Je leest:

Veiliger tunnelboren met geluidsgolven

Veiliger tunnelboren met geluidsgolven

Auteur:

Tunnelboren zonder natte voeten te krijgen of overvallen te worden door instortingen. De TU Delft en MI-Partners ontwikkelen een apparaat dat dankzij geluidsgolven toont wat zich precies waar onder de grond bevindt. Het gebruikt eenzelfde soort technologie als waarmee echo’s van embryo’s worden gemaakt.

Tunnelboorders is het een doorn in het oog. Nog te vaak sijpelt er onverwachts water binnen of stort een deel van wat net is afgegraven in. Dat gebeurt doordat momenteel grotendeels blind onder de grond wordt geboord. “Slechts bij een aantal projecten wordt om de 25 meter een profiel van de ondergrond gemaakt, maar ook dan is onbekend wat daar tussen zit. Stel dat er een ondergronds meertje is, dan weet men dat pas als er water binnenstroomt. Dat is niet veilig en levert vertraging op”, zegt geofysicus Guy Drijkoningen (TU Delft).

Large
Dit soort tunnels veiliger boren dankzij een apparaat dat de TU Delft en MI-Partners ontwikkelen.

Hij ontwikkelt daarom samen met het Eindhovens bedrijf MI-Partners een nieuw apparaat. Het is een soort trilplaat dat voor op de tunnelboormachine wordt geplaatst. Met behulp van geluidsgolven (seismiek) wordt een afbeelding over een lengte van rond de 15 a 20 meter van de ondergrond gemaakt. Eenzelfde soort technologie wordt gebruikt bij het maken van echo’s van embryo’s.

Ondergronds meten met geluidsgolven kan op twee manieren. Met behulp van P-golven, die horizontaal in dezelfde richting (parallel) bewegen als de golven worden uitgezonden. Of met S-golven, die verticaal van boven naar beneden bewegen – dus loodrecht op de richting van de golf. De echo van die golven worden gelezen en daaruit wordt afgeleid wat zich onder de grond bevindt. “P-golfseismiek wordt bijvoorbeeld gebruikt om olievelden in kaart te brengen. Maar het heeft een groot nadeel. Lucht, dat in de poriën kan zitten tussen zand, water of klei ontregelen de meting. De P-golven gaan daar namelijk met verschillende snelheden doorheen. S-golven hebben dat probleem niet en daarom maakt het nieuwe apparaat daar gebruik van”, zegt de geofysicus.

Large
De voorkant van een tunnelboormachine waaraan de trilplaat wordt bevestigd.

3D-beeld van de ondergrond

Het apparaat bestaat uit een bron, die een signaal uitzendt, en daar omheen vijftien ontvangers. Ze zijn allemaal bevestigd op de boorkop aan de voorkant van de tunnelboormachine. Drijkoningen: “Als de machine draait tijdens het meten, krijgen we steeds onder een andere hoek gegevens binnen. Waarschijnlijk kunnen we daardoor zelfs een 3D-beeld creëren.” Tunnelboormachines boren meestal anderhalve meter per uur. Daarna worden betonnen ringen geplaatst die de tunnelwand vormen. Dat duurt ongeveer twintig minuten – precies genoeg tijd om een plaatje te maken van de ondergrond.

De nieuwe trilplaat moet zeer nauwkeurig en snel zijn. Daarvoor wordt opmerkelijk genoeg technologie gebruikt, die is ontwikkeld voor de hightechindustrie. “De huidige trilplaten worden aangedreven door hydraulische motoren en zijn niet zo precies. Wij gebruiken elektromagnetische motoren, die ook toegepast worden bij het maken van computerchips en bij röntgenapparatuur. Ook daar wordt heel nauwkeurig en snel gewerkt. We combineren dus slim technologie uit de hightechindustrie met de seismiek”, zegt werktuigbouwkundige Rob Jenneskens van MI-Partners, dat gespecialiseerd is in het maken van hightechapparaten.

Small
De nieuwe trilplaat kan niet alle verzakkingen zoals bij de Noordzuidlijn voorkomen. Foto: CODmanJR.

NoordZuidlijn

Met name bij ondergronds werk in (oude) steden kampen tunnelboorders nogal eens met problemen. In Nederland is de Noord-Zuidlijn een bekend voorbeeld vanwege de verzakkingen van huizen. De nieuwe trilplaat kan precies zien waar de funderingen van huizen zich bevinden, maar het kan niet al het ongemak voorkomen. Drijkoningen: “Verzakkingen ontstaan ook vanwege de druk die vrij komt bij het boren, daar verandert de trilplaat niets aan.”

De ontwikkeling van de trilplaat wordt financieel ondersteund door de Europese Commissie. Het maakt onderdeel uit van een miljoenen investering in een groot consortium van twintig Europese bedrijven en onderzoeksinstellingen om tunnelboren veiliger te maken. “Wij bouwen nog dit jaar een eerste prototype”, zegt Jenneskens. “Die wordt in 2014 getest door de TU Delft. Vervolgens verwerken we de feedback in een nieuw prototype dat over 4,5 jaar getest moet zijn tijdens het boren van een tunnel.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 11 februari 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE