Boren in keiharde bodem

Boren in de keiharde Canadese rotsbodem is een makkie vergeleken met de blubber die ondergrondse bouwers in Nederland gewend zijn. Toch is Big Becky een prestatie van wereldformaat, letterlijk. De tunnelboormachine is 's werelds grootste in zijn soort. Ter vergelijking: de tunnelboor die de tunnel onder het Kanaal tussen Frankrijk en Engeland boorde, had een diameter van 8,6 meter. De boorkop van de Canadese machine is met een diameter van 14,4 meter bijna anderhalf keer zo groot.

Begin september begon Big Becky -de naam is door scholieren uit de omgeving bedacht- met de ondergrondse reis van 10,4 kilometer. Startpunt is een 300 meter lange sleuf in de grond, vlak bij de Canadese Sir Adam Beckwaterkrachtcentrale. "Deze sleuf is straks ook het kanaal waar het water uit de nieuwe tunnel bovengronds komt en richting de waterkrachtcentrale stroomt", legt Everdell uit. "We beginnen dus te boren bij het eindpunt van de tunnel."

Vanuit haar startpositie boort de 130 meter lange en 2000 ton zware tunnelboormachine -kortweg TBM- schuin naar beneden tot zij een diepte van ongeveer 140 meter bereikt. De nieuwe tunnel komt hiermee 40 meter onder twee bestaande watertunnels te liggen en volgt nagenoeg dezelfde route, onder het stadje Niagara Falls door. De bewoners kunnen 's nachts rustig doorslapen, verzekert Everdell. "Ze zullen geen enkele trilling voelen."

Haaks op de langzaam roterende boorkop draaien 85 metalen schijven van elk 0,5 meter doorsnede. Elke dag moeten de bouwers er ongeveer vijftien vervangen als gevolg van slijtage. "De schijven snijden in de keiharde rotsbodem, waardoor die langzaam afbrokkelt", zegt Ernst Gschnitzer van Strabag, de Oostenrijkse bouwer van de TBM. "De stukken steen vallen op een transportband die het puin afvoert richting de uitgang van de tunnel. Elke 300 meter verlengen we deze band. Dat is eens in de pakweg 20 tot 25 dagen."

Gschnitzer verwacht dat de boor aan het einde van zijn tocht ongeveer 1,6 miljoen kubieke meter rots weggegraven heeft, oftewel ruim 42.000 goed gevulde zeecontainers. "Afhankelijk van de hardheid van de rotsblokjes wordt dit afval gebruikt voor de productie van stenen of voor de ondergrond onder asfalt."

Tunnelwand

Voetje voor voetje schuift de TBM vooruit. "We boren maximaal 15 meter per dag", zegt Gschnitzer. De machine beweegt zich voort als een worm. "Twee zware stempels aan de zijkant klemmen de boormachine vast aan de tunnel. Vervolgens duwen cilinders de boorkop langzaam vooruit. Is de boorkop helemaal uitgeschoven, dan stopt het boorproces even en rijdt de rest van de boormachine naar voren op twee stalen rails die we even daarvoor hebben aangelegd."

Na het wegbreken van de stukken rots gaat de TBM aan de slag met het bekleden van de wand. Op afstand bestuurbare robots, direct achter de boorkop, zetten tegen de rotswand een metalen frame in elkaar. Vervolgens spuit een andere robot -wat verder naar achteren op de boormachine- een 30 centimeter dikke laag spuitbeton tegen de tunnelwand die daar direct aan hecht. Het beton komt van een menginstallatie buiten de tunnel en wordt met pijpleidingen naar de spuitrobots gebracht.

Een waterdicht membraan is het voorlopige sluitstuk van de tunnelwand. "Daarna moet de tunnel zich eerst zetten", legt Everdell uit. "De omliggende rotsformatie gaat namelijk een beetje bewegen als gevolg van de booractiviteiten. De tunnelwand die de TBM heeft aangebracht, is zo samengesteld dat deze zich aanpast aan de omliggende ondergrond. Als de TBM klaar is, starten we met de bouw van de binnenste tunnelwand, die uit van tevoren gefabriceerde betonnen boogelementen bestaat. De bewegingen van de omliggende ondergrond zijn er dan voor 90 procent uit."

Als alles volgens plan verloopt, ziet Big Becky eind 2008 weer het daglicht, ver onder de waterspiegel van de Niagararivier. Een tijdelijke dam voorkomt dat de tunnel te vroeg begint met zijn taak, het vervoeren van 500.000 liter water per seconde, waardoor de Sir Adam Beckcentrale 160.000 huishoudens extra van elektriciteit kan voorzien.

De grootste tunnelboormachine ter wereld die geschikt is voor het boren in een harde rotsbodem boort een 10,4 kilometer lange tunnel rond de Niagarawatervallen in Canada. Na de oplevering in 2009 stroomt er elke seconde 500.000 liter water door de tunnel, waardoor de Canadese waterkrachtcentrale 160.000 huishoudens extra van elektriciteit kan voorzien.

Schone stroom uit waterkracht

Water aftappen van de Niagarawatervallen -precies op de grens tussen Canada en de VS- is niets nieuws. Al sinds de negentiende eeuw leiden elektriciteitsbedrijven een deel van de Niagararivier om naar een van hun waterkrachtcentrales. Beide landen hebben de hoeveelheid water nauwkeurig onderling verdeeld. De Amerikanen zitten allang aan hun maximumverbruik. De Canadezen hebben nog wat speelruimte. Voor hen is de nieuwe tunnel het sluitstuk.

Het verdrag tussen de VS en Canada zorgt er niet alleen voor dat beide landen hun eigen portie water krijgen, maar ook dat er nog voldoende overblijft om de 14 miljoen toeristen die jaarlijks het waterspektakel bezoeken, te vermaken. Voor hen moet er minimaal 2,8 miljoen liter per seconde beschikbaar zijn, aldus de overeenkomst uit 1950. Tenminste, als ze het waterspektakel in de zomermaanden tussen 8 uur 's morgens en 10 uur 's avonds bezoeken. Zijn de toeristen vroeg uit de veren, komen ze na zonsondergang of in het laagseizoen, dan zullen ze volgens het verdrag met minimaal de halve hoeveelheid water genoegen moeten nemen.

Een reusachtige dam -meer dan een kilometer stroomopwaarts vanaf de Niagarawatervallen- houdt deze hoeveelheid water precies op peil. De rest -50 tot 75 procent- van het water dat de Niagararivier vanaf het Eriemeer aanvoert, wordt zonder dat de toerist het in de gaten heeft via kanalen en tunnelbuizen naar Amerikaanse en Canadese waterkrachtcentrales gebracht. Deze lozen het water een stuk verderop stroomafwaarts weer in de Niagarari vier, die uitkomt in het Ontariomeer.

Volgens het Canadees-Amerikaanse verdrag zit de Sir Adam Beckcentrale, die in handen is van energieproducent Ontario Power Generation (OPG), nog niet aan zijn maximale waterverbruik. "Twee tunnels en een kanaal brengen samen zo'n 1,8 miljoen liter per seconde naar de centrale, terwijl het complex ongeveer 2,3 miljoen liter per seconde mag verbruiken", zegt Rick Everdell van OPG. "De nieuwe tunnel moet het gat van 500.000 liter water per seconde dichten, genoeg om 160.000 huishoudens extra van elektriciteit te voorzien."

Broeikasgas

De Sir Adam Beckcentrale kan deze extra stroom volgens Everdell makkelijk aan. "Tussen 1996 en 2005 hebben we zestien generatoren vernieuwd, waardoor de centrale 194 megawatt meer vermogen kan leveren." Het totale vermogen van het Beckcomplex is volgens hem, na de ingebruikname van de tunnel in 2009, bijna 2400 megawatt en de centrale levert daarmee 8 procent van de elektriciteit in Ontario. Ter vergelijking: de kerncentrale in Borssele levert 480 megawatt.

De Canadese centrale bestaat uit drie onderdelen: twee grote waterkrachtcentrales -in gebruik genomen in 1922 en 1954- en een kleine centrale die niet alleen energie kan opwekken maar ook omgekeerd het water in een reservoir kan pompen dat een oppervlakte van 3 kilometer beslaat. "Omdat we overdag minder water kunnen gebruiken, compenseren we dat met water uit het reservoir", zegt Everdell.

Zowel de Amerikanen als de Canadezen hebben hun centrales zo ver mogelijk stroomafwaarts gebouwd. "Zou je de centrale dicht bij de watervallen bouwen en het water dus snel in de rivier laten terugstromen, dan zou je veel energie onbenut laten", legt Everdell uit. "Reken maar uit: het totale hoogteverschil tussen het Eriemeer en het Ontariomeer is bijna 100 meter. De watervallen nemen zo'n 60 procent hiervan voor hun rekening. Een groot deel van het overige hoogteverschil ligt tussen de Niagarawatervallen en het Ontariomeer. Door het water zover mogelijk vanaf de watervallen in de Niagararivier terug te laten stromen, pak je dit hoogteverschil ook mee en valt het water in de centrales maar liefst 89 meter."

Het omzetten van de waterstroom in elektriciteit is volgens Everdell eenvoudig. "Buizen van 5 meter in doorsnede voeren het water naar een horizontaal geplaatst waterrad. Dat is verbonden met een generator die elektriciteit opwekt zonder ook maar één gram broeikasgas uit te stoten."

Feiten en cijfers

Lengte tunnelboormachine: 130 meter

Gewicht tunnelboormachine: 2000 ton

Snelheid tunnelboormachine: maximaal 15 meter per dag

Diameter boorkop: 14,44 meter

Kosten tunnel: 985 miljoen Canadese dollar, 678 miljoen euro

Lengte tunnel: 10,4 kilometer

Dikte tunnelwand: 80 centimeter

Binnendiameter tunnel: 12,7 meter

Hoeveelheid beton in tunnel: 400.000 kubieke meter

Hoeveelheid water door tunnel na ingebruikname in 2009: 500.000 liter per seconde

1. Inlaat tunnel

2. Niagarawatervallen

3. Skylon Tower

4. Stadje Niagara Falls

5. Niagararivier

6. Uitlaat tunnel

7. Waterreservoir

8. Waterkrachtcentrale Sir Adam

Beck

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Printen