Jetgroutwand-bouwkuip voor nooduitgangen metrostation Stadhuis Rotterdam

Geschreven door Civiele Techniek in nummer 7 2019
20 sep 2019

Nooduitgangen metrostation Stadhuis

Figuur 1: Situatie na het ontgraven en het aanbrengen van de GEWI-ankerpalen en het onderwater- beton.

Door de groeiende reizigersstroom en strengere regelgeving zijn bij de Rotterdamse metrostations extra nooduitgangen nodig, zo ook bij metrostation Stadhuis midden op de Coolsingel in hartje Rotterdam. Om de bijna tien meter diepe bouwkuipen aan weerszijden van de in bedrijf zijnde metro mogelijk te maken, zijn bouwkuipen bestaande uit jetgroutwanden toegepast. De ondergrond rond metrostation Coolsingel herbergt veel harde en zachte obstakels, waardoor het maken van de extra nooduitgangen een gestructureerde aanpak vraagt. De jetgrouttechniek is voldoende flexibel en robuust gebleken om hier een passende en betrouwbare oplossing te bieden.

De Coolsingel in Rotterdam wordt heringericht tot een stadsboulevard met een grootstedelijke grandeur. De werkzaamheden aan metrostation Stadhuis maken hier onderdeel van uit. Geen nieuwbouw, maar een duurzame oplossing, waardoor de tunnel en daarmee de metro een volgende levensfase ingaan. De Coolsingel in Rotterdam wordt heringericht tot een stadsboulevard met een grootstedelijke grandeur. De werkzaamheden aan metrostation Stadhuis maken hier onderdeel van uit. Geen nieuwbouw, maar een duurzame  oplossing, waardoor de tunnel en daarmee de metro een volgende levensfase ingaan.

Door de groeiende reizigersstroom en strengere regelgeving zijn extra nooduitgangen nodig. Op meerdere stations van het Rotterdamse metronet zijn reeds extra nooduitgangen gerealiseerd, zoals Dijkzigt en Coolhaven. Echter, de bouwlocatie op de Coolsingel is in meerdere opzichten bijzonder te noemen. Deze is namelijk niet alleen beperkt van omvang, maar bevindt zich ook nog in een gevoelig gebied: direct grenzend aan het op houten palen gebouwde rijksmonumentale bestuurscentrum van de stad, met in de ondergrond meerdere harde en zachte obstakels. Een dergelijke bijzondere locatie en omstan­ digheden vraagt om niet-alledaagse oplossingen.

Nooduitgangen

De nieuwe nooduitgangen zijn aan weerszijden  van de metrotunnel gepositioneerd en sluiten op perronniveau aan tegen de wandzijde van de bestaande metrotunnel. Via een trapopgang loopt de nooduitgang verder op bestaand tunnel-dakniveau en wordt aangesloten tegen de bestaande stationshal. De gehele nooduitgang bevindt zich onder maaiveld. De maximale ontgraving is NAP -9,5 meter. De nooduitgangen zijn in een natte bouwkuip gerealiseerd met jetgroutwanden (figuur 1). De wand wordt op twee niveaus ondersteund, namelijk op NAP -9,0 meter door een onderwaterbetonvloer en op NAP door een tijdelijk bouwstempel. Deze grote over­spanning heeft als belangrijk voordeel dat de definitieve betonwanden zonder voegen kunnen worden gestort.

Jetgroutwanden

De keuze voor jetgroutwanden is gemaakt op basis van een trade-off analyse. In deze analyse zijn tevens een stalen  damwand  (drukken), boorpalenwand en vries­ wand afgewogen. Bij de afwegingen is ook input betrokken van diverse specialisten op het gebied van ontwerp en uitvoering. jetgrouting is voor een deel ook succesvol toegepast bij het realiseren van de nooduitgangen van metrostation Dijkzigt. Een aantal  karakte­ ristieken  van de jetgroutwand zijn doorslaggevend geweest bij de keuze voor deze wijze van uitvoering; jetgrouting is trillingsvrij, de kolommen zullen tot de vereiste diepte kunnen worden aangebracht en indien hier onverhoopt toch problemen zijn, kan de locatie van een jetgroutkolom  (binnen marges) worden aangepast. Waterdichtheid van jetgrouting is een belangrijk aandachtspunt, mede wanneer harde obstakels in de ondergrond te verwachten zijn. De bouwkuipwand is voornamelijk in de oorspronkelijk Rotterdamse grondslag uitgevoerd, dus in de klei- en veengrond, zodat bij onvolkomenheden in de wand geen groot debiet te verwachten is. Rond de bestaande metrotunnel is wel sprake van een zandschil. In het bouwproces heeft dit deel dus specifieke aandacht gekregen door duik­ inspecties in de nat ontgraven bouwkuip. De jetgrout­ wand is na ontgraving uitgebreid geïnspecteerd op onvolkomenheden. Voorafgaand het droogzetten zijn de kuipen ook getest door een beperkt grondwaterstands­ verschil op te leggen en de reactie van de grondwater­ stand  buiten de kuip te controleren. Hierbij is op één locatie een lekkage geconstateerd bij de aansluiting jetgroutwand -tunnel - onderwaterbeton. Na reparatie zijn beide kuipen succesvol drooggezet.

Op en onder een historische locatie als de Coolsingel zijn er veel facetten  waar rekening mee moet worden gehouden. De volgende elementen zijn met name van belang geweest in het ontwerp en tijdens de uitvoering.

Nooduitgangen metrostation Stadhuis

Figuur 2: Metselwerk kademuur opgenomen in de jetgroutwand.

Kademuur voormalige Coolvest

In het begin van de 20e eeuw was in de Coolsingel een brede gracht aanwezig, de Coolvest, begrensd  door metselwerk en op palen gefundeerde kademuren. Het toeval wil dat beide nooduitgangen gebouwd moesten worden op de locatie van de oude kademuren. Over de afmetingen  en diepte van de kademuren is in de archieven nauwelijks informatie beschikbaar. Met behulp van voorboren, voorprikken en proefontgravingen is getracht zoveel mogelijk van de obstakels op te sporen  en in kaart te brengen. Deze onderzoeken hebben aange­ geven dat aan de Stadhuiszijde geen kademuur  meer aanwezig was, maar aan de westzijde  hoogstwaar­ schijnlijk wel. Aan deze zijde is de bouwkuip ook vergroot om het slopen van de kademuur binnen de bouwkuip te kunnen laten plaatsvinden. Tijdens de uitvoering is gebleken dat juist aan de stadhuiszijde de kademuur  nog wel in de ondergrond zat en aan de andere zijde niet. Figuur 2 laat zien dat de kademuur  volledig is opgenomen in de jetgroutwand.

Ontlastplaat en vloeileiding

Om excessieve zakking van de Coolsingel te voorkomen als gevolg van het dempen van de Coolvest is 100 jaar geleden een ontlastvloer gebouwd. De ontlastplaat bestaat uit een betonvloer gefundeerd  op houten palen. Op de ontlastplaat is ook een vloeileiding aanwezig die nog altijd de waterstand onder de Coolsingel reguleert. Tijdens de bouw van de nooduitgangen moet dus rekening gehouden worden met houten palen en moet de functie van de vloeileiding worden gehandhaafd.

Metrotunnel

De metro is aangelegd binnen een gestempelde bouw­ kuip, waarbinnen prefab tunnelelementen zijn afgezon­ ken op zogenaamde  opperspalen. Dit betekent dat er geen constructieve verbinding tussen de tunnel en de palen is, de tunnelligt 'los' op de palen. Andere kenmerken en gevolgen van deze bouwwijze zijn: mogelijk zijn delen van de damwand  achtergebleven, de ruimte tussen damwand en tunnel is gevuld met zand en mogelijk met puin of bouwafval (zie figuur 3), de ruimte onder de afgezonken tunnel is beperkt  tot niet aangevuld, zodat daar een watervoerende spleet aanwezig zal zijn. Deze spleet vormt een risico voor het ongecontroleerd weglopen van het jetgroutmengsel onder de tunnel. Om dit te voorkomen zijn afschermende damwanden geplaatst, ter plaatse van de aansluiting jetgroutwand - metrotunnel.

Nooduitgangen metrostation Stadhuis

Jetgrouting

Het volledig met jetgroutkolommen uitvoeren van een binnenstedelijke bouwkuip in slappe grond is uniek voor Nederland. De bouwkuipwand is opgebouwd uit jetgrout­ kolommen met een diameter van 1m, waarbij de primaire kolommen een lengte hebben van 17,5 men voorzien van een stalen profiel HE400A (5355). De secundaire kolommen zijn ongewapend en hebben een lengte van 12,5m. Het ontwerp van de jetgroutwand is uitgevoerd  conform het 'Handboek Soil Mix-wanden'.

Het inbrengen van de stalen profielen in de nog natte jetgroutkolom  is een kritisch onderdeel  van het maken van de wand (figuur 4). Dit moet relatief snel gebeuren  na uitvoering van de kolom, omdat het jetgroutmateriaal anders te veel opstijft en het profiel niet zakt. Ook puin en andere grove delen kunnen het inbrengen  belemmeren. Om dit risico te beheersen zijn, door specialistisch aannemer Keiler, op het HE400A-profiel injectiebuizen gemonteerd, zodat tijdens het inbrengen verse grout als smeermiddel kan worden toegevoegd. Op deze wijze zijn alle profielen succesvol in de kolommen aangebracht.

Monitoring

De omgeving en met name de metrotunnel en het Stadhuis, zijn tijdens de uitvoering van de kolommen en het ontgraven van de bouwkuip uitgebreid gemonitord. In het ontwerpstadium is de mogelijke vervorming van de metrotunnel als gevolg van de druk tijdens het grout­ proces bepaald op maximaal 1à 2 mm. Tijdens de uitvoering zijn metingen in de tunnel verricht, waaruit is gebleken dat geen effect van het jetgroutproces op de metrobuis is gemeten. Ook de ontgraving van de bouw­ kuip, waarbij voldoende bovenbelasting op de tunnel moest worden gehouden om opdrijven te voorkomen, heeft geen meetbare invloed op de tunnelbuis gehad.

De ondergrond rond metrostation Coolsingel herbergt veel historie waardoor het maken van de extra  nood­ uitgangen een gestructureerde aanpak vraagt  met niet-alledaagse technieken. De jetgrouttechniek is voldoende flexibel en robuust gebleken om hier een passende en betrouwbare oplossing te bieden. Bouwen is echter alleen succesvol bij een goede samenwerki ng tussen de partijen. Het succes van dit project wordt, naast techniek, vooral gekenmerkt door een groot onderling vertrouwen en actieve ken nisdeling van de betrokken partijen

Nooduitgangen metrostation Stadhuis

Figuur 4: Het inbrengen van het stalen profielin de jetgroutkolom.