De Hemspoortunnelir.P.KieftRijkswaterstaat, directie Sluizen en Stuwen,Utrecht. Het ontwerpInleidingDe spoorlijn Amsterdam-Zaandam kruist het Noordzeekanaal via de in 1907 in gebruik geno-men Hemspoorbrug. Reeds voor de tweede wereldoorlog werd gedacht om de brug te vervan-gen door een tunnel als onderdeel van het grote plan tot verbetering van het Noordzeekanaal,de toegangsweg voor zeeschepen naarde haven van Amsterdam. In 1956 werd de plaats van detunnel al vastgesteld. In 1967 werd in een rapport, opgesteld door de belanghebbende partijen(Rijkswaterstaat, NV Nederlandse Spoorwegen, gemeente Amsterdam, gemeente Zaandam ende Provinciale Waterstaat Noord-Holland) het nieuwe, ca. 11 km lange trac? van de Hemspoor-lijn in grote trekken beschreven. Hierin werd reeds aangegeven dat de tunnel drie sporendiende te krijgen in plaats van de twee op de brug. Nadat in 1971 de eerste gelden werden uit-getrokken voor de grondaankoop, werd een gedetailleerde studie gestart, die uitmondde in eeneind 1973 uitgebrachte nota. Om budgettaire redenen werd de daadwerkelijke start echter vooronbepaalde tijd uitgesteld.In oktober 1974 werd door de ministers van Verkeer en Waterstaat en van Volkshuisvesting enRuimtelijke Ordening de Studiegroep Openbaar Vervoer Amsterdam (SOVA) ingesteld met alstaak hen te adviseren met betrekking tot (de verbetering van) het openbaar vervoer van Amster-dam naar het noorden, zuidwesten en oosten, respectievelijk de Hemspoor-, de Schiphol- en deAlmerelijn. Deze studiegroep kwam tot de conclusie dat vervanging van de Hemspoorbrug dooreen tunnel op korte termijn noodzakelijk was. Hierdoor waren de accenten met betrekking totdeze vervanging anders komen te liggen dan in de voorgaande jaren, immers nu was naast hetscheepvaartbelang ook de capaciteitsvergroting van het NS-reizigersvervoer tussen Amsterdamen de woongebieden ten noorden van het Noordzeekanaal een doelstelling geworden. Mede opgrond van het SOVA-rapport en het feit dat de Hemspoorwerken als een verruiming van dewerkgelegenheid in het betrokken gebied werden beschouwd, besliste de ministervan Verkeeren Waterstaat op 20 februari 1975 dat nog v??r 1 juli van dat jaar met de uitvoering zou wordenbegonnen.Het project omvat een groot aantal werken, onder meer de aanleg van ca. 8,5 km spoorbaan,meer dan twintig kunstwerken, de aanleg van nieuwe en vervangende wegen, het verleggen vangrote aantallen kabels en leidingen, een nieuw station Sloterdijk (1e fase), een nieuw stations-complex in Zaandam, talrijke specifieke spoortechnische werken zoals beseining en boven-leidingen, de verdubbeling van de spoorlijn Zaandam-Purmerend en uiteraard de aanleg vande in dit artikel beschreven tunnel onder het Noordzeekanaal (fig. /).Het ontwerp van de verschillende onderdelen van het project is in handen van de NV Neder-landse Spoorwegen, de gemeenten Amsterdam en Zaanstad en de directies Noord-Holland enSluizen en Stuwen van de Rijkswaterstaat.De co?rdinatie vindt plaats via een stuurgroep, waarin naast vertegenwoordigers van de hier-boven genoemde instanties ook zitting hebben het Directoraat Generaal voor het Verkeer en deProvinciale Waterstaat Noord-Holland.Het ontwerp van de tunnel is gemaakt door de directie Sluizen en Stuwen van de Rijkswater-staat. De uitvoering geschiedt door de Combinatie Hemspoor, gevormd door Van Hattum enBlankevoort BV te Beverwijk en Dirk Verstoep BV te Gouderak. Met de bouw van de tunnel isbegonnen in juni 1976. Het werk dient in ruwbouw, dus zonder spoortechnische voorzieningen,medio 1980 gereed te zijn.Dwars- en lengteprofielZoals reeds in de inleiding is vermeld bevat de tunnel drie sporen. In het gesloten gedeelteworden deze sporen gescheiden door tussenwanden (fig. 2). Door deze tussenwanden, dieuiteraard primair een constructieve functie hebben, is het mogelijk, dat in geval van een calami-teit (waarbij met name aan brand gedacht moet worden) de naastliggende koker als vluchtroutekan worden gebruikt. Ten einde dit mogelijk te maken, zijn aan weerszijden van de tussenwan-den voetpaden ontworpen en worden op onderlinge afstanden van ca. 134 m in de tussenwandendoorgangen uitgespaard. Door deze ligging van de voetpaden wordt voorkomen, dat bij hetvluchten naar de naastliggende koker het daar aanwezige spoor wordt overgestoken. OverigensCement XXX (1978) nr. 2 53Cement XXX (1978) nr. 2 54Figuur 7 (blz. 54)Trac? van de Hemspoorlijn2Dwarsprofiel van het gesloten gedeelte(tunnel)3Dwarsprofiel open afrit (bak)4Dwarsprofiel open afrit (stroken)zal via het hier door de NS toe te passen communicatiesysteem (telerail) ervoor wordengezorgd dat het verkeer op de overige sporen, in geval van een calamiteit, zeer snel wordt stil-gelegd.Van de drie kokers heeft de middelste een grotere breedte dan de overige twee. De reden hier-voor is, dat deze koker geschikt moet zijn voor extra brede treinen, die thans het Noordzee-kanaal slechts via de Hembrug kunnen kruisen, daar deze transporten niet mogelijk zijn via despoortunnel te Velsen. Bij de aanleg van laatstgenoemde tunnel heeft men destijds bewustdeze beslissing genomen, zodat nu uiteraard de consequentie daarvan dient te worden aan-vaard, daar anders het gebied ten noorden van het Noordzeekanaal voor dit soort transportenper spoor ontoegankelijk zou worden. De extra brede koker was oorspronkelijk uitsluitendbestemd voor goederenvervoer, doch moet nu, met name in de spitsuren, ook voor personen-treinen gebruikt kunnen worden. Dit feit is ??n van de aanbevelingen van het in de inleidinggenoemde SOVA-rapport.Het dwarsprofiel van de open afritten bestaat voor het gedeelte tot 1,50 m boven de hoogstegrondwaterstand uit een gewapend-betonbak (fig. 3). Voor het hoger liggende gedeelte tot dehorizontale rechtstand, bestaat het dwarsprofiel uit 3 m brede gewapend-betonstroken dieonder elk spoor liggen (fig. 4).Cement XXX (1978) nr.2 555LengteprofielBouwput noord (links) en bouwput zuid(rechts)foto's: Dick LemckeDe voetpaden ter weerszijden van de tussenwanden in het gesloten gedeelte worden voort-gezet in de open afritten, met dien verstande dat hier de tussenwanden ontbreken, zodat tweenaast ??n wand liggende voetpaden overgaan in ??n breder voetpad in de afrit.De lengte van het zinkgedeelte is 1475 m, de lengte van de afritten is resp. 504 m (zuid) en 440 mnoord (f/g. 5). De zuidelijke afrit bestaat uit een ca. 41 m lang gesloten gedeelte, een ca. 363 mlang open bakprofiel en ca. 100 m lange en 3 m brede stroken. Voor de noordelijke afrit is dit indezelfde volgorde ca. 41, 337 en 62 m.De maximale helling van de tunnel is 1:40, terwijl de verticale afrondingsstraal onderin 10000 men die bij de overgang van helling naar rechtstand bovenin 5000 m bedraagt.In het oorspronkelijke ontwerp was uitgegaan van een maximale helling van 1:60. Tot nu toe isin hoofdsporen van de NS geen grotere helling toegepast, zo ook bij de spoortunnel te Velsen.Een uitgebreide studie bij de NS heeft echter uitgewezen dat, mits aan een aantal spoortechni-sche voorwaarden wordt voldaan, een helling van 1 :40 kan worden toegepast. Dit bleek hierhet geval te zijn, zodat mede door de toepassing van de genoemde (boven)straal van 5000 m,in plaats van de gebruikelijke 10 000 m, de tunnel ca. 800 m korter kon worden dan in het oor-spronkelijke ontwerp.Het ontwerpAlgemeenHet (verbrede) Noordzeekanaal, dat op de waterlijn 270 m en op de bodem (15,50 m -- NAP)170 m breed is, dient door de tunnel gekruist te worden.Het zinkgedeelte van de tunnel wordt echter veel langer dan uit deze randvoorwaarden afgeleidzou kunnen worden. Hiervoor is een aantal redenen.1. Het trac? kruist het kanaal niet haaks (f/g. 6); dit is een gevolg van het feit dat de bestaandebebouwingen, wegen en havens slechts dit trac? toelaten.Cement XXX (1978) nr. 2 566Situering tunnel2. Aan de zuidzijde moet rekening worden gehouden met de in het bestemmingsplan 'Haven- enRecreatiegebied West' opgenomen uitbreiding van de ADM-haven; deze uitbreiding vindt plaatsdoor de zuidelijke oever te verleggen en te verlengen tot de Westhaven (zie lijn a in fig. 6).3. Door de toch al grote lengte van het te zinken gedeelte is het economischer de totale lengtehiervan zo groot mogelijk te maken, waardoor wordt voorkomen dat in zeer diepe bouwputtenmet een omvangrijke bemaling moet worden gebouwd.De laatste reden heeft wel tot consequentie dat tot voorbij de (toekomstige) oevers wordt afge-zonken en dat dus tot daar gebaggerd moet worden. Hiervoor dienen tijdelijke dan wel nieuwewaterkeringen te worden aangelegd.Gebruik makend van deze consequentie en de wens om de bovenbelasting op de tunnel te be-perken, wordt aan de noordkant een nieuwe waterkering gemaakt (lijn b in fig. 6). Langs dezenieuwe waterkering is het mogelijk direct aan het Noordzeekanaal afmeergelegenheid voorschepen te cre?ren. Daar de Zaandammerpolder voor industrieterrein is bestemd, weegt het(geringe) verlies aan oppervlakte ruimschoots op tegen het voordeel industrie?n met behoefteaan afmeergelegenheid te kunnen aantrekken.De totale lengte van het af te zinken gedeelte wordt zodoende bepaald door de voor deze bouw-methode minimaal vereiste waterdiepte. Deze dient zo groot te zijn dat nog met een zinkelementgevaren kan worden en dat voldoende horizontale waterdruk gemobiliseerd kan worden vooreen waterdichte aansluiting tussen het hoogst gelegen zinkelement en het gesloten gedeeltevan de afrit.Na het afzinken wordt boven de hoogst liggende gedeelten tot maaiveldhoogte aangevuld. Aande zuidzijde gebeurt dit tot de eerder genoemde oeverlijn van de ADM-haven en aan de noord-zijde over een zodanig oppervlak tussen de lijnen b en in figuur 6, dat voldoende waterdiepteen gronddekking boven de tunnel ontstaat om het vastlopen van schepen op de tunnel te voor-komen. Aan de zuidzijde wordt boven en direct naast de tunnel meteen de situatie volgens hetbestemmingsplan gecre?erd, wat betekent dat naast de eigenlijke zinksleuf de gehele 'landtong'ten noorden van de toekomstige zuidoever van de ADM-haven wordt weggebaggerd tot lijn a-d.De hierbij vrijkomende specie wordt gebruikt om de langs het Hemspoortrac?, nog op een peilvan ca. 3 m -- NAP gelegen terreinen, op te hogen tot het niveau van het overige westelijkehavengebied (1,00 m + NAP). Hierdoor is het mogelijk het gemaal van de voormalige GroteUpolder, dat zich op de landtong bevindt, te slopen, daar het gehele gebied langs het trac? nahet gereedkomen van de nieuwe situatie een natuurlijke afwatering op het Noordzeekanaalkrijgt.Ondanks het feit dat hier een stuk werk wordt verricht dat niet direct noodzakelijk is voor deaanleg van de tunnel, wordt voorkomen dat extra voorzieningen moeten worden getroffen eneen enorme (tijdelijkeI) bovenbelasting op de tunnel moet worden aangebracht. De extra voor-zieningen zouden hebben bestaan uit het aanbrengen van een (tijdelijk) gemaal (het oudegemaal ligt te dicht bij de zinksleuf om te kunnen worden gehandhaafd), een (tijdelijke) oever-verdediging over een grote lengte en diverse voorzieningen ten behoeve van de scheepvaart.De hoogwaterkeringen langs het Noordzeekanaal hebben een hoogte van 2,00 m + NAP; zij die-nen, in het geval van het niet meer functioneren van de kering van de sluizen te Umuiden, om hetachterliggende gebied tegen de dan op het kanaal doordringende vloedstanden te beschermen.Ten noorden van het kanaal functioneert de Westzanerdijk, de noordelijke dijk van de Zaan-dammerpolder, als hoogwaterkering. Doordat de nieuwe spoorlijn een coupure in deze dijknoodzakelijk maakt (de spoorlijn over de dijk heenvoeren is, gezien het dan optredende hoogte-verschil ten opzichte van het vrijwel direct daarachter liggende stationsemplacement nietmogelijk), dient een vervangende hoogwaterkering te worden gemaakt. Deze wordt gevormddoor de waterkering van de Zaandammerpolder langs het Noordzeekanaal, de genoemdenieuwe waterkering (lijn b in fig. 6) en een kade langs de oostzijde van de open afrit, die via eenhet Hemspoortrac? kruisende weg aansluit op de Provinciale weg S 16, waarlangs ook dehuidige hoogwaterkering loopt. Het geheel krijgt daarbij uiteraard een kruinhoogte van 2,00 m+ NAP, wat onder meer betekent dat de kade langs het Noordzeekanaal gedeeltelijk moetworden verhoogd. Al met al bijna 4 km nieuwe hoogwaterkering ter vervanging van ca. 50 m dijk.Daar het gehele westelijk havengebied van Amsterdam buiten de hoogwaterkering ligt (dezeligt ter hoogte van de spoorlijn naar Haarlem), dient de zuidelijke afrit tegen de maximale hoog-waterstand te worden beschermd. Dit is niet alleen nodig om de tunnel zelf onder deze omstan-digheden tegen vollopen te vrijwaren, doch ook om overstroming van het gebied ten noordenvan het kanaal via de tunnel te voorkomen! Daarom reiken bij de zuidelijke afrit de wanden tot2,50 m + NAP en sluiten op deze wanden - aan het einde van de 'open bak' - zogeheten kantel-dijken aan. De kanteldijken sluiten op hun beurt aan op de nieuwe spoorbaan en wel op eenpunt waar deze de hoogte van 2,00 m + NAP heeft bereikt.De afrittenDe afritten worden gebouwd in bouwputten, die gerealiseerd zijn door middel van open ontgra-vingen met taluds. Door het reeds gesignaleerde lange zinkgedeelte van de tunnel zijn de bouw-putten beperkt van omvang en diepte: ter plaatse van de waterkelders tot ca. 12 m -- NAP.Een groot bijkomend voordeel is hierbij dat daardoor de bemalingscapaciteit beperkt kanblijven (beperking van de verlaging van de grondwaterstand in de omgeving en dus verkleiningvan het risico voor schade). De bemalingsinstallatie bestaat uit pompputten met onderwater-pompen.Cement XXX (1978) nr. 2 57Luchtfoto bouwdok tijdens beginfase tunntelementenbouwfoto: Dienst Publieke Werken Amsterdam7a-bOude situatie met de beide dokken, daar-onder de nieuwe situatie met ??n groot dokEen kort deel van de afritten wordt uitgevoerd als gesloten tunnel met hetzelfde inwendigeprofiel als het zinkgedeelte. Tegen dit diepste deel wordt het aansluitende zinkelement afgezon-ken. Hier bevinden zich de ruimten voor diverse installaties zoals pompen voor de afvoer vanhemelwater, aggregaten, trafo's en dergelijke. Tevens is hier de tunnel voor bedienings- enonderhoudspersoneel via trappehuizen bereikbaar. Deze trappehuizen kunnen eveneens dienstdoen als toegang tot de tunnel voor de brandweer en de GGD in geval van een calamiteit.Zoals reeds eerder gesteld, bestaan de afritten vanaf dit gesloten gedeelte tot 1,50 m bovende hoogst voorkomende grondwaterstand (gemeten tot bovenkant spoorstaaf) uit gewapend-betonbakken (f/g. 3).Zowel het gesloten gedeelte als de open bak zijn gefundeerd op in de grond gevormde palenvolgens het systeem Parera. In die gedeelten van de afritten, waarop een resulterende opwaart-se kracht wordt uitgeoefend, worden de palen voorzien van een centrale Dywidagstaaf ? 36 mm.De Dywidagstaven worden na het afspannen in de reeds verharde vloer verankerd, waardoorop zo'n paal een trekkracht van 600 kN kan worden opgenomen.De overige palen, die hoofdzakelijk op druk worden belast, worden voorzien van een langs-wapening van FeB 400.Vanwege de lage ligging van het maaiveld (ca. 3 m -- NAP) en de toekomstige ophoging van deterreinen (tot 1,00 m + NAP ten zuiden en tot 0,15 m + NAP ten noorden van het kanaal) wordende hoger gelegen gedeelten van de 'verdiepte afritten' gemaakt op een ophoging van zand.Op het eerste gezicht een paradoxale situatie, doch gezien de toekomstige maaiveldliggingbegrijpelijk.Aansluitend aan het bakprofiel van de afritten liggen de sporen over resp. ca. 100 m (zuid) enca. 62 m (noord) op gewapend-betonstroken, die zijn gefundeerd op geprefabriceerde voor-gespannen betonnen palen. De reden om deze stukken spoor op palen te funderen is gelegenin het feit dat bij de kleine verticale bovenstraal van 5000 m {zie fig. 5) en een niet star onder-steund spoor de kans op ontsporingen ten gevolge van zettingen van de rails te groot is. Dereden om de stroken op geprefabriceerde palen te funderen is dat door de grote op te nemenhorizontale krachten ('middelpuntvliedende' kracht als gevolg van de ligging in een horizontaleboog en langskracht in geval van railbreuk) een groot aantal palen onder een flauwe helling(max. 5:1) geheid moet worden, wat voor in de grond gevormde palen vrijwel onmogelijk is.Deze belastingen worden bij de bakconstructie door de gronddruk tegen wanden en vloeropgenomen.Het zinkgedeelteHet ontwerp van de Rijkswaterstaat voor dit 1475 m lange gedeelte voorzag in het in een bouw-dok prefabriceren van 11 zinkelementen van elk 134 m lengte en het daarna ??n voor ??nafzinken. Deze elementlengte zou de grootste zijn, die ooit in Nederland was toegepast; tot dantoe was dat 125 m voor de elementen voor de Vlaketunnel onder het kanaal door Zuid-Beveland.Op voorstel van de aannemer is besloten 8 van de 11 elementen samen te voegen tot 4 elemen-ten van elk 268 m (!) lengte. Deze vormen de rechte delen, terwijl de 3 'korte' elementen met deoorspronkelijke lengte van 134 m het gekromde deel vormen [fig. S). De reden dat deze laatstedrie niet op ??n of andere wijze samen zijn gevoegd, is gelegen in het feit dat dan een te groothoogteverschil over ??n element ontstaat, wat in het bouwdok te grote problemen oplevert.Door de vorm en de situering van het bouwdok was de verdubbeling van de lengte voor derechte elementen mogelijk. Dit bouwdok is gevormd door de beide, naast elkaar gelegen, voor-malige bouwdokken van de Coen- en de Utunnel tot ??n geheel samen te voegen. Dit is gedaandoor de 'landtong' tussen beide dokken te ontgraven en, uiteraard, beide wederom af te dam-men (fig. 7a en b). Dit werk is, voorafgaand aan de aanbesteding van de tunnel, uitgevoerd doorJ.G.Nelis & Zn Umuiden BV, waarbij de bemaling volgens een afzonderlijke overeenkomst wasopgedragen aan BV Grondboorbedrijf J.Mos te Rhoon.Door de ligging van het bouwdok tegenover de Coenhaven is het mogelijk de lange elementenuit te varen en 'achteruit stekend' deze in de juiste richting te manoeuvreren. Ook het feit dathet transport en afzinken van de elementen plaatsvindt in niet stromend water, is van belangCement XXX (1978) nr. 2 588aTweede dichting met polyurethaan8bTweede dichting met dubbeldamprofielgeweest bij de beslissing op de alternatieve aanbieding van de aannemer in te gaan. Het behoeftuiteraard nauwelijks betoog dat met een en ander, ondanks het treffen van extra voorzieningen,een kostenbesparing is bereikt.De, in vergelijking met de gebruikelijke afmetingen bij autotunnels, smalle kokers van dezetunnel - ca. 6,50 m ten opzichte van ca. 13 m - maken het mogelijk, ondanks de grote diepte,een betrekkelijk gering wapeningspercentage toe te passen. Bij autotunnels bedraagt het ge-wicht van de wapening, inclusief supporten, veelal ruim 100 kg per m3beton, bij de Hemspoor-tunnel bedraagt dit voor de zinkelementen ca. 60 kg per m3. De conclusie dat dan ook met eengeringere dikte van de omhullende betondoorsnede kan worden volstaan is niet juist, daar dande tunnelelementen een te gering gewicht zouden krijgen om het opdrijvend vermogen te kun-nen compenseren. Om de tunnel als een schakelketting op het zandbed onder de tunnel te latendragen en om uitvoeringstechnische redenen (bekistingslengte!) zijn de zinkelementen opge-deeld in 22,33 m lange moten. Door deze opdeling wordt voorkomen dat ongewenst grote langs-momenten door ongelijke zetting van de ondergrond worden ge?ntroduceerd. Ter voorkomingvan ongelijke zettingen ter plaatse van de dilatatievoegen zijn tandopleggingen in dak en vloeraangebracht.Voor de waterdichting van de dilatatievoegen wordt een geheel nieuwe methode toegepast. Bijvroegere tunnels bestond de waterdichting uit de bekende rubbermetalen voegstrook en eentweede (buiten)dichting. Voor deze laatste dichting zijn verschillende methoden toegepast,zoals met polyurethaan (fig. 8a) en het zogeheten dubbeldamprofiel (fig. 8b). Beide methodenhebben hun (uitvoeringstechnische) bezwaren. Het aanbrengen van deze tweede dichting vondzijn oorzaak in het feit dat het beton rondom de rubbermetalen voegstrook nogal eens grind-nesten bevatte, veroorzaakt door een ter plaatse voorkomende grote hoeveelheid wapenings-staal en het niet gemakkelijk bereikbaar zijn voor trilnaalden.Doordat de oorzaak van het lekken van voegen gezocht moet worden in de minder goede kwali-teit van het beton in de directe omgeving van de rubbermetalen voegstrook, is de meest effec-tieve wijze van bestrijding van de lekkage het verbeteren van deze kwaliteit. Bij de directieSluizen en Stuwen van de Rijkswaterstaat is deze conclusie vertaald in de ontwikkeling van de'injectie-voegstrook'. Deze bestaat uit de normale rubbermetalen voegstrook, waarop aan deeinden van de metalen strippen een sponsrubberprofiel is gelijmd (fig. 9). Door op regelmatigeafstanden een stalen buisje, dat tegen dit sponsrubberprofiel wordt geklemd, in te storten, wor-den kanaaltjes gecre?erd waardoor het beton rondom de strippen met epoxyhars kan wordenge?njecteerd. Om ervoor te zorgen dat tijdens het storten het buisje niet verstopt raakt, wordter gedurende deze periode een stalen pen in geplaatst die kort na het storten wordt verwijderd,waardoor vastzitten wordt voorkomen. Direct daarna wordt het buisje met een dopmoer afge-sloten, die bij het injecteren weer wordt losgedraaid. Alvorens tot dit systeem werd overgegaan,zijn proeven uitgevoerd die een bevredigend resultaat opleverden. De injectievoegstrook wordtvervaardigd door Vredestein Loosduinen BV, welke firma ook bij de ontwikkeling betrokken isgeweest.Eveneens is door het toepassen van een rationeel wapeningssysteem rondom de voegstrookgetracht het risico van grindnesten te beperken.Cement XXX (1978) nr.2 599Detail injectiepunten bij rubbermetalenvoegstrook10Dilatatievoeg met koppelstaafBovengenoemde ontwikkelingen hebben geleid tot het weglaten van de eerder genoemdetweede dichting. Deze ontwikkelingen zullen, naar het zich laat aanzien, een aanmerkelijkebesparing opleveren.Ten behoeve van transport en afzinken moeten voorzieningen worden getroffen, zodat geduren-de deze fase een zinkelement zich als een monolietconstructie gedraagt. Werd dit bij vorigetunnels bewerkstelligd door een tijdelijke voorspanning, bij de Hemspoortunnel geschiedt ditdoor zogeheten koppelstaven. Dit zijn door de dilatatievoegen lopende wapeningsstaven 0 32van FeB 400 met een totale lengte van 3,20 m (fig. 10).Na het afzinken en onderspoelen worden deze staven doorgeslepen, zodat het eerder genoem-de schakelketting-principe wordt gehandhaafd.De koppelstaven hebben een aantal voordelen ten opzichte van tijdelijke voorspanning:1. ze zijn goedkoper;2. er is minder kans op lekkage door het ontbreken van door de voegen lopende omhullingsbuizenvoor de voorspankabels;3. er ontstaat een grotere veiligheid.Het laatste voordeel wordt verklaard door de gebruikelijke veiligheid ten aanzien van het vloeienvan het staal en het bezwijken op aanhechting. Dit in tegenstelling tot het voorspannen, waarbijhet uitgangspunt was in het gebruiksstadium nog juist enige drukspanning in de voegvlakkentussen de moten te hebben. Bovendien zouden de niet ge?njecteerde kabels over de hele lengtevan het zinkelement verlengen zodra ??n van de voegen open zou gaan staan. Indien bij voor-spannen dezelfde veiligheid als bij het toepassen van koppelstaven zou worden toegepast, zoudit een belangrijke toename van het aantal voorspankabels betekenen. Het kostenverschil zoudan nog groter zijn.Een nadeel van het toepassen van koppelstaven is, dat reeds tijdens de bouwfase in het dokeen tunnelelement een star geheel is, wat door optredende temperatuurwisselingen extra span-ningen met zich meebrengt. Bij temperatuurstijgingen worden drukspanningen veroorzaakt, bijtemperatuurdalingen trekspanningen. Gezien de geringe treksterkte van beton zijn de laatstespanningen de gevaarlijkste.Uiteraard kunnen de spanningen niet hoger worden dan volgend uit de totale op de bodem uit-geoefende wrijvingskracht bij verlenging dan wel verkorting van de moten. Ter bepaling vandeze wrijvingskracht is het noodzakelijk de wrijvingsco?ffici?nt tussen de als werkvloer te ge-bruiken betonplexplaten en het zich daaronder bevindende grindbed te kennen. Daartoe zijn ophet terrein van de 'Combinatie Oosterschelde' te Kats schuifproeven uitgevoerd om deze co?f-fici?nt te bepalen. In figuur 11 is de hierbij gevonden relatie tussen de verplaatsing en de wrij-vingsco?ffici?nt aangegeven. De rechte onderbroken lijnen in de figuur zijn voor de berekeningaangehouden.Aan de hand van de na de proeven opgezette berekeningen bleek, dat voor de lange tunnel-elementen de trekspanningen nabij de middenvoeg te groot zouden worden, zodat beslotenwerd ze, althans voor de 'bouwdokfase', als twee korte elementen uit te voeren. Dit betekendedat voor deze middenvoegen een constructie diende te worden toegepast die een vrije bewe-ging in het bouwdok zou toestaan en die in de drijf- en in de afzinkfase de twee delen van 134 m11SchuifproefCement XXX (1978) nr. 260Het lege bouwdok met daarnaast de tunnel-elementen in uitvoeringfoto's: Rijkswaterstaat en Dick Lemcketot ??n geheel van 268 m lengte zou verenigen. Deze 'koppelconstructie' bestaat uit aan weers-zijden van de voeg, via aangelaste stalen strippen in het beton verankerde, halve HE 550 M pro-fielen, die kort voor het opdrijven met behulp van voorspanbouten worden verbonden (fig. 12).Na het afzinken en onderspoelen worden de voorspanbouten verwijderd, zodat ook deze voegkan dilateren.Ook bij de Hemspoortunnel wordt de vroeger gebruikelijke waterdichte bekleding niet meertoegepast. Om ervoor te zorgen dat in de buitenwanden, die op de reeds verharde vloerenworden gestort, geen scheuren ontstaan als gevolg van krimpspanningen, wordt het beton in diewanden gedurende enige etmalen na het storten gekoeld. Dit koelsysteem moet verhinderendat tijdens de verharding de temperatuur te hoog oploopt zodat bij de afkoeling het temperatuur-interval niet zo groot is dat daardoor (te) grote trekspanningen ontstaan.Het afzinken en aansluiten van de tunnelelementen geschiedt op analoge wijze als bij allenaoorlogse gezonken tunnels in Nederland, behoudens de tunnel onder het Prinses Margriet-kanaal. Voor het afzinkproc?d?, alsmede andere uitvoeringstechnische aspecten wordt verwe-zen naar het navolgende artikel.Nadat alle elementen in de gebaggerde sleuf zijn afgezonken en onderspoeld, wordt het water,nodig om te kunnen afzinken en het element aan de bodem te houden, uit de ballasttanks ge-pompt. Om dit gewicht te compenseren wordt een laag ballastbeton gestort (fig. 2). De boven-ste 200 mm wordt pas ca. drie maanden na het aanvullen van de zinksleuf aangebracht. Dan ishet zettingsproces vrijwel geheel voltooid en kan het, voor een spoorlijn met directe spoorstaaf-bevestiging (dus zonder ballastbed) zo belangrijke lengteprofiel nauwkeurig worden aan-gebracht.SlotMedio 1980 zal de tunnel door de Combinatie Hemspoor worden opgeleverd. Daarna zullenonder directie van de NS nog vele werkzaamheden in de tunnel worden uitgevoerd. Dezebestaan onder meer uit het leggen van de sporen, het aanbrengen van bovenleidingen, seinenen de daarvoor benodigde apparatuur.12Dwarsdoorsnede koppelconstructiedilatatievoegCement XXX (1978) nr. 261ir.B.W. van Eldik ThiemeCombinatie Hemspoor B. De uitvoeringInleidingOp 26 mei 1976 werd aan de CombinatieHemspoor, gevormd door Van Hattum en Blan-kevoort BV en Dirk Verstoep BV, opdrachtverleend tot het maken van een tunnel in despoorlijn Amsterdam-Zaanstad onder hetNoordzeekanaal.De uit te voeren werkzaamheden kunnen ge-splitst worden in de volgende hoofdonderde-len:? tunnelelementen in het bouwdok;? de toeritten;? het afzinken;? de afbouw.In het algemeen tijdschema van figuur 1 is deplanning van de werkzaamheden weergege-ven. De start van het werk was in juni 1976,de oplevering zal na 210 weken in juni 1980plaatsvinden. Zoals uit de planning te zien isligt het zwaartepunt van de werkzaamhedenin de jaren 1977 en 1978. In die periode moe-ten de werkzaamheden in het bouwdok, als-mede die aan de beide toeritten voltooid zijn,zodat de tunnelelementen nog eind 1978 afge-zonken kunnen worden.Het werk wordt momenteel uitgevoerd metca. 150 man CAO-personeel en ca. 20 manstafpersoneel.BouwdokInrichting werkterreinOp ongeveer 6 km afstand van de geprojec-teerde plaats voorde tunnel ligt de bouwplaatsvan de tunnelelementen. De bouwplaats, hetsamengevoegde dok van de ljtunnel en deCoentunnel, werd kant en klaar door de op-drachtgever ter beschikking gesteld.Met het accepteren van het door ons inge-diende voorstel om van 8 elementen van 134meter er 4 van de dubbele lengte te maken,moest ook een nieuwe afbouwplaats (een ver-diept gedeelte in het bouwdok) aan de anderekant van het dok gemaakt worden. De oor-spronkelijk geplande plaats bij de uitgangvoor de Vroegere ljtunnel-elementen was nute kort.1Algemeen tijdschema2Plattegrond bouwdok met plaats elementenCement XXX (1978) nr. 2 62Overzicht bouwdok, eind september 1977foto's: Combinatie Hemspoor3Bouwvolgorde4Cyclustijd motertproduktieBij het inrichten van het werkterrein (fig. 2) isgetracht het werk zoveel mogelijk self-sup-porting te maken. Zo is er een timrnerloods,een werkplaats en ook een betoncentrale(max. capaciteit 120 m3/uur) met een loswalvoor zand-, grind- en cementschepen.Wanneer het dok eenmaal vol ligt met tunnel-elementen is de resterende ruimte nog maarzeer beperkt. Daarom zijn de werkwegen tus-sen het kraanbaanspoor aangelegd en de to-renkranen op een portaal geplaatst zodat hetwerkverkeer er onderdoor kan rijden.MotenproduktieHet zwaartepunt van het gehele werk ligt bijde motenproduktie in het bouwdok. Hier moet115 000 m3beton (totaal te verwerken 155 000m3) in een tijdsbestek van twee jaar verwerktworden. Gezien de betrekkelijk korte bouwtijdworden de elementen in drie bouwstromengemaakt. Dat wil zeggen dat drie moten(vloer, wanden en dak) tegelijk in aanbouwzijn. De werkvolgorde bij de motenproduktieis weergegeven in figuur 3. Eerst wordt debodem van de bouwput voorzien van een 30cm dikke grindlaag. Deze laag grind moet hettoestromen van water onder het tunnelelementtijdens het opdrijven bevorderen. Op dezegrindlaag wordt een werkvloer van houtenbodemplaten gemaakt. Deze platen wordendoor middel van houtdraadbouten in het betonverankerd, zodat ze niet los kunnen schietentijdens opdrijven of transport. Op deze platenwordt de tunnelvloer gestort (ca. 660 m3) envervolgens worden.in ??n fase wandenen dakgestort (ca. 860 m3).Vanwege het grote aantal te storten moten(66 stuks) was het van belang om zo snel mo-gelijk een korte cyclustijd voor de motenpro-duktie te bereiken. Dank zij een goed handel-bare rijdende bekisting en door prefabricagevan de wapeningsnetten van zowel binnen-als buitenwanden kon na het inspelen van demensen op alle werkzaamheden na enigemaanden een cyclustijd van 14 dagen (fig. 4)bereikt worden. Wel moet hierbij worden op-gemerkt dat dank zij de korte overspannin-gen bij deze spoortunnel de benodigde ver-hardingstijd beperkt blijft. Een betonsterktevan 14 N/mm2is reeds voldoende om te kun-nen ontkisten.Desalniettemin is het in de winter, ondanksafdekken van het dak met isolerende dekensen een klimaatbeheersing door middel vanheaters in de tunnel, steeds kritiek of de ver-eiste minimum druksterkte tijdig wordt ge-haald. De begin- en eindmoten zijn veel be-werkelijker, hiervoor is een cyclustijd van 21tot 28 dagen nodig.Er zijn drie bouwstromen, twee hiervan lopenin een 14-daagse cyclus met het stort op don-derdag (verharding in het weekendI), de der-de bouwstroom heeft een drieweekse cyclusmet het stort op dinsdag. Een tweeweeksecyclus was hier niet haalbaar omdat twee gro-te storten op opeenvolgende dagen onge-wenst zijn vanwege de lange dagen die hierbijdoor de mensen gemaakt moeten worden.Toe rittenDe beide toeritten worden gebouwd in een inden droge ontgraven bouwput. Een span-ningsbemaling voorkomt het opbars.ten van deputbodem, terwijl een open bemaling het op-Cement XXX (1978) nr.2 63Eindmoten van de tunnelelementenBetoncentrale bij het bouwdokpervlaktewater afvoert. Op beide afritten isgestart met de werkzaamheden in het diepstedeel van de bouwput. De kritieke lijn van dewerkzaamheden loopt namelijk over de bouwvan twee gesloten moten en het bedienings-gebouw.De ingraving en het eerste gedeelte van deophoging zijn gefundeerd op in de grond ge-vormde trek- en drukpalen. Het in het bestekvoorgeschreven proefspannen van de trekpa-len geeft nogal wat problemen, omdat eerst nalange tijd en meerdere malen proefspannende vereiste verlengingen gehaald worden. Ditprobleem wordt naar alle waarschijnlijkheidveroorzaakt doordat de Dywidagstaaf aan zijnpolyethyleen omhullingsslang blijft kleven. Nahet heien en proefspannen van de palen kun-nen de vloeren worden gestort. Een stort datveel aandacht vergt door een aantal erg be-werkelijke rallopstorten die zeer nauwkeuriggesteld moeten worden. Na het vloerstortworden in het open gedeelte ??n voor ??n dewanden van de desbetreffende moot gestort.AfzinkenDroge BouwdokReeds in de bouwfase van de tunnelelemen-ten moet er rekening mee worden gehoudendat de elementen te zijner tijd in drijvendetoestand getransporteerd en afgezonken moe-ten worden. In de bouwfase moeten daaromde hiervoor nodige voorzieningen en instortin-gen opgenomen worden. Zo worden de ele-menten voorzien van vijzelpennen en neus- enkinopleggingen voor de tijdelijke fundatie.Verder worden ze uitgerust met instortingenvoor bolders, hijsogen en het meetsysteem.Ook worden ballasttanks, ballastleidingen,kopschotten en een tijdelijke toegangsschachtaangebracht.Natte BouwdokAls alle elementen voltooid zijn wordt hetbouwdok met behulp van een hevelleidingnaar het Noordzeekanaal onder water gezet.De tunnelelementen blijven in deze fase nogop de bodem liggen omdat de ballasttanks volwater zijn gezet.Wanneer alle elementen goed waterdichtblijken te zijn kan een doorvaartopening terhoogte van de afbouwsteiger worden gebag-gerd. Op de walkant worden intussen de lier-opstellingen voor het verhaalsysteem opge-steld.Nadat het af te zinken element van bolders isvoorzien en vastgelegd is in de verhaaldra-den, kan het opgedreven worden door het uit-pompen van ballastwater. Vervolgens wordthet element verhaald naar de afbouwsteiger.Op het dak wordt nu een beschermschil vanzodanige dikte gestort dat het gemiddeldevrijboord 5 cm wordt.Omzetten van de tunnelbekisting bij deeindmotenDe afzinkpontons en de toegangsschacht wor-den door een drijvende bok op de elementengeplaatst. Vanwege hun verdiepte liggingkunnen de pontons bij het eerste en laatsteelement reeds v??r het opdrijven boven hettunnelelement gevaren en eraan bevestigdworden. Nadat nog diverse voorzieningen tenbehoeve van meetsysteem en communicatiezijn aangebracht, is het tunnelelement gereedvoor transport.Transport en afzinkenMet behulp van verhaaldraden en sleepbotenwordt het element het bouwdok uitgesleept.De lange elementen moeten om de draai tekunnen maken eerst de Coenhaven insteken.Sleepboten zorgen voor het transport naar dezinksleuf. Hierbij moet de Hembrug gepas-seerd worden. Gezien de korte openingstijdenvan deze brug is gezorgd dat het transport on-afhankelijk hiervan kan plaatsvinden. Daaromis de toegangsschacht zodanig van hoogte(ca. 10 m), dat hij juist onder de brug door kan.Tijdens het afzinken wordt deze schacht naarbehoefte verlengd.Eenmaal bij de zinkgeul aangekomen wordende pontons en het tunnelelement verankerdaan van tevoren uitgebrachte draden. Door in-laten van water in de ballasttanks wordt hetelement ondergedompeld en geballast tot hetmet een overwicht van ongeveer 300 ton aande pontons hangt. Daar de zoutconcentratie inhet water met de diepte toeneemt, moet ge-durende het afzinken voortdurend water inge-laten worden om voldoende overgewicht tehouden. Het element wordt aan ??n kant meteen neusoplegging opgelegd op het voor-Cement XXX (1978) nr. 2 645Koppeling Zinkelementen6Uitrusting voor het afzinkengaande element (of landhoofd); aan de ande-re kant wordt het met vijzelpennen afgezet optwee betonplaten die vooraf in de zinkgeulzijn gelegd {fig. 5). Het aansluiten geschiedtdoor het aantrekken van het element tegenhet voorgaande reeds afgezonken elementDoor nu het water uit de voegruimte weg tepompen wordt het rubberprofiel (gina-profiel)rondom de voegruimte ingedrukt, waardooreen volledige afdichting van het buitenwaterwordt verkregen.MeetsysteemHet meetsysteem dat toegepast zal wordenbij het afzinken van de Hemtunnel wijkt af vandat bij voorgaande tunnels. De positie van hettunnelelement wordt bepaald met behulp vaninversieloden, meetdraden en afstandvoelers(r/g. 6). Vanaf de wal worden de top van hetdradensysteem en de inversieloden ingeme-ten met behulp van AGA-apparatuur en theo-dolieten.Met behulp van deze gegevens kunnen langs-positie, dwarspositie, hoogteligging en langs-helling van het tunnelelement berekend wor-den. De dwarshelling wordt bepaald door wa-terpassing in het tunnelelement.In de laatste fase van het afzinken kan deafstand tot het element nauwkeurig bepaaldworden door vanuit het voorgaande elementCement XXX (1978) nr. 2657Onderspoelen ven de ruimte onder deafgezonken tunnelHeiwerk afrit zuidBekisting voor de opstortingen in afrit zuideen voelstaaf uit te schuiven naar een plaatop het te zinken element. De slotcontrole vande ligging geschiedt door een asmeting doorde geopende deuren in de kopschotten.OnderspoelenDe afstand tussen de onderkant van het afge-zonken element en de bodem bedraagt onge-veer 0,5 m. De tunnel wordt gefundeerd opeen laag zand die in deze ruimte gebrachtwordt door middel van onderspoelen. Eenzand-watermengsel wordt door in de vloer in-gestorte pijpen (fig. 7) onder het element ge-bracht. Rondom dit punt bouwt zich een zand-pannekoek op.Nadat de gehele tunnel op deze wijze metzand is onderspoeld kunnen de vijzels terplaatse van de tijdelijke funderingen afgelatenworden. Het hier toegepaste systeem is enigs-zins afwijkend van het de laatste tijd gebrui-kelijke systeem, waarbij onderspoeld werddoor van balafsluiters voorziene doorvoer-openingen in de vloer. Het voordeel van hetnu gekozen systeem is dat het leidingstelselin de tunnel uitgespaard kan worden.AfbouwNa het afzinken en onderspoelen worden dekopschotten verwijderd en wordt de functievan het ballastwater overgenomen door eenlaag ballastbeton. Op deze betonlaag wordentot slot railopstortingen en kabelkokers ge-maakt.Cement XXX (1978) nr. 2 66