Eerste versie Werkwijzer monitoring zinktunnels gereed

Voor het monitoren van deformaties van afgezonken tunnels heeft het COB een standaard monitoringaanpak ontwikkeld. Een van de doelen is het gestructureerd verzamelen van data om door PhD’ers en PDEng’ers te laten analyseren. Dat moet leiden tot beter inzicht in het gedrag van afgezonken tunnels, zodat in de toekomst de restlevensduur van deze tunnels en de scope van renovaties beter is te voorspellen. Brenda Berkhout van het COB vertelt.

“Vrijwel alle zinktunnels verzakken en vervormen gedurende hun levensduur. Dat is niet logisch. Deze tunnels worden namelijk zo ontworpen dat de constructie in de zinksleuf in balans is en nauwelijks of geen neerwaartse kracht uitoefent. Toch zien we verticale bewegingen. Waarom die optreden, weten we eigenlijk niet. Ook weten we niet goed wanneer vervormingen te groot worden en welke invloed ze hebben op de restlevensduur van tunnels.

Om meer inzicht te krijgen in de vervormingen van afgezonken tunnels en het gedrag van zink- en mootvoegen, zijn betrouwbare meetgegevens nodig. Tot nu toe hebben we die niet. Bij de meeste tunnels worden de zinkvoegen gemiddeld een keer per jaar ingemeten. Dat gebeurt niet op een vast moment, waardoor de metingen gevoelig zijn voor allerlei variaties, zoals de actuele temperatuur en getijdenwerking. Daarom hebben we samen met diverse betrokkenen besloten om een meer uniforme monitoringsaanpak te ontwikkelen en die toe te passen bij verschillende tunnels van Rijkswaterstaat en ProRail.”

“In eerste instantie richtten we ons op tunnelbeheerders en waren we aan het bedenken wat een beheerder allemaal moet meten om goed inzicht te krijgen in de staat van zijn tunnels. Onze scope veranderde echter vrij snel. Er is grote behoefte aan fundamenteel inzicht in wat er gebeurt en duidelijkheid over de achterliggende mechanismen die ervoor zorgen dat de tunnels vervormen. Hoe groot zijn temperatuureffecten in tunnelmoten? Welke invloed heeft de verkeersbelasting? En waarom vervormt het ene deel van een tunnel meer dan het andere?

Voor het beantwoorden van dit soort vragen is monitoring alleen niet voldoende. Daarvoor moeten meetgegevens ook grondig worden geanalyseerd en bestudeerd door onderzoekers. Daarom hebben we onze monitoringplannen gekoppeld aan het wetenschappelijke onderzoeksprogramma Future proof tunnels. Binnen dit programma gaan PhD-, PDEng- en MSc-studenten het gedrag van bestaande tunnels bestuderen. De komende jaren richten zij zich vooral op de deformaties bij zinktunnels en het gedrag van zink- en mootvoegen.”

Parameters

“In de werkwijzer hebben we vastgelegd welke parameters in eerste instantie nodig zijn om betrouwbare uitspraken te kunnen doen over ongewenste vervormingen van zinktunnels. Daarbij gaat het om drie categorieën parameters. De eerste categorie betreft deformatiemetingen. Denk aan gegevens over horizontale en verticale vervormingen van de tunnel, de grootte van de voegopeningen en voegrotaties, en de doorbuiging van het dak. Daarnaast is relevante schade-informatie nodig, zoals gegevens over scheurvorming, lekkage, corrosie en schade aan het beton bij onder andere kraagconstructies en tandverbindingen. De derde categorie omvat omgevingsparameters. Daarbij gaat het bijvoorbeeld om gegevens over temperatuur, pompdebieten, neerslag, waterstanden en stijghoogtes, en bijvoorbeeld gegevens over de dikte van de beschermende laag op het dak van de tunnel.

Het plan is om bij drie tunnels van Rijkswaterstaat, die onderdeel zijn van het Programma Tunnelrenovaties Zuid-Holland (PTZ), en twee spoortunnels van ProRail te gaan monitoren volgens de werkwijzer. De verzamelde data stellen we beschikbaar aan onderzoekers van het programma Future proof tunnels. Aan de hand van deze data en andere informatie gaan zij proberen om de kennis te vergroten over het gedrag van afzinktunnels en de mechanismen die zorgen voor vervormingen. Hun kennis willen wij vervolgens weer gebruiken om de monitoringaanpak verder te verbeteren.”

Veel belangstelling

Volgens Berkhout is er al veel belangstelling voor de werkwijzer: “De conceptversie hebben we begin juni verspreid onder circa tachtig participanten van het COB. Een groot aantal van hen heeft commentaar gegeven op deze versie. Ook Rijkswaterstaat en ProRail zijn enthousiast en willen graag meewerken om beter zicht te krijgen op hun civieltechnische renovatieopgave. Het begint ook bij aannemers te leven.

De werkwijzer wordt ook internationaal besproken. “Op 6 september 2022 hebben we met de Deense overheid een workshop georganiseerd waarin we de visie van het COB vergeleken met hun plannen om bij de Fehmarnbelttunnel al gedurende de bouw te gaan monitoren en om te onderzoeken hoe de metingen tijdens de bouw kunnen worden gekoppeld aan de monitoring in de exploitatiefase. De plannen van de Denen om al tijdens de bouw te gaan monitoren zijn aantrekkelijk voor ons. Wij zijn tot nu toe vooral gericht op bestaande tunnels die binnenkort moeten worden gerenoveerd. Om goed te begrijpen waarom vervormingen optreden, zijn gegevens uit de bouwfase echter onmisbaar. Bij bestaande, oudere tunnels ontbreekt die informatie vaak. Het zou mooi zijn als we via de Denen meer inzicht krijgen in de relatie tussen de bouw- en de exploitatiefase.”

Vervolgplannen

Berkhout gaat ervan uit dat er de komende jaren nieuwe versies van de monitoringwerkwijzer zullen komen: “Bij beheerders staat assetmanagement hoog op de agenda en iedereen zoekt naar manieren om tot voorspelbaar onderhoud te komen. Monitoring is daarvoor cruciaal. Door slim te monitoren, kun je niet alleen het falen van constructies en installaties tijdig zien aankomen, maar ook vaststellen dat bepaalde degradatieprocessen géén risico vormen. ProRail heeft al aangegeven behoefte te hebben aan een werkwijzer voor de monitoring van boortunnels en ik heb ook al signalen gekregen dat partijen graag monitoringaanpakken willen om de degradatie van beton, de klemverbindingen van zinkvoegen en de aantasting van rubberen onderdelen goed in beeld te krijgen. We kunnen dus nog een hele tijd vooruit!”