Wetenschap 18 april 2000

Nederlanders verrichten in Boston huzarenstuk

„Goed mikken en duwen”

Door K. R. Corver en R. R. Zeeman
Als ze het vertellen, klinkt het zo eenvoudig, maar intussen presteren ze een huzarenstukje. Hollandse Beton Groep (HBG) schuift in Boston, een havenstad aan de Amerikaanse oostkust, een kokervormige tunnel van 24 meter breed, 12 meter hoog en 100 meter lang door bevroren grond, onder een drukbereden spoorlijn. Bevriezen, mikken en doorduwen.

Boston is, zeker voor Amerikaanse begrippen, een oude stad. Het is met zijn bochtige klinkerstraatjes, kerken en andere historische gebouwen ook een mooie stad. Tegelijkertijd is het voor het verkeer een gruwelijke stad. Alsof het gebruikelijke stadsverkeer nog niet druk genoeg is, komen er twee snelwegen, de A93, die Boston met de Canadese grens verbindt en de A90, die van Boston naar Seattle loopt, in het stadscentrum samen. Het gevolg laat zich raden: files.

In de jaren tachtig liep het probleem zozeer uit de hand dat de staat Massachusetts naar een oplossing ging zoeken. „Die was snel gevonden”, zegt Geoff Collins, onderdirecteur van Interbeton Inc., een onderdeel van HBG. „Men besloot de twee bovengrondse snelwegen te vervangen door twee ondergrondse. Tegelijkertijd zou de A90 ondergronds worden doorgetrokken naar het vliegveld van Boston.”

In 1986 zette de regering in Washington, die een vrij hoog percentage van de kosten voor haar rekening neemt, het licht op groen. De verwachting is dat het project, in de volksmond de ”Big Dig” ofwel de grote kuil, in 2004 gereed is. De totale kosten van wat officieel heet het Central Artery/Tunnel Project: 12,2 tot 14 miljard dollar. Collins: „Momenteel is de klus het grootste civieltechnische werk in uitvoering in de Verenigde Staten.”

HBG voert een deel van de operatie uit: de aanleg van ongeveer 240 kilometer aan rijstroken autosnelweg, over een traject van ongeveer 11 kilometer. De helft hiervan komt ondergronds. „Per kilometer komt het neer op 1,2 miljard dollar. Dat is dan het gemiddelde, want alleen al het verkeersplein waar de A93 en de A90 elkaar ondergronds kruisen, kost meer dan een miljard dollar”, aldus de Engelsman Collins in goed verstaanbaar Nederlands.

Verkeer
Het grootste deel van de tunnel, die op 30 meter beneden zeeniveau komt te liggen, is vrij eenvoudig werk. „Dat is een kwestie van een sleuf graven, een deksel erop doen en je hebt een tunnel. Soms moet er een gebouw voor de vlakte omdat dat op de plek staat waar de tunnel moet komen te liggen. Uit historisch oogpunt waardevolle gebouwen blijven natuurlijk staan”, zegt Collins op nuchtere toon.

Wat de situatie in Boston ingewikkeld maakt, is dat het weg- en treinverkeer geen of nagenoeg geen hinder van de werkzaamheden mag ondervinden. „Daarom hebben wij wegomleidingen moeten aanleggen, waarvan de kosten aanzienlijk zijn. We hebben tijdelijke bruggen moeten aanleggen die soms 20 miljoen dollar per stuk kosten. Maar het verkeer beperkt ons ook bij het werk in onze mogelijkheden: veel moet 's nachts, op bepaalde uren overdag of tijdens de weekwisseling gebeuren. Tijdens de spits kun je niets doen”, legt ingenieur Michael van den Hoonaard uit, die betrokken is bij de aanleg van de viaducten.

Halverwege de ochtend zet een aantal agenten het verkeer af. Een grote hijskraan verlaat het bouwterrein, rijdt een stuk de weg af en rolt een ander bouwterrein op. „Hier is een week geleden toestemming voor gevraagd. Je ziet dus dat planning heel belangrijk is. In de spits had je hier nooit toestemming voor gekregen”, zegt Van den Hoonaard.

Bevriezen
De meeste zorgen geeft het treinverkeer. „De tunnels gaan onder sporen door, waarover vierhonderd treinen per dag rijden, die geen enkele vertraging mogen ondervinden. Dat staat allemaal in het contract”, aldus onderdirecteur Collins. Boren van de tunnels is uitgesloten. Het traject is te kort en de ruimte is krap in verband met de start- en ontvangstschachten die nodig zijn.

Het ontwerp van de opdrachtgever voorzag in grondverbetering door middel van grouten en de gelijktijdige aanleg van een tunnel. „Met grouten pomp je een mengsel van water en cement de grond in, zodat de grond hard wordt. Hier in Boston ging dat niet, omdat de bodem niet goed is. Op 30 meter heb je een vrij harde steenlaag, maar daar bovenop ligt klei en puin. Er zitten oude stadsmuren in de grond. Daardoor kun je niet grouten. Je weet niet precies waar alles heenloopt”, verklaart Peter van Dijk, projectleider van het tunnelgedeelte.

Hollandse Beton Groep bedacht een alternatief: de grond, inclusief het puin en de muurresten, bevriezen. Van Dijk: „Dan heb je een stevige massa waar je met een gerust hart doorheen kunt graven.”

De techniek bestaat al honderd jaar, maar is nog nooit ergens in de wereld op zo'n grote schaal uitgevoerd. „Je kunt gerust van een technisch hoogstandje spreken”, zegt Collins met gepaste trots. „Wij moeten ervoor op onze tenen lopen.”

Van Dijk: „Het vriezen gebeurt met een gigantische koelkast die pekelwater kan koelen tot min 30 graden Celsius. De pekel wordt rondgepompt in verticale dubbelwandige pijpen en verbindingsslangen tussen de pijpen. In totaal zijn 1700 pijpen 15 meter diep in de grond geboord, waarvan duizend in de spoorlijn, tussen negen uur 's avonds en vijf uur 's ochtends. De onderlinge afstand tussen de pijpen is 2,1 of 2,4 meter. Het bevriezen van de grond voor een tunnel duurt ongeveer drie maanden.”

De grond heeft dan een temperatuur van ongeveer min 15 graden. Volgens Van Dijk is de grond bij 0 graden vast en loopt er al geen water meer door. „Met iedere extra graad onder 0 wordt de grond sterker. Het wordt dan langzamerhand zo hard als beton. Alleen met een sloophamer kom je er dan doorheen.”

„Vervolgens bouwen we een tunnel in een bouwput. Dat doen we op de vloer, de zogenaamde lanceerbaan. Daarna graven we een meter van de bevroren aarde weg en schuiven we de tunneldoos van 24 meter breed, 12 meter hoog en 100 meter lang 1 meter naar voren. Om ervoor te zorgen dat de tunnel, waarvan de wanden 1,80 meter en het dak en de vloer 2 meter dik zijn, niet zijwaarts afdwaalt, zijn muurtjes gemaakt. De tunnel zit als het ware klem tussen twee muren en kan zodoende alleen recht vooruit.”

De tunnel met een gewicht van 50.000 ton wordt naar voren gedrukt met zware hydraulische vijzels. Uit de mond van Van Dijk klinkt het allemaal eenvoudig: „De bouwput heeft een sterke achterkant. Tegen die achterwand plaats je vijzels die het tunnelelement voortduwen. Om ervoor te zorgen dat de wrijving tijdens het schuiven langs de bodem en het dak laag wordt gehouden, zijn tweeduizend staalkabels aangebracht met een diameter van 21 millimeter. De zijkanten worden ingesmeerd met een mengsel van gel, vermiculiet en glycol (antivries). In een halfuur tijd hebben we de kist van 50.000 ton 1 meter naar voren geschoven. Als je erbij staat, zie je het echt bewegen.”

Van Dijk noemt het vriezen een veilige methode. „Omdat alles bevroren is, kan het eigenlijk niet misgaan. Je graaft steeds maar 1 meter voor je uit. Daarna goed mikken en het element doorduwen. Simpel.”

Zie ook:
Kosten voor ”Big Dig” lopen uit de hand