbereiding en investe-ring in studie en ontwikkelingveel knelpunten wegnemen.Verder is een gedegen uitwerkingvan aspecten als procedures envergunningen, een integrale vei-ligheidsvisie en -aanpak en eenzeer zorgvuldige organisatie enafstemming (raakvlakken bij uit-voeringvanalledeeltrajecten)eenrandvoorwaarde om een projectvan deze omvang te doen slagen.De inmiddels in uitvoering zijndegrootschalige infra-projecten inNederland laten zien dat in depraktijk de beschikbare tijd vooreen gedegen uitvoeringsvoorbe-reiding erg krap is. De kans dathierdoor kostenescalaties plaatszullen hebben lijkt niet ondenk-baar. Mocht besloten worden deluchtinfrastructuur kansen te bie-denvooruitbreidingophetniveauvan een nieuwe luchthaven inzee, dan liggen er kansen voorkostenreductie en -beheersing inde sfeer van een gedegen voor-bereiding, ook qua technischeuitvoering. De engineeringsurenvoorafzijnimmerszeergoedkoopin vergelijk met stagnatiekostengedurende uitvoering. sBouwsommen in guldensontwerp-alternatief kostenverbindingbanen naar zee 9 mld.banen naar zee met inpassing in omgeving 11 mld.luchthaven naar zee ontsloten via een brugverbinding 10 mld.luchthaven naar zee ontsloten via een brug- en tunnelverbinding 13 mld.multifunctioneel eiland ontsloten via een brugverbinding 14 mld.multifunctioneel eiland ontsloten via een brug- en tunnelverbinding 18 mld.