Bouwen aan het allereerste circulaire viaduct van Nederland

Circulair werken is een belangrijke ambitie voor Rijkswaterstaat. Recyclen doet deze organisatie al volop, maar in 2030 wil Rijkswaterstaat 100% circulair werken en dus materialen en grondstoffen hoogwaardig gaan hergebruiken. Om deze transitie te versnellen, werd in 2020 een innovatiecompetitie uitgeschreven: De Strategic Business Innovation Research (SBIR) - Circulaire Viaducten. Een middel om de markt uit te dagen om innovatieve producten en diensten te ontwikkelen.

Uit de presentaties van 32 consortia selecteerde een beoordelingscommissie het consortium ‘Closing the Loop’ voor het testen en realiseren van een prototype viaduct dat bestaat uit hergebruikte onderdelen van bestaande viaducten. Dit gebeurt op basis van de Closing The Loop-filosofie: een concept waarmee 80% van de kunstwerken hoogwaardig kan worden hergebruikt in een nieuw bouwwerk en 20% kan worden gerecycled.

In overleg met Rijkswaterstaat werd hiervoor een viaduct in de A76 bij het Zuid-Limburgse Nuth geselecteerd. Het gaat om de ongelijkvloerse kruising van de Daelderweg en de A76 die uit twee naast elkaar gelegen viaducten bestaat. Het zuidelijke deel stamt uit 1938 en is uitgevoerd als plaatviaduct met vier overspanningen. Het noordelijke deel komt uit 2004 en bestaat uit twee overspanningen uitgevoerd met vrij opgelegde voorgespannen kokerliggers. De projectscope omvat het vervangen van beide viaducten voor één nieuw viaduct – dit gezien de geplande verbreding van de A67.

De eerste stap van Closing the Loop bestaat uit een inventarisatie en een constructief onderzoek naar de mogelijkheden voor hergebruik van delen van beide viaducten. Hieruit kwam naar voren dat de bestaande onderbouw van beide viaducten voldoende elementen bevat die geschikt zijn voor hergebruik. Van het viaduct uit 1938 kan onder meer het middensteunpunt intact blijven: dit wordt in het nieuwe ontwerp gekoppeld aan het middensteunpunt van het viaduct uit 2004.

Ook de buitenste pijlers van beide viaducten - die in de toekomstige uitbreiding staan van de  A76 - kunnen volledig worden ‘geoogst’ en na verplaatsing een nieuw landhoofd vormen. Uit inspecties en metingen blijkt verder dat het staal van de damwanden in een goede staat verkeert. Er zijn geen (constructieve) gebreken aangetroffen. Alleen voor de funderingselementen onder het landhoofd van de constructie uit 1938 moet gebruik worden gemaakt van vrijkomende of al beschikbare onderdelen.

Voor bovenbouw van het nieuwe viaduct is dit een ander verhaal. Uit onderzoek blijkt dat alleen de kokerliggers uit het viaduct uit 2004 herbruikbaar zijn – de liggers passen binnen de toekomstige overspanning van het nieuwe viaduct. Het brugdek van het viaduct uit 1938 valt gezien de benodigde overspanning af en was eerder al constructief afgekeurd voor verdere toepassing. Om het brugdek tóch volledig uit hergebruikte elementen op te kunnen bouwen, is gezocht naar een donorviaduct waaruit aanvullende liggers geoogst kunnen worden.

Hierbij viel het oog op het Keizer Karel viaduct in de A9 bij Amstelveen. Bij de sloop van dit viaduct komen vijftig betonnen railliggers vrij. De resultaten van de restlevensduurberekeningen geven geen restricties ten aanzien van hoogwaardig gebruik van deze liggers. Ook op basis van visuele inspecties verkeren de liggers in een goede staat.

Belangrijk aandachtspunt is het oogstplan: hoe krijg je deze liggers beheerst én onbeschadigd uit de huidige constructie? Hiervoor waren we afhankelijk van de bouwcombinatie die verantwoordelijk is voor de weguitbreiding van het project A9 – Badhoevedorp-Holendrecht. Vanuit Closing the Loop én Rijkswaterstaat is er intensief contact geweest met deze bouwcombinatie. Hieruit bleek dat het verwijderen van de liggers technisch mogelijk is en past binnen de kaders van het werk. Hiervoor is een intentieverklaring ondertekend en een contract is in de maak.

Aan de hand van alle vrijkomende elementen kon een ontwerp worden opgesteld. Binnen dit ontwerp wordt ruim 80% van de nieuwbouw opgebouwd uit elementen van de twee bestaande viaducten en het donorviaduct. Op de plekken waar dit niet het geval is – zoals de nieuw aan te brengen druklaag voor de prefab liggers - werken we met Circuton, een innovatie van Strukton Civiel, GBN en TU Delft: 100% gerecycled beton.

Overigens kunnen niet álle geoogste elementen zonder meer worden ingepast. Zo moeten we de liggers nog geschikt maken voor hergebruik in het nieuwe ontwerp. Na de oogst uit het Keizer Karel viaduct worden de liggers naar de hub-locatie in Maasbracht gebracht. Hier worden ze bewerkt. Dit houdt in dat elke ligger in totaal drie meter wordt ingekort. Daarnaast worden de onderflenzen over de hele lengte versmald. Dankzij deze aanpassing kunnen er meer liggers worden aangebracht onder het dek. Dit vergroot de dwarskrachtcapaciteit en resulteert in extra robuustheid.

Met de haalbaarheidsstudie is aangetoond dat de bouw van een circulair viaduct bij Nuth technisch, economisch en maatschappelijk haalbaar is. Toepassing van ‘Closing the Loop’-aanpak resulteert binnen dit project in een reductie van ruim € 48.819 op de MilieuKostenIndicator, 1.025.243 kg CO₂ en 10% op directe kosten voor de realisatie van het circulaire viaduct. Hiermee draagt deze aanpak bij aan de doelstellingen van Rijkswaterstaat. Reden om de komende tijd toe te werken naar de volgende fase: de realisatie.

Uiteraard zijn er aandachts- en leerpunten voor de toekomst. Zo moet er onderzocht worden welke ruimte de huidige normen en richtlijnen bieden met betrekking tot het hergebruik van onderdelen uit bestaande constructies. Een ander aandachtspunt is de match tussen vraag en aanbod. Om tot dit prototype te komen, was een intensieve zoektocht nodig om een geschikt donorviaduct te vinden. Vervolgens lag er nog een flinke uitdaging om binnen de projectscope van het donorviaduct afspraken te maken over de oogst van de elementen.

Voor de toekomst zou het helpen als er bij de contractvoorbereiding al voorwaarden worden gesteld dat elementen uit een viaduct (of andere constructie) hergebruikt moeten worden zodat er op landelijk niveau sneller en beter een match te leggen is met hetgeen er hergebruikt kan worden. Initiatieven zoals de Nationale Bruggenbank helpen hier al bij, maar voor een bredere toepasbaarheid kan hier zeker nog meer uitgehaald worden.

Circulair bouwen is een opgave waarvoor een hele keten nodig is: sloop, constructief onderzoek, ontwerpen en bouwen. Reden voor Antea Group, Nebest, GBN Groep en Strukton Civiel om een concept te ontwikkelen dat hoogwaardig hergebruik van viaducten mogelijk maakt door onderdelen als legoblokken tot nieuwe viaducten en bruggen te combineren. De filosofie bestaat uit vijf stappen. Te beginnen met de herbruikbaarheidsscan: een tool die inzicht biedt in de herbruikbaarheid van kunstwerken en onderdelen daarvan. Stap twee is het ontwerp, hoe geef je bestaande materialen een plek in een nieuw kunstwerk? Vervolgens moeten onderdelen en materialen uit het bestaande object worden geoogst. In stap vier worden de blokken ingepast in een nieuwe constructie. Tot slot is er aandacht voor de constructieve oplossingen zodat toegepaste elementen later opnieuw geoogst kunnen werden.