26 apr 2021

Prefab liggers van viaducten kunnen minstens honderd jaar mee. Toch worden ze vaak al na een paar decennia vermalen tot funderingsmateriaal, omdat het viaduct wordt gesloopt. Dat is doodzonde omdat ze, na wederom te zijn gecertificeerd, opnieuw een eeuw mee kunnen als onderdeel van nieuwe, circulaire viaducten. De voordelen zijn duidelijk: het dringt het gebruik van primaire grondstoffen terug, het kan 40 procent in de kosten schelen, en het kan leiden tot een CO2- en MKI-besparing van 60 procent. Toch gebeurt het niet, terwijl het zo logisch lijkt. Royal HaskoningDHV gaat in opdracht van Rijkswaterstaat na wat er voor nodig is om daar verandering in te brengen. Deze opdracht is onderdeel van een innovatieve aanbesteding: de SBIR Circulaire Viaducten (CiVi). Centraal staan ontwerp en organisatie, om te komen tot een realistische businesscase.

Rijkswaterstaat beheert ca. 1.750 liggerviaducten met een gemiddelde leeftijd van 30 jaar. Elk jaar worden circa 40 nieuwe liggerviaducten gebouwd en worden er ongeveer tien viaducten afgebroken. Dat heeft bijvoorbeeld te maken met wegverbredingen, waardoor de viaducten te kort worden. Nu worden de prefab liggers van de gesloopte bruggen niet hergebruikt maar vermalen tot betonpuin – dus downgrading. De recycling van liggers is arbeids- en energie-intensief. Bovendien is het een laagwaardige vorm van recyclen, omdat verreweg het meeste beton wordt hergebruikt als wegfundering. Prefab liggers daarentegen kunnen direct worden hergebruikt in nieuwe projecten voor de functie waarvoor ze zijn gemaakt (ReUse). Na preventie is dit de maximale circulariteit, zoals wordt aangetoond door Rijkswaterstaat in de onlangs gepubliceerde ‘Principes voor Circulair Ontwerpen’.

Innovaties voor circulaire viaducten 

Vanaf 2030 wil Rijkswaterstaat volledig klimaatneutraal en circulair werken, ook bij het aanleggen, vervangen en renoveren van viaducten en bruggen. Met de Strategic Business Innovation Research (SBIR) Circulaire Viaducten wil Rijkswaterstaat bruikbare innovaties voor circulaire viaducten laten ontwikkelen die zij daarna als ‘launching customer’ kan gaan toepassen. Royal HaskoningDHV is één van de tien bedrijven die op basis van hun inzending zijn geselecteerd en opdracht kregen om een betaald haalbaarheidsonderzoek te doen. Hierna besluit Rijkswaterstaat welke projecten een opdracht krijgen voor de volgende fase: het ontwikkelen van prototypes.

Zes prefab liggers gered van de sloop

Veel huidige viaducten bestaan uit prefab onderdelen, idealiter is Nederland één grote circulaire infra-puzzel. In het bijzonder geldt dit voor het rijdek van liggerviaducten, dat bestaat uit prefab betonnen liggers. Deze liggers zijn zeer hoogwaardig geproduceerd, hebben een levensduur van ruim 100 jaar en zijn goed te demonteren, aan te passen en breed herbruikbaar. Onderzoek wijst doorgaans uit dat dergelijke viaducten de extra verkeersintensiteit en de belasting door meer vrachtverkeer prima aankunnen. Maar helaas gebeurt het nog niet. Laatst zijn op de Gaasperdammerweg, onderdeel van de A9, twee viaducten verwijderd toen de nieuwe tunnel in gebruik genomen was. Bij het slopen zijn gelukkig zes liggers gered uit het oorspronkelijke dek en naar een tijdelijk opslagterrein vervoerd voor het onderzoek (en liefst hergebruik) door Royal HaskoningDHV. De resterende materialen, inclusief een aantal liggers van nog maar vijf jaar oud, zijn helaas tot betonpuin vermalen. 

Potentiële besparing

De globale totale bouwkosten van een eenvoudig viaduct bedragen ongeveer € 600.000. Daarbovenop komt ongeveer 278 ton CO2 uitstoot en € 36.000,- aan MKI-kosten. Het hergebruik van prefab liggers zorgt direct voor  40% kostenbesparing, 60% CO2-besparing en 62% MKI-besparing. Wanneer per jaar alle tien vrijgekomen liggerviaducten worden hergebruikt , dan levert dat de volgende besparing op:

  • Bouwkosten: € 2.400.000
  • CO2: 1.680 ton
  • MKI: €222.000

De voorgestelde innovatie is in hoge mate toepasbaar en schaalbaar. Ook veel provincies en gemeenten hebben een vervangingsopgave voor bruggen en viaducten en dat creëert een markt voor het afzetten van gedemonteerde liggers. In het haalbaarheidsonderzoek wordt ook gekeken naar de mogelijkheid van een totaaloplossing, inclusief hoogwaardig hergebruik van andere viaductonderdelen, zoals landhoofden en pijlers. Hoe meer delen van een viaduct kunnen worden hergebruikt, hoe rendabeler het geheel wordt.
Maar, om een circulaire term te hanteren, voor niets gaat de zon op. Zakelijker geformuleerd: er is een realistische, haalbare businesscase nodig om de wenselijkheid en aantrekkelijkheid van het hergebruik van prefab liggers naar de praktijk te brengen. De uitdaging zit in het wegnemen van de technologische, organisatorische en economische belemmeringen, zodat het hergebruik eenvoudig, veilig en rendabel wordt, binnen de reguliere aanbestedingen.  

Gegevens liggerviaducten digitaal beschikbaar

Samen met Rijkswaterstaat, TNO en TU Delft staat Royal HaskoningDHV aan de basis van de rekenrichtlijnen voor bestaande constructies. Met diezelfde rekenrichtlijnen worden al jaren betonnen constructies herberekend om hun restlevensduur te toetsen. Daardoor is bekend dat liggers hergebruikt kunnen worden. De technische gegevens van vrijwel alle liggerviaducten zijn (digitaal) beschikbaar. Royal HaskoningDHV heeft daarom de ambitie om een ontwerptool te ontwikkelen om zo vraag en aanbod van vrijgekomen liggers bij elkaar te brengen. Hergebruik van prefab liggers is dan relatief eenvoudig en snel te realiseren. De demontage- en inspectietechnieken zijn beschikbaar, waardoor de liggers opnieuw kunnen worden gecertificeerd voor een tweede leven dat opnieuw een eeuw kan duren.

Ook onwetendheid en met het denken in lineaire, op zichzelf staande projecten zorgen voor een uitdaging. Een snelweg moet breder, een viaduct moet worden vervangen door een langer viaduct. De gedachte is dat de onderdelen van het oude viaduct niet passen op het nieuwe viaduct en er is ook geen ander project waar de liggers snel kunnen worden gebruikt – er is geen markt. Hergebruik op dezelfde locatie heeft een extra complicatie: vaak wordt het nieuwe viaduct naast het bestaande gebouwd en komt het materiaal van het oude viaduct dus pas vrij als de nieuwbouw klaar is.
Het beter delen van kennis over het hergebruik van liggers heeft onder meer te maken met de flexibiliteit waarmee ze in een nieuwe brug kunnen worden toegepast. Het idee is vaak dat het vooral kan bij viaducten die haaks op de onderliggende weg staan, maar er zijn veel ruimere mogelijkheden, van 70 tot 90 graden. En hoe meer er bekend is over de toepassing, hoe beter die mogelijkheden kunnen worden benut.

Circulaire voorwaarden in het technische programma van eisen 

Prefab liggers moeten uiteraard passen in een nieuw viaduct. Verlengen is relatief complex en daardoor kostbaar, inkorten tot in totaal 20 procent (verdeeld over beide uiteinden) is wel haalbaar. Door inkorten zijn de liggers voor alle kruisingshoeken aanpasbaar. Maar ideaal is uiteraard toepassing zonder aanpassing. Dat kan worden gestimuleerd door circulaire voorwaarden op te nemen in het technische programma van eisen voor nieuw te bouwen viaducten die qua maatvoering in aanmerking komen voor het hergebruik van liggers. Een dergelijke voorwaarde legt beperkingen op aan het ontwerp, maar er is met bestaande liggers wel meer mogelijk dan vaak wordt gedacht. En het is inherent aan de circulaire gedachte, waarbij hergebruik de voorkeur heeft boven recycling. Het is juist een uitdaging voor ontwerpers om, met de te hergebruiken liggers in hun toolbox, toch met aansprekende voorstellen te komen.

Een belangrijk tweede aspect is dat de ontwerpeisen ook letterlijk en figuurlijk de ruimte moeten bieden om bestaande liggers te gebruiken. Daarbij gaat het onder meer om de gewenste maatvoering van landhoofden en taluds. Het zou zonde zijn wanneer bestaande liggers als gevolg van de landschappelijke en esthetische eisen of het tracébesluit eenvoudig worden gediskwalificeerd. 

De organisatorische uitdaging

Het meest uitdagende traject op weg naar een realistische businesscase is de organisatorische opzet. Die begint bij het begin: de liggers moeten beschikbaar zijn. Dat betekent dat ze op een verantwoorde manier moeten worden gedemonteerd, geïnspecteerd en opnieuw gecertificeerd. En vervolgens moeten ze op een handige locatie liefst zo kort mogelijk werden opgeslagen. Een aannemer zal niet het risico nemen om liggers jarenlang op te slaan zonder zicht op rendabel hergebruik. Belangrijke vraag die in het haalbaarheidsonderzoek dan ook moet worden beantwoord, is wie dat in de praktijk het beste kan organiseren: Rijkswaterstaat zelf, een marktpartij of iets gezamenlijks? Inclusief de vraag hoe moet worden omgegaan met de ‘match-making’ en de waarde van de liggers: wie bepaalt wat ze waard zijn, wie beheert de marktplaats (het platform) en wie beheert de geldstromen? In de haalbaarheidsstudie worden bijvoorbeeld ook de mogelijkheden van leaseconstructies en buy-backconstructies in kaart gebracht, waarbij de leverancier van de liggers ze onder bepaalde condities terugneemt als een viaduct wordt afgebroken. Ook dan moet er natuurlijk zicht zijn op hergebruik. Nadeel is dat buy-back pas na 30 of 40 jaar optreedt. In de praktijk zijn diverse leveranciers dan niet meer actief in de markt.

Direct circulaire impact creëren 

De prototype-fase zal bestaan uit twee delen: ontwikkelen/testen (fase 2a) en valideren (fase 2b). Vooruitlopend hierop heeft Royal HaskoningDHV samen met IXAS Gaasperdammerweg zes prefab liggers gered van de sloop. Via een herberekening is reeds aangetoond dat deze liggers nog 100 jaar hergebruikt kunnen worden in elk wegtype. Deze liggers worden in fase 2a schoongemaakt, geïnspecteerd en opnieuw gecertificeerd. In fase 2b volgt de proefopstelling. Royal HaskoningDHV is op dit moment op zoek naar een gastproject voor de eerste van deze liggers. Dit maakt een concrete pilot mogelijk die direct circulaire impact creëert.

Rob Vergoossen, Leading Professional Structural Engineering of Infrastructure en Rien Bakker, Business development manager bij Royal HaskoningDHV

Het project wordt mogelijk gemaakt dankzij de samenwerking tussen Rijkswaterstaat, ingenieursbureau Royal HaskoningDHV, Vlasman, SGS Intron, Haitsma prefabbeton en Dura Vermeer.

Contact

Rob Vergoossen

Leading Professional Structural Engineering of Infrastructure

Rotterdam, NL

Send message Send message