C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2003 354O n t w e r p c r i t e r i aDe bepalende functionele criteriavoor het tunnelontwerp zijn degeschiktheid voor treinen metsnelheden tot 300 km/h en vooreen doorgaand railsysteem meteen directe spoorstaafbevestiging.De hoge snelheid betekent datniet alleen de vrije ruimte voortrein en bovenleiding bepalend is,maar dat er extra ruimte dient teworden voorzien voor de druk-golf. Een trein die op hoge snel-heid een tunnelbuis binnenrijdt,veroorzaakt druk- en onderdruk-golven. De drukverschillen diehierdoor tussen het inwendigevan de trein en de tunnelbuis ont-staan, dienen te worden beperktin verband met het reizigerscom-fort. Op grond van uitgebreidestudies had de opdrachtgever inde richtlijnen vastgelegd dat eenvrije buisdoorsnede van 45 m2(enkel spoor) vereist was, in com-binatie met drie luchtschachtenper oever en drukvereffenings-openingen in de middenwand naelke 25 m.De hoge snelheid in combinatiemet de eis voor directe spoorstaaf-bevestiging stelt bijzonder strin-gente eisen aan het zettings- envervormingsgedragvandetunnels.Deze eisen zijn als volgt:? de globale totale zetting van detunnel, na bevestiging van derails, mag niet meer zijn dan30 mm;? het zettingsverschil over eenvoeg ten gevolge van de trein-belasting dient te wordenbeperkt tot 0,75 mm, dan weltot 2 mm ten gevolge van deandere belastingen;? indien de zettingsverschillenover een voeg niet tot hetbovenstaande kunnen wordenbeperkt, dient een overgangs-plaat (pendelplaat) te wordenaangebracht. De maximalehelling van deze plaat mag1:350 niet overschrijden.Het moge duidelijk zijn dat ditvoor een civiele constructie `opstaal'zeerhogeeisenzijn.Immersdezeeisenhebbenervoorhetover-grote deel van het hsl-trac? toegeleiddateenvolledigonderheideconstructie, de zogenoemde zet-tingsvijeplaat,wordtgerealiseerd.De eis dat het direct bevestigdespoordoorgaandmoetzijn,isvooreen afzinktunnel uniek. Buitende afzinktunnels is deze eis na-melijk vertaald naar een maxi-mum ongedilateerde lengte vooreen kunstwerk van 35 m. Dit isechter voor afzinktunnels geenpraktische lengte.Een uniek gegeven voor dezetunnels is tevens dat de tunnel-buizen deel uitmaken van de pri-maire waterkering. De toerittenvan beide hsl-tunnels lopen na-melijk niet over een primaire ke-ring heen. Dit heeft tot gevolg datde toegepaste veiligheidsfactorenin de betonberekeningen hogerzijn dan gebruikelijk in de VBC.Tevens is de bovenbelasting doorgrond op de tunnels daardoorhoog. De tunnels lopen tot ver inde oevers en de primaire dijkenliggen op het tunneldak.R a n d v o o r w a a r d e nNaast bovenstaande technischeeisen zijn bij de inschrijving nogtweebelangrijkerandvoorwaardengesteld. De beschikbare ontwerp-en bouwtijd tot de mijlpaal `aan-leg railsystemen' was minder danvier jaar en het bekende bouwdokBarendrecht werd door de op-drachtgever `om niet' ter beschik-king gesteld als productielocatie.Gezien de beschikbare bouwtijdis gekozen voor ??n dokking enhiermee lag, gegeven de beno-digdetunnelbreedteenhetopper-vlak van het bouwdok, de maxi-maal haalbare lengte van deafzinktunnels vast. Dit heeft ertoeAfzinktunnels Dordtsche Kilen Oude Maasir. W.M. 't Hart, en ir. Ch.J.A. Hakkaart, BouwcombinatieHSL Drechtse StedenNaast de brug over het Hollands Diep kruist het hsl-trac? in Zuid-Holland nogtwee grote rivieren, de Dordtsche Kil en de Oude Maas. Beide kruisingen wor-den gerealiseerd met een afzinktunnel. Afwijkend van de gebruikelijke ont-werpcriteria bij afzinktunnels zijn de hoge snelheid in combinatie met de eisvoor directe spoorstaafbevestiging en het feit dat de tunnelbuizen deel uit-maken van de primaire waterkering.Tabel 1 | Tunnel Dordtsche Kil van west naar oostopen toerit west 681 m 1 motencut & cover west 161 m 7 motenzinkdeel 974 m 5 elementen van 135 m; elk 6 moten2 elementen van 150 m; elk 6 motencut & cover oost 374 m 16 motenopen toerit oost 440 m 20 moten1 | Langsdoorsnede tunnelDordtsche Kilafzinkelementenbouwkuipen oeversleufopen toerit westcut & coversluitvoegoeversleuf bouwkuipenA16cut & cover open toerit oostC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wgeleid dat ten opzichte van hetreferentie-ontwerp van de op-drachtgeverervoorgekozenisomde lengte van het afgezonken deelvan de tunnels in te korten tenkoste van diep gelegen cut &cover-delen.T u n n e l l a y - o u t e nd o o r s n e d eDe lay-out van de tunnel Dordt-sche Kil (fig. 1) is weergegeven intabel 1.De lay-out van de tunnel OudeMaas (fig. 2) is weergegeven intabel 2.De dwarsdoorsnede van de geslo-ten delen bestaat uit twee buizen(fig. 3). De vereiste vrije ruimte inverband met de drukgolfproble-matiek is gevonden in de breedte.In verband met de beperking vandiepgang op de Dordtsche Kil isde buitenwanddikte van deze tun-nel beperkt tot 950 mm. De wand-dikte van de tunnel Oude Maas is1100 mm. De middenwand is inbeide gevallen 800 mm dik.Over de gehele lengte van de tun-nels worden ter weerszijden vanhetspoorperronsaangebracht.Inde gesloten delen fungeren debinnenperrons als evacuatiepadin geval van calamiteiten. Daartoekrijgen deze perrons een vastemaat ten opzichte van bovenkantspoor. Gezien de verlopende ver-kanting van het spoor betekentdat de hoogte van de binnenper-rons ook verloopt. Bij de vlucht-deuren, hart-op-hart 150 m, die-nen de beide binnenperrons terweerszijden van de deur op de-zelfde hoogte te liggen. Zo wordtzelfs iets simpels als een perron,bij de hsl tot een ware uitdaging.V e r t i c a l e f i x a t i ez i n k e l e m e n t e nDe zettingseisen gepaard aan dehoge bovenbelastingen leiden toteen voor zinktunnels onconven-tionele verticale fixatie ter plaatsevan zowel de mootvoegen als dezinkvoegen.Traditioneel worden zinktunnelsvoorzien van een fixatie met `be-tonkragen'invloerendak.Geziende hoge bovenbelasting was decapaciteit hiervan onvoldoendeen is voor verdeuveling in de wan-den gekozen. In het verleden ishiervoor wel een type visgraatver-deuveling gebruikt; in verbandmet de stringente zettings- en ver-plaatsingseisen viel ook dezeoplossing af. Gekozen is voor eentandverbinding waarbij zowel inde buitenwanden als de midden-wandeenvasteconstructievetandwordt gemaakt (fig. 4).Tabel 2 | Tunnel Oude Maas van noord naar zuidopen toerit noord 572 m 27 motencut & cover noord 116 m 6 motenzinkdeel 1054 m 7 elementen van 150 m, elk 6 motencut & cover zuid 215 m 10 motenopen toerit zuid 684 m 32 motenafzinkelementenbouwkuipen oeversleufsluitvoegopen toerit noordcut & coveroeversleuf bouwkuipenopen toerit zuidcut & cover1100 73508007350 110017700900110099802 | Langsdoorsnede tunnelOude Maas3 | Dwarsdoorsnedeafzinkelement4 | Mootvoegencement 2003 3 55C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2003 356Gezien de grootte van de op tenemen kracht bleek dat construc-tief de volledige dikte van de wandnodig was. Voor de middenwandwas dit geen probleem, echtervoor de buitenwanden lag dit van-zelfsprekend anders. Daar moestimmers aan de buitenzijde mini-maal 500 mm betondikte blijvenin verband met de waterafdich-ting.De oplossing is gevonden om terplaatse van de voegen de wandennaar buiten toe te verdikken. Dewaterdichtinglooptindeze`knob-bels' buiten om de tand.De tanden bevinden zich zowel inde mootvoegen als in de afzink-voegen, met uitzondering van deovergangen naar de cut & covers.De tanden in de mootvoegen wor-den in het bouwdok gemaakt.Voor de tanden in de zinkvoegenisditechteronmogelijk.Welwordtin het ene element de openingaangebracht. De console kan pasna het afzinken en na de consoli-datie worden gemaakt.O v e r g a n g z i n k d e l e n n a a rc u t & c o v e rTer plaatse van de overgang tus-sen de onderheide gesloten delenen de zinkdelen was een verticalefixatie geen optie. Gezien het ver-schil in constructief gedrag warende krachten niet opneembaar.Opdezeovergangwordteenzoge-noemde pendelplaat toegepast.De plaat wordt aangebracht terplaatse van het spoor en is aan deene zijde scharnierend opgelegdop het onderheide cut & cover-deel en aan de andere zijde schar-nierendophetzinkelement.Dezeplaat zal zo kort mogelijk voor hetaanbrengenvanhetspoorwordenaangebracht.Hetzinkelementzalworden voorbelast door aanbren-gen van tijdelijke overhoogte opmaaiveld. Hierdoor zal v??r hetaanbrengen van de pendelplaateen primaire zetting zijn opgetre-den, behorende bij een overmaat-se belasting. De eventuele secu-laire zetting, alsmede vervormin-gen ten gevolge van de mobielebelasting, kunnen worden over-brugd door de plaat, binnen degestelde eisen van een hoekver-draaiing van 1:350. Als beheers-maatregel is de pendelplaat inprincipe nastelbaar uitgevoerd.L u c h t s c h a c h t e nDe luchtschachten zijn een uniekfenomeen voor een afzinktunnelen dienen uitsluitend ter beper-king van de drukgolven in detunnel. De schachten lopen vanafhet tunneldak tot boven het maai-veld. Een gedeelte van de schach-ten staat op de zinkelementen.Tijdens het ontwerpen bleek datde langsvervormingen van de150 m lange zinkelementen tengevolge van temperatuur zodanigwaren, dat ontoelaatbare momen-ten optraden in de schachten enhet tunneldak. Om dit probleemluchtschachtgrondschacht5 | Grondschacht6 | Overzicht bouwdokC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2003 3 57op te lossen zijn dubbele schach-ten voorzien. De zogenoemdegrondschacht (fig. 5) keert degrond en kan schuiven over hettunneldak. Binnen deze schachtwordt de eigenlijke luchtschachtgemaakt. Deze schacht is water-dicht en vast verbonden met detunnel. De ruimte tussen deschachten wordt opgevuld metwater.T o e r i t t e nDetoerittenwordenvoornamelijkgeconstrueerd binnen traditio-nele kuipen met combiwanden/damwanden en onderwaterbeton.Wellicht minder traditioneel is detoepassing van zogenoemd `openonderwaterbeton'. Normaal ge-sproken heeft onderwaterbetonzowel een waterafsluitende alseen stempelende functie. Bij hetopen onderwaterbeton echterworden ontlastbuizen ingestort,waardoor geen waterdruk tegende vloer kan optreden. De water-kerende functie, die natuurlijkwel nodig is, wordt gewaarborgddoor de diepergelegen laag vanKedichem. Het onderwaterbetonfunctioneert als stempel en alseen deksel dat het tekort aangrondgewicht voor het verticaleevenwicht compenseert, en kanhierdoor relatief dun blijven. Ove-rigens is dit niet overal vlekkeloosverlopen, aangezien er op eenaantal plaatsen teveel lekwaterdoor de ontlastbuizen stroomde.Dit heeft geleid tot te grote debie-ten en daarmee tot overschrijdingvan de toegestane bemaling. Tochheeft deze oplossing in combi-natie met relatief lage ontwerp-waterstanden (1 in 20 jaarswater-stand in plaats van MHW1994),gecombineerd met beheersmaat-regelen, voor de bouwfase gere-sulteerd in een belangrijke opti-malisatie.Tevens is de keus gemaakt om,ondanks de zeer diepe kuipen,??n hooggelegen stempelraamaan te brengen. Qua investeringlijkt dit kostbaar, maar dit heeftzeker met betrekking tot de pro-ductie en dus de planning zijnvruchten afgeworpen.De paalfunderingen bestaan voorde diepste delen uit MV-palen,vervolgens vibro-combipalen envoor de ondiepere delen uit voor-gespannen betonpalen. Bij de be-tonpalen is, mede op grond vaneen risico-analyse, besloten pre-ventief te investeren in driezijdiguitwendige ribbels, een hoge be-tonsterkteklasse (B 65) en eenhoog voorspanniveau (7 N/mm2).Alhoewel causaal verband helaasniet is aan te tonen, is relatiefweinig paalschade opgetreden.S t a t u s v a n h e t w e r kBegin 2003 is het ontwerp afge-rond en het werk buiten in vollegang. Het bouwdok Barendrecht(foto 6) zal rond de bouwvakva-kantie worden ge?nundeerd enhet afzinken van de tunnels isgepland in dit najaar.Op alle vier de oevers zijn debouwkuipen grotendeels gereeden is het betonwerk aan zowel degesloten delen als de open toerit-ten in volle gang (foto 7). s7 | Overzicht toerit