de geschikte oplossing is.

Transcriptie

1 Asfalt in tunnels Evert de Jong; VBW-Asfalt Aan de verharding in tunnels worden in principe dezelfde eisen gesteld als aan een gewone verharding. Sommige eisen zijn echter net even zwaarder of vragen vanwege de tunnelconstructie wat extra aandacht. Aan de veiligheid bij brand wordt in tunnels veel aandacht besteed. Ook de verharding wordt op de effecten bij brand getoetst. EAPA heeft de aspecten die van belang zijn bij de verharding in tunnels geanalyseerd waaruit blijkt dat asfalt de geschikte oplossing is. Verhardingsontwerp Het ontwerp van een asfaltverharding in tunnels wordt bepaald door het type tunnel (afgezonken, geboord) de ontwerp levensduur de verwachte verkeersbelasting lokaal beschikbare materialen temperatuur in de tunnel etc. Sommige landen hebben specifieke normen voor het ontwerp, bijvoorbeeld Oostenrijk met de RVS , om de laagdikte vast te stellen. Afhankelijk van de verkeersbelasting ligt de dikte tussen 140 en 210 mm. De ongebonden fundering van 0,3 m kan bij een ondergrond van beton gereduceerd worden tot 0,2 m. Regelgeving De Europese Commissie heeft voor tunnels in het trans-europese wegennet minimale veiligheidseisen vastgesteld. De uitgebreide maatregelen bevatten tal van eisen waaronder de geometrie en inrichting van de tunnels. Eén van de essentiële eisen uit de Construction Products Directive, de Nederlandse Richtlijn Bouwproducten, is de veiligheid bij brand. Deze, ook voor tunnels geldende, richtlijn schrijft voor dat constructies zo moeten worden ontworpen en gebouwd dat bij brand: De draagkracht van de constructie gedurende een vastgestelde periode verzekerd is. De rookontwikkeling en rookverspreiding beperkt blijven. De verspreiding van de brand naar naastliggende constructies beperkt blijft. Brand Na een aantal grote rampen met tunnelbranden is brand één van de belangrijkste aandachtspunten bij het ontwerp van tunnels geworden. Daarin is ook de keuze en het ontwerp van de verharding een factor van betekenis. Asfaltdikte in tunnels volgens de Oostenrijkse norm RVS Asfalt nr. 1, augustus 2008

2 Proeven De hiervoor genoemde aspecten heeft de CEN/TC Fire safety in buildings uitgewerkt in de EN Bij uitwerking van normen op basis van de CPD moet verwezen worden naar de klassen uit deze norm. Ook de Europese normen voor asfalt, de EN 13108, verwijzen naar deze brandnorm. In de paragraaf Weerstand tegen brand staat dat als de producent bij zijn verklaring over de weerstand tegen brand, dit volgens de methoden uit de EN heeft vastgesteld. Wislostrada Tunnel, Polen De EN maakt een onderscheidt tussen vloeren en andere constructie - onderdelen. Vloeren worden beschreven als: bovenste lagen van een vloer, inclusief elke oppervlakafwerking met of zonder een aangebrachte rug en met elke aangebrachte onderlaag, tussenlaag en hechtlaag. De asfaltverharding in een tunnel voldoet volledig aan deze beschrijving en maakt deel uit van de categorie vloeren, met de daaraan verbonden eisen en uit te voeren testmethoden. Eén van de gevolgen is dat in de CE-markering voor asfalt toegepast in tunnels de klasse van gedrag bij brand opgenomen moet worden. Voldoende vluchtmogelijkheden zijn. De veiligheid van reddingsploegen is betrokken. De draagkracht van de tunnelconstructie moet zo groot zijn dat ook bij lokaal bezwijken de naastliggende delen voldoende weerstand tegen vuur houden. Dit is niet direct gerelateerd aan de verharding alhoewel indirect de ontwikkeling en verspreiding van brand van de verharding invloed kan hebben op de constructie. Testresultaten In diverse landen zijn diverse soorten asfalt onderzocht. Uit de resultaten volgen de conclusies dat: Afhankelijk van de samenstelling valt asfalt in de klasse Bfl of beter (A2fl, A1fl). Dit betekent dat een asfaltverharding niet leidt tot brandoverslag en geen (of zeer beperkte) bijdrage aan de brand levert. Daarnaast toonden alle proeven dat er geen meetbare hoeveelheid rook 16 Asfalt nr. 1, augustus 2008

3 Ljubno Tunnel, Slovenië Portada Tunnel, Spanje ontstond. Alle studies wijzen uit dat een asfaltverharding niet of zeer slecht brand en geen bijdrage levert aan de omvang van de brand. De bijdrage aan de ontwikkeling van hitte en de vuurlast is onbetekenend, zeker bij een autobrand. Deze resultaten zijn ook vanuit de theorie te verklaren. Asfalt is een mengsel van mineraal aggregaat en circa 5 % bitumen. Bitumen is de enige brandbare factor. Zodra het bitumen aan het oppervlak is verbrand, is het nauwelijks mogelijk dat bitumen in het Klassen van materiaalgedrag bij brand volgens EN Dfl : Hoge bijdrage aan brand (goed brandbaar) Cfl : Grote bijdrage aan brand (brandbaar) Bfl : Erg beperkte bijdrage aan brand (heel moeilijk brandbaar) A2fl : Nauwelijks bijdrage aan brand (praktisch niet brandbaar A1fl : Geen enkele bijdrage aan braqnd (onbrandbaar S1 S2 : De totale rookontwikkeling is beperkt : gemiddelde rookproductie Eisen aan het wegoppervlak De eisen aan verhardingen in tunnels zijn vergelijkbaar met de algemene eisen aan een wegoppervlak: Veilig Comfortabel Duurzaam (ook in relatie tot energie) Kostenefficiënt De uitwerking van deze eisen leiden tot een aantal functionele eisen aan het wegoppervlak waarvan de belangrijkste hieronder zijn toegelicht. Dartford Tunnel, Goot-Brittannië Stroefheid Stof blijft in tunnels hangen en ligt als en soort polijstpoeder op de weg. Daardoor wordt het wegoppervlak zwaarder aangesproken op polijsting. Zeker bij langere tunnels. De PSV waarde van de steenslag moet daarom hoog zijn. Desondanks zal na verloop van tijd de stroefheid achteruit gaan. Als na vele jaren de stroefheid te laag wordt dan is vervanging van de deklaag volgens traditionele methoden snel te realiseren. Veiligheid bij het gebruik en ongelukken Na de branden in de lange tunnels in de Alpen tussen 1999 en 2005 zijn verschillende onderzoeken naar de veiligheid bij brand in tunnels gerapporteerd. Gelijkertijd startte er een discussie over het gebruik van cementbeton en asfaltbeton. De PIARC Commissie C5 Road Tunnels Committee sloot deze discussie met de conclusie: Uit alle onderzoeken blijkt duidelijk dat het verhardingsmateriaal asfalt geen bijdrage levert aan de omvang van de brand (noch hitte noch vuurlast) bij een tunnelbrand. Dit mengsel kan ontbranden: dat zou door de poriën moeten plaatsvinden. Er kan gewoon onvoldoende zuurstof bijkomen. Dit betekent dat dicht asfalt zonder enige restrictie in tunnels kan worden toegepast. Vanwege het open, doorlaatbare karakter van ZOAB wordt dit afgeraden. Bij een ongeluk met ontvlambare vloeistoffen kunnen deze zich over een groter oppervlak verspreiden met het daaraan verbonden risico van branduitbreiding. 17 Asfalt nr. 1, augustus 2008

4 Tyne Tunnel, Goot-Brittannië is al helemaal correct in de beginfase waar de (zelf) evacuatie moet plaats - vinden. Zichtbaarheid Spat- en stuifwater is over het algemeen in tunnels geen probleem omdat er, ook bij het inrijden, nauwelijks water op de verharding blijft liggen. Licht reflectie en contrast spelen daarentegen een belangrijke rol. Een helder witte belijning, eventueel geel, op een zwart oppervlak bieden de weggebruiker een hoog contrast waardoor het alignement voor de weggebruiker goed zichtbaar is. Om de kosten van verlichting te drukken kan een lichtgekleurde steenslag worden toegepast. Zij het dat bij deze keuze een concessie aan het contrast wordt gedaan en ook rekening moet worden gehouden met een mogelijk lagere PSV-waarde waardoor eerder over moet worden gegaan op vervanging van de deklaag. Dwars- en langsvlakheid De langs- en dwarsvlakheid van asfalt is ook in tunnels volledig te beheersen. Alleen de voegovergangen vragen bijzondere aandacht. Voegovergangen komen veel voor omdat instromend water moet worden afgevoerd en er soms constructieve overgangen moeten worden overbrugd. Geluidarm Verkeersgeluid is in een tunnel van groot belang. Het FEHRL rapport SIL- VIA (Sustainable Road Surfaces for Traffic Noise Control) van 2006 beschouwt asfalt als het materiaal bij uitstek om het geluidniveau voor de tunnel gebruikers en de omgeving bij de in- en uitgangen te minimaliseren. Daarbij hebben de dichte mengsels (waaronder sma en geluidarme dunne deklagen) vanwege de brandaspecten de voorkeur. Minimaal onderhoud Onderhoud aan tunnels vereist dat de tunnel moeten worden afgesloten waardoor er bijna altijd grote hinder voor het verkeer optreedt. Afsluitingen moeten daarom tot een minimum beperkt blijven. Dus onderhoud moet tot een minimum beperkt blijven. Vervanging van een deklaag vereist slechts de tijd die nodig is voor de uitvoering. Bijna direct na aanleg van de nieuwe laag asfalt kan de tunnel weer voor het verkeer worden opengesteld. Lange levensduur De stabiele ondergrond maakt dat er geen vervormingen in de constructie optreden. En vanwege het ontbreken van uv licht is de veroudering van bitumen beperkt. Incidenten en calamiteiten waardoor lokale reparaties nodig zijn blijven per definitie beperkt en mocht het toch nodig zijn dan is direct na de reparatie de tunnel weer voor het verkeer beschikbaar. Normaal zal de levensduur van een asfaltverharding in tunnels bepaald worden door de ontwikkeling van de stroefheid. Vervanging van de deklaag vindt snel plaats en het vrijkomende materiaal is direct inzetbaar voor nieuw asfalt. De invloed op het milieu is daarom beperkt. Uitvoering Werken in een tunnel vraagt bijzondere aandacht voor veiligheid en arbo. Bij het aanbrengen van een asfaltverharding moeten de gassen van het materieel worden afgevoerd en de temperatuur mag niet te hoog oplopen. Alhoewel de uitlaatgassen van het verkeer de luchtkwaliteit meer beïnvloeden dan het werkverkeer zou het ventilatiesysteem voldoende moeten zijn. Toch is de inzet van extra ventilatoren niet altijd te voorkomen. 18 Asfalt nr. 1, augustus 2008

5 Tunnels in Nederland Het aantal tunnels in Nederland is ondanks of juist door - het vlakke karakter redelijk groot. En dit aantal is nog steeds groeiend. De constructie van de verharding in tunnels in het hoofdwegennet heeft een ontwikkeling doorgemaakt. De afgezonken tunnels hebben een vlakke onderzijde en elke moot vormt een naad waar een voegovergang noodzakelijk is. In het verleden ging men er van uit dat een uitvullaag met daarop een enkelvoudige deklaag voldoende was. Deze minimale constructie voldoet echter niet en bij het ontwerp de bepaling van de bruto hoogte in de tunnel moet met een grotere verhardingsdikte rekening worden gehouden. Beschouwing Binnen de asfaltwegenbouw is één van de belangrijke overwegingen altijd het voorspelbare karakter van de constructie. De ontwikkeling van de kwaliteit is direct zichtbaar en onderhoud is lang van te voren aan te geven. Ondanks de op elk project weer andere geldende omstandigheden is de basis van de constructie en uitvoering redelijk standaard. Tunnels zijn altijd bijzondere projecten. En de eisen aan de functionaliteit en veiligheid zijn hoog. De Europese asfaltindustrie heeft daarom ruim de tijd genomen om alle mogelijke aspecten die bij de aanleg en gebruik van asfaltverhardingen in tunnels van belang zijn te onderzoeken. De onderstaande conclusies worden breed gedragen en vereenvoudigen de keuzes voor ontwerpers. Doorsnede Calandtunnel (2003) In de geboorde tunnels moet bij de bepaling van de diameter rekening eveneens rekening worden gehouden met een voldoende dikke verharding. Daarbij zijn de randen van de constructie maatgevend. Conclusies Asfaltverhardingen in tunnels zijn veilig bij brand, hebben een lange levensduur en zijn eenvoudig te onderhouden. De hoge stroefheid, de hoge geluidreductie, het egale wegbeeld en lage kosten (aanleg en beheer) maken dat asfalt tot de beste keus. Brandproeven BeneluxTunnel Doorsnede Westerscheldetunnel (2003). Voor de funderingslagen is 75 mm STAB 0/22 (AC 16 base) en 55 mm OAB 0/22 VK4 (AC 22 bind) verwerkt op een fundering van hoogovenslakken. Voor de toplaag is gekozen voor 40 mm SMA 0/11 type 1 (SMA NL 11 A). De huidige verhardingsopbouw bestaat uit: Deklaag van dicht asfaltbeton (AC 11 of 8 surf D5) met een maximale holle ruimte van maximaal 4 % op een 30 mm dikke laag ZOAB 0/11 of 50 mm ZOAB 0/16. De keuze voor een onderlaag van ZOAB is om eventueel binnenkomend water af te voeren. Vanwege het vochtige milieu ligt een gemodificeerd bindmiddel voor de hand. De deklaag met het lage percentage holle ruimte is vloeistofdicht. Om het risico van branduitbreiding bij een ongeval met brandbare vloeistoffen te voorkomen is ZOAB niet toegestaan als deklaag. In de Westerscheldetunnel heeft de extra aandacht aan brandgevaar er toe geleid om de weg onder een helling aan te brengen. Eventuele lekkende vloeistoffen komen in goten langs de weg die de mogelijk brandgevaarlijke vloeistoffen afvoeren naar explosiebestendige tanks onder de tunnel. Dit artikel is gebaseerd op het rapport Asphalt pavements in tunnels van EAPA. Belangstellenden kunnen dit rapport bij VBW-Asfalt opvragen. 19 Asfalt nr. 1, augustus 2008