Monstermachines verenigen Europa

De bouw van ’s werelds langste afgezonken tunnel is eindelijk begonnen. 2.200.000 ton graniet is onderweg naar Denemarken. Het zijn de eerste stenen voor een gigantische betonfabriek.

De bouw van ’s werelds langste afgezonken tunnel is eindelijk begonnen. 2.200.000 ton graniet is onderweg naar Denemarken. Het zijn de eerste stenen voor een gigantische betonfabriek.

Van Oord

S imson heeft honger. Als graafmachine in de zwaargewichtklasse heeft hij zijn dagelijkse portie zeebodem nodig. In één keer schept de gulzige graafbak 34 kubieke meter zand, zeewier en stenen weg – de inhoud van 300 volle kruiwagens.

En hij is in het gezelschap van twee baggerschepen, de Fetsy en Bolle VIII, die ieder wel 500 ton graniet per dag lusten.

De drie reuzen werken aan de eerste fase van wat ooit ’s werelds langste afgezonken tunnel zal worden: een vaste verbinding onder de Fehmarnbelt tussen Denemarken en Duitsland, en dus tussen Scandinavië en Centraal-Europa.

Die kan automobilisten en treinreizigers uren besparen, en het milieu ontzien doordat veel goederenvervoer van de autoweg de elektrische trein in gaat.

Alles is extra large als enkele van de grootste maritieme werkmachines ter wereld in het Deense Rødbyhavn beginnen met de eerste fase van de Fehmarnbeltverbinding.

© Van Oord

Graafbak kan scheepscontainer kwijt

Met zijn 68 x 23 m is de Simson een van ’s werelds grootste graafmachines. De kolossale graafbak kan 40 m3 zeebodem kwijt, net zoveel als de inhoud van een zeecontainer. De Simson bestaat uit een hydraulische graafmachine op een ponton en is gebouwd om zware klei, modder en stenen te graven tot op bijna 30 meter diepte.

© Boskalis

Vrachtschepen pendelen tussen Noorwegen en Denemarken

De Aasnes en de Aasheim zijn momenteel twee van de drukste schepen bij de Fehmarnbouw. De coasters pendelen vanuit Noorwegen met graniet voor de bouw van pieren voor de nieuwe werkhaven. De Aasnes van 100 x 17 m kan 7200 ton per keer meenemen, de Aasheim ‘slechts’ 5800 ton. In acht overtochten wordt 2 miljoen ton graniet verscheept.

© Femern A/S

Baggerschepen plaatsen 1000 ton graniet per dag

Het graniet wordt gestort op bakken die op laag water kunnen varen. De bakken worden gesleept naar de 60 m lange en 20 m brede baggerschepen Fetsy en Bolle VIII, die elk een pier bouwen op 500 m van de kust. Ze zijn verankerd, zodat ze niet meegaan met de zeestromingen, en gebruiken gps om per dag 1000 ton stenen precies in de juiste lagen te leggen.

Tunnel is jarenlang een brug

De Fehmarnbelt tussen het Duitse eiland Fehmarn en het Deense eiland Lolland is al duizenden jaren een verkeersknooppunt voor mens en dier.

Het is een doorgang voor trekvogels, eidereenden, zwanen en ganzen, die op hun weg tussen Frankrijk en Siberië foerageren aan de kust en daar knabbelen aan mosselen, krabben en zeesterren.

Onder de zeespiegel zie je haring, kabeljauw en platvis, en aan het oppervlak zwemmen zeezoogdieren als diverse zeehonden en bruinvissen.

De afgezonken tunnel verbindt Puttgarden op het Duitse eiland Fehmarn met Rødby in Denemarken.

© Malene Vinther

Volgens verschillende archeologen zijn boeren uit Centraal-Europa circa 6000 jaar geleden via de Fehmarnbelt overgestoken naar Scandinavië, waar ze met een landbouwcultuur begonnen.

Tegenwoordig varen duizenden schepen per jaar door de drukke passage, en een deel van dit verkeer zal in de toekomst onder het water door worden geleid.

Sinds 1936 zijn er al plannen voor de Fehmarnbeltverbinding – het had een brug zullen worden.

Maar in 2010 switchten de plannen naar een afgezonken tunnel, onder meer vanwege de eidereenden. Een brug zou de trekroutes van de vogels verstoren, was het argument.

Een tunnel zal ook ingrijpend zijn voor het dieren- en plantenleven, maar slechts tijdelijk.

13 kilometer langer dan de huidige recordhouder zal de Fehmarntunnel worden.

In 2015 was het Deense staatsbedrijf Femern A/S klaar om aan de slag te gaan, en de financiën waren rond: een staatsgarantie voor leningen, EU-subsidies en tol waren goed voor in
totaal circa 7 miljard euro (prijzen in 2015).

De bouw is echter meerdere keren vertraagd door bezwaren van een krachtige Duitse milieuorganisatie, NABU geheten. Deze organisatie klaagde onder andere over het gebrek aan bescherming van bepaalde rotspartijen aan Duitse zijde.

Model slaagt voor de stormtest

Aan Deense kant zijn de ingenieurs echter al begonnen. De voorbereidingen voor het bouwen van wegen, materiaalopslag en huisvesting voor de bemanning zijn al bijna klaar, en later in 2021 zal de bouw van de elementenfabriek beginnen.

Als de tunnelelementfabriek klaar is, produceert hij elke 14 dagen een 217 meter lang tunnelelement. De elementen worden door sleepboten naar de Fehmarnbelt gebracht.

© Femern A/S

Hier worden de 89 tunnelelementen voor de Fehmarnbeltverbinding geproduceerd van gewapend beton. Maar nu ligt de focus nog op de eerste fase, waarin monstermachines in actie zullen komen voor het enorme bouwproject.

De kippers bouwen elk een pier op 500 meter van de kust. De Fetsy en Bolle VIII gaan blokken graniet dumpen zo groot als kleine personenauto’s, volgens een uitgekiend plan.

Watermilieu-experts uit Denemarken hebben in een groot bekken een getrouwe kopie van de zeebodem bij Lolland gebouwd, met pieren, een vaargeul en al. Het model werkt met steentjes van 2 x 2 cm en 20 gram.

1910 was het jaar waarin de eerste zinktunnel opende onder de rivier de Detroit.

Hiervan zijn er 35.000 nauwkeurig aangebracht, waarna het model werd blootgesteld aan zware golven in een gesimuleerde storm. Daardoor weten de aannemers waar de blokken graniet precies moeten komen en hoe de pier moet worden opgebouwd om de werkhaven zo goed mogelijk te beschermen.

Het Noorse graniet wordt naar Lolland gevaren door acht vrachtschepen. De bouw zal circa anderhalf jaar in beslag nemen, en daarin staan de Simson, Fetsy en Bolle VIII niet alleen: zeker 14 constructievaartuigen en zeegraafmachines zijn straks betrokken bij het ontstaan van de haven.

🎬 Zie de tunnel ontstaan,betonelement voor betonelement.

Daaromheen zwermt een gele patrouilleboot die watermonsters neemt om na te gaan of er niet te veel zand van de zeebodem wordt opgewerveld.

Dat kan zonlicht blokkeren, waardoor waterplanten sterven en dieren minder voedsel kunnen vinden.

Er wordt veel om het milieu gedacht, en Femern A/S heeft dan ook een reeks boeien van 6 meter hoog vol sensoren aangebracht die dag en nacht de stroming, temperatuur, zuurstof, lawaai en sediment in het water gaan meten.

En biologen aan land volgen het via hun scherm. Ook na de bouw van de tunnel zal dit maritieme monitoringsysteem het water in de gaten blijven houden.

Speciale elementen zijn veiliger

De tunnel wordt gegoten in vier secties: twee voor treinen en twee voor auto’s. Zo zijn er nooit tegenliggers op de verkeerde helft.

De tunnelelementen van 217 x 40 x 15 meter (LxBxH) worden aan de lopende band gemaakt in fabriekshallen met ieder een oppervlak van 200 voetbalvelden.

Elk tunnelelement wordt 42,2 m breed en krijgt tweebaans autowegen en twee spoorlijnen.

© Femern A/S

Een geluidswal moet de omwonenden beschermen tegen lawaai uit het gebied, waar 2500 arbeiders in ploegen dag en nacht bezig zullen zijn om het gewapende beton om te toveren tot tunnelelementen.

De zes productielijnen van de fabriek gieten elk om de 9 weken één tunnelelement, zo’n drie jaar lang. Het wordt een logistieke klus om materiaal aan te blijven voeren.

Denk aan een lading staal voor 50 Eiffeltorens en 3.000.000 kubieke meter beton – genoeg om een voetpad rond de evenaar aan te leggen.

Om dit voor elkaar te krijgen – en het milieu te ontzien – zal het meeste materiaal via zee komen.

Grote ijzeren frames met de afmetingen van de tunnel gaan de ene kant van de fabriek in, waar ze worden gelast tot een ‘kooi’ en gegoten in beton, die daarna naar het droogdok aan de andere kant gaat.

Die productiemethode is al bekend van de Sonttunnel tussen Denemarken en Zweden, die echter maar 1/5 van de Fehmarntunnel lang is.

De productie van de tunnelelementen zal plaatsvinden in een nieuw te bouwen elementenfabriek. Als die klaar is, zullen zes productielijnen de klok rond werken en elke 14 dagen het equivalent van het gewicht van een snelwegbrug produceren.

© Femern A/S

Lassen van ijzeren stangen

Tot 12 meter lange stangen van gewapend ijzer worden de fabriek in gereden, waar smeden en lassers er een skelet van maken. Zodra de ijzeren kooi in elkaar zit, wordt deze op rails naar de volgende schakel geschoven.

© Femern A/S

Beton loopt in ijzeren skelet

De kooi rijdt een mal in, waar lange leidingen 100 m3 beton per uur verdelen en samen met de overige segmenten storten. Negen segmenten vormen één afgewerkt tunnelelement. Er gaat zeker 3.000.000 m3 beton in de tunnelbouw zitten.

© Femern A/S

Voltooide elementen vertrekken

Wanneer de betonelementen van 217 x 40 x 8,9 m (LxBxH) uitgehard zijn, krijgen ze in het droogdok aan de uiteinden waterdichte schotten. Dan wordt het dok gevuld met water, zodat de holle elementen de Fehmarnbelt in kunnen worden gesleept.

Maar het ontwerp is heel anders, want 10 van de 89 elementen zijn voorzien van een kelder voor allerlei installaties. En juist dat gedeelte van het project is een nieuwe, bekroonde uitvinding.

De speciale elementen maken de tunnel namelijk veiliger. Normaal zijn installaties verborgen in een smalle servicegang, en om daar te komen moet een hele tunnelbuis worden afgesloten.
Dat vergroot het risico op ongelukken. In de Fehmarntunnel kunnen onderhoudsmonteurs echter via de kelders naar de installaties.

Satellieten plaatsen de tunnel

Als de tunnelelementen zijn afgedicht met waterdichte schotten, worden ze door een sleepboot de Fehmarnbelt in gesleept. Hier laat een zinkponton de elementen zakken in een 20 meter diepe en tot 100 meter brede geul.

Een positioneringssysteem op basis van satellieten zal samen met een echolood de elementen tot op een paar millimeter precies op hun plek manoeuvreren.

Satellietnavigatie en een positioneringssysteem op basis van geluid zijn nodig om de tunnelelementen 40 meter in de Fehmarnbelt neer te laten voor de ‘dikke kus’.

© Femern A/S

Vier satellietstations zenden signalen voor het afzinken

Vier GNSS-stations (global navigation satellite systems) staan op de kust – twee aan Deense en twee aan Duitse zijde. De stations kunnen meer satellietsignalen benutten dan gps en sturen correctiesignalen naar de zinkpontons die de tunnelelementen moeten laten zakken.

© Femern A/S

Zinkpontons plaatsen zichzelf ultraprecies

Samen met zes ankers op de zeebodem houden de signalen de twee zinkpontons in de juiste positie. Het systeem werkt tot op 8 millimeter precies. Ter vergelijking: de gps in een mobiele telefoon is meestal beperkt tot een nauwkeurigheid van ongeveer 5 meter.

© Femern A/S

Geluidstransponders zorgen voor precisie in de diepte

Ballasttanks van het tunnelelement worden gedeeltelijk gevuld met water en zakken naar de bodem. Transponders verzenden en ontvangen geluid, waardoor de elementen exact in elkaars verlengde komen te liggen. Dan wordt het water weggepompt en ontstaat er een onderdruk die de verbinding afdicht.

De Simson maakt een begin met het uitgraven van de geul in de bodem, maar aangezien de graafarm slechts tot op 30 meter komt en de diepste plek van de tunnel 40 meter onder het oppervlak ligt, zijn er andere machines nodig.

Een daarvan wordt mogelijk voorzien van een zogeheten cutterzuiger. Zijn grijper zal grote happen uit de zeebodem nemen, die de machine zelf opzuigt en aan land brengt.

Zeehond snackt in Duitsland

Materiaal van de zeebodem moet worden omgezet in natuur, als compensatie voor de gebieden die teloorgaan door snelwegen en tunnelingangen.

Zo wordt aan weerszijden van Rødbyhavn een 3 kilometer lange en 500 meter brede en gordel opgevuld, terwijl rond de Fehmarnbelt landbouwgrond wijkt voor natuurgebieden. Een nieuw rif vervangt de oude riffen en moet nieuw leven creëren.

‘We weten van andere tunnels, bruggen en windturbines dat er nieuw leven rond de stenen en sokkels komt. Mosselen zetten zich erop vast, en dan komen er ook vissen en zeehonden bij.

Daarom leggen we ook op de tunnel dicht bij land stenen,’ zegt zeebioloog Anders Bjørnshave, hoofd milieu bij Femern A/S.

Het Deense Rødbyhavn ligt circa 15 kilometer ten noordoosten van drie wildreservaten, waar veel watervogels en beschermde zeehonden leven.

Biologen die zeehonden gps-zenders gaven om te achterhalen of een tunnel of brug hun leven zou verstoren, deden een verrassende ontdekking.

56 meter onder de Bosporus­ ligt de diepste afgezonken tunnel op aarde.

Terwijl de meeste zeehonden aan de Deense kant bleven, ging er elke dag rond 10 uur één zeehond naar Duitsland.

Het dier ging uit lunchen op het eiland Fehmarn en keerde rond 15 uur weer terug naar de vaste kolonie. 150 specialisten hebben de Fehmarnbelt en kusten grondig bestudeerd.

Sommigen vlogen twee jaar lang elke maand over het gebied om vogels en bruinvissen te tellen, anderen doken om zeebodem, zeegras en platvissen te onderzoeken, weer anderen plaatsten gps-trackers op palingen en lieten microfoons in het water zakken om de klikgeluiden van bruinvissen op te vangen.

De conclusie was dat dit project de natuur hooguit tijdelijk zal verstoren.

‘We zullen niet méér zand verplaatsen dan de natuur zelf doet tijdens een hevige storm. Zo woelde de storm Axel in januari 2017 in twee dagen tijd evenveel sediment op als wij gedurende de hele bouwperiode van verschillende jaren zullen doen. Dus de zeebodem herstelt zich,’ zegt Bjørnshave.

De pier is al zo ver dat hij nu zichtbaar is op satellietbeelden. Over circa acht jaar zal er op de foto’s een landschap te zien zijn dat is veranderd, met inritten naar de tunnel aan beide zijden en nieuwe natuurgebieden.

En terwijl de Simson tegen die tijd zijn grote graafbek elders in de wereld in de zeebodem zal steken, kan de zeehond uit Lolland elke dag rond 10 uur ongestoord beginnen aan zijn lunchuitstapje naar Fehmarn.