ir. Chr. Slagter en ir. K. Visser*), Bouwcombinatie HSLHollandse MerenOver twee jaar rijden zes hogesnelheidstreinen per uurover het nieuwe hsl-spoor tussen Schiphol en Belgi?,waardoor de reistijd naar Antwerpen met een uur wordtverkort. In het noordelijke deel van het trac?, tussenHoofddorp en de Boortunnel Groene Hart (fig. 1), bevin-den zich tien spoorviaducten. Deze waren oorspronkelijkontworpen in ter plaatse gestort beton, maar zijn uitge-voerd in prefab beton. Welke afwegingen lagen aan dezekeuze ten grondslag?De bouw van de hsl brengt dynamiek en interna-tionale allure mee in de oude veenweideland-schappen van Rijnland, met de lintbebouwingenen de gritvormig drooggemaakte Haarlemmer-meerpolder. De inpassingsvisie van het projectHSL?Zuid kenmerkt zich door een duidelijk con-trast met de omgeving. De hsl wordt niet geca-moufleerd, maar confronteert met het bestaandelandschap. De herkenbaarheid van de nieuwespoorlijn is groot en de landschappelijke structuurwordt versterkt.Uit deze visie volgt een beperkte hoogteliggingvan de hsl door het landschap, dus zo geringmogelijke terphoogten. Trogliggers met laaggele-gen en zo dun mogelijke spoordragende vloerenzijn daarom een logische keuze voor de ongelijk-vloerse kruisingen over wegen en waterlopen. Delandhoofden van deze spoorviaducten zijn hoog-gelegen, met schuin aflopende taluds naar hetmaaiveld zodat het doorzicht maximaal is.Krachtig vormgegeven opstaande randen zorgenverder voor een continu beeld langs het geheletrac?. De kortstondige passage van de hogesnel-heidstrein, waarvan de wielen niet zichtbaar zul-len zijn, wordt een karakteristieke attractie. Dehsl-baan, inclusief de randzones bedoeld voorinspectie, kabels en leidingen en bovenleiding-masten, wordt zo smal als mogelijk. De onder-doorgangen van de trogvormige spoorviaductenworden overzichtelijk door een minimaal aantal,slank vormgegeven ondersteuningen, in lichtekleuren en graffitibestendig uitgevoerd.O n t w e r p r i c h t l i j n e nDe hierboven gekenmerkte inpassingsvisie resul-teerde voor de tien spoorviaducten in het noordelij-ke trac? in een aantal ontwerprichtlijnen:? tussenondersteuningen van de trogbruggen doordrie kolommen op rij zonder onderslagbalk, tweeslanke randkolommen en een bredere middenko-lom; kolommen met twee gebogen en twee rech-te vlakken, haaks op de spoorrichting (foto 2);A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB r u g g e n b o u wcement 2005 34Zeeuwse spoorviaducten met een Fries randje door Hollandse veenweidenBEWUST KIEZENVOORPREFAB*) Ir. Slagter is werkzaam bij Infra Consult & Engineering en ir. Visserbij Ballast Nedam Infra, beide onderdeel van Ballast Nedam1 |Situatieschets noordelijktrac?? hemelwaterafvoer verdekt aangebracht in de ko-lommen;? vlakke onderzijde van de trogliggers;? taluds 1:2 en groen `omkegeld';? hooggelegen landhoofden (fig. 3);? geen kolommen op scheiding land/water vanwe-ge behoud ecologische functies.Een combinatie van eisen vanuit de vormgeving,dynamica, sterkte en stijfheid, alsmede vanuit dedoor de gekozen uitvoeringsmethode verlangdestandaardisaties, lag aan de ontwerpoplossingenten grondslag.O p t i m a l i s a t i e i n p r e f a bIn de uitwerking van het voorontwerp, mede inge-geven door de inbreng van de uitvoeringsorganisa-tie, werd gezocht naar optimalisaties door gedeelte-lijke uitvoering in prefab. De eenheid in vormge-ving van landhoofden en kolommen maakte voordie onderdelen een uitvoering in ter plaatse gestortbeton aantrekkelijk; daarbij kon worden ge?nves-teerd in een geavanceerde stalen bekisting.Voor de trogliggers lag dit anders. Het maken daar-van kende een aantal kritische aspecten: bereik-baarheid, ruimtebeslag, instandhouding van afslui-tende lagen in de polders, hinder voor de omge-ving, planning en inzet van bouwplaatspersoneel.In geval van een uniforme slanke trogligger, metbeperkte massa, zou een uitvoering in prefab eenaantrekkelijk alternatief zijn. Bij de keuze voor pre-fab speelden, naast de constructieve randvoorwaar-den, uiteraard afmeting, massa en de mogelijkheidtot aanvoer een grote rol.Het oorspronkelijk ontwerp van ter plaatse gestortbeton betrof een trogligger die beide sporen in ??ntrog samenbracht (fig. 4). Vanwege de lengte van deoverspanningen, de belastingen en de gevraagdebreedte van het profiel van vrije ruimte voor beiderijrichtingen, bleek het noodzakelijk de troggennaar rijrichting te splitsen en de expressieve rand-elementen apart te prefabriceren.Na de eerste evaluatie van ter plaatse gestort versusprefab kon de volgende vergelijking worden ge-maakt.Voordelen prefab? de uitvoeringstijd kon aanzienlijk worden bekort;grondconsolidatie + ter plaatse storten van land-hoofden, pijlers ?n dekken zou te lang duren;? omgeving heeft minder lang last van wegafzettin-gen en minder transporten;? risico's in uitvoering waren kleiner (o.a. weer eninzet bouwplaatsmedewerkers);? kosten vergelijkbaar, een licht voordeel bij prefa-bricage;? aanvoer via water tot vlakbij het werk was mogelijk.Nadelen prefab? afmetingen en massa liggers waren begrensd;opdeling in twee enkele trogliggers was nodig;randelementen apart;? fabricageplaats liggers op relatief grote afstand;hoge transportkosten;? grotere kranen en zwaar transport;? transport over bestaande bruggen/viaducten endijken niet zonder meer mogelijk vanwege grotemassa.Na zorgvuldig onderzoek van alle mogelijkhedenvoor vervaardiging, transport en montage en eenrisicobeoordeling van beide opties is uiteindelijkgekozen voor prefab uitvoering van de troggen(fig. 5). Doorslaggevend hierbij was de totale uit-voeringstijd per viaduct, met name bij het 380 mlange spoorviaduct over de A44 (totaal 38 troglig-gers van elk circa 20 m). In totaal werden voor dedekken van de tien spoorviaducten 78 trogliggersontworpen, vari?rend in lengte van 16 tot 22 m, meteen massa tussen de 160 en 250 ton.Het principeontwerp is gemaakt in 2000, de keuzevoor prefab is gemaakt begin 2001 en het definitie-ve ontwerp is ook in dat jaar afgerond. Na principe-goedkeuring van de opdrachtgever en verlening vande bouwvergunningen door de gemeenten, konworden gestart met de detailengineering.A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB r u g g e n b o u wcement 2005 3 519500 195004755047550b.s.prefab trogligger2 |Beeld van de pijlers3 |Langsdoorsnede spoor-viaductD e t a i l l e r i n gDe bovenbouw van de viaducten is uitgevoerd alstwee enkele U-vormige trogliggers, waarin de beidesporen zich op 5,0 m h.o.h. van elkaar bevinden. Destatisch bepaalde liggers zijn 20 m lang en hebbeneen spoordragende vloer van 0,60 m dikte en tweetrogwanden van eveneens 0,60 m dikte en 1,75 mhoogte. De breedte van deze trogliggers bedraagt4,90 m.Bij grotere overspanningen van statisch bepaalde lig-gers kan niet worden voldaan aan de maximaal toe-laatbare verticale versnellingen van de constructie(= 5 m/s2). De versnellingen zijn getoetst aan dehand van dynamische analyses. Aan de constructieszijn ook comforteisen gesteld; deze beperken de ver-ticale rijtuigversnellingen tot 1 m/s2.Maximum afmetingenGrotere overspanningen zijn onder meer noodzake-lijk bij de kruising met de A44. Een oplossing hier-voor is de naastliggende troggen momentvast te kop-pelen, zodat statisch onbepaalde liggers resulteren,waarvan de totale lengte maximaal 40 m mag zijn.Deze begrenzing volgt uit de toelaatbare vervor-mingsverschillen tussen de brugdekken en de daar-op bevestigde spoorstaven in ballastloos spoor. Aanalle spoordragende hsl-constructies zijn strengeeisen gesteld voor de verticale vervormingsverschil-len in de voegen. Toelaatbaar is slechts 0,75 mm tengevolge van de in rekening te brengen mobiele last-stelsels.De verschilvervormingen in dwarsrichting tussen debrugdekken bij de voegovergangen moeten tot0,9 mm beperkt blijven. Daartoe zijn de trogligger-wanden van opeenvolgende liggers met stalen klem-constructies aan elkaar verbonden, waarbij langsbe-wegingen door temperatuur en krimp/kruip welmogelijk moeten zijn. De brugopleggingen kondendaarmee onverankerd worden uitgevoerd, zo een-voudig mogelijk omwille van onderhoud en vervan-ging.De troggen zijn zowel met voorgerekt als nagerektvoorspanstaal FeP 1860 uitgevoerd in betonsterk-teklasse B 65. De duurzaamheidseis van honderdjaar heeft geresulteerd in een betondekking van 50mm op de wapening. Er is een hoge voorspan-graad nodig, 2400 ton per trog op de productie-plaats en in totaal 3600 ton per trog in de defini-tieve situatie.Aan de buitenzijde van de trogliggers zijn prefabrandelementen bevestigd die dragers zijn van deinspectiepaden, kabelgoten, geluidsschermen enhekwerken, bovenleidingmasten en de evacuatie-paden.P r o d u c t i e e n m o n t a g eDe uitvoering van de pijlers, landhoofden en lig-gers van de spoorviaducten is gestart in maart2002. De productie van de liggers had plaats tus-sen maart 2002 en mei 2004, met een gemiddeldevan een ligger per week. De productielocatie inKats ligt aan diep water, ideaal voor transport vande zware liggers per ponton. De trogliggers wer-den in series van drie op een ponton geladen envia de binnenwateren naar de Ringvaart Haar-lemmermeer vervoerd (foto 6). Daar was een tij-delijke loslocatie aangelegd met een tijdelijkebrug om de boezemkade van zware bovenbelas-ting te kunnen ontzien. De troggen werden metbehulp van zware koppelbare transportwagensvan de oplegblokken gevijzeld, daarna van hetponton gereden en over een tijdelijke werkwegnaar de montagelocatie vervoerd. Aansluitend danwel na tijdelijke opslag werden de liggers mettwee kranen van elk 600 tm op de definitieveplaats gelegd (foto 7). De laatste trogligger werd inseptember 2004 gemonteerd.K w a l i t e i t s b o r g i n gFabricage en montage zijn voorspoedig verlopen. Inhet contract met de Projectorganisatie HSL-Zuidwas de verantwoordelijkheid voor de aantoonbaar-A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB r u g g e n b o u wcement 2005 364 |Referentieontwerp in terplaatse gestort beton,met aparte randelemen-ten5 |Alternatief in prefabbeton3000 5500 30001150 18501850 900 90013212238100-300300500-7002238115018501850asspoorbaanbovenkant spoor0.750+ b.s.0.550+ b.s.(lokaal)geluidsscherm indicatiefbovenleidingsmastasspoorasspoor1850600 18506002350 5000 23501001850 600185060024502450bovenleidingsmastruimte reserveringbovenkant spoor0.375- b.s.geluidsscherm indicatiefasspoor(lokaal)0.775+ b.s.0.550+ b.s.asspoorprefab trogliggerdwarsfixatiegeluidswerende bekledingheid van de verlangde kwaliteit bij de opdrachtne-mer gelegd, en waren de kwaliteitseisen geformu-leerd. Door de Bouwcombinatie is hieraan invullinggegeven door kwaliteitssystemen zodanig te defi-ni?ren dat de hoofd- en detailprocessen (de werk-plannen en werkinstructies) alle contracteisen kun-nen garanderen. Door middel van uitgebreide keu-ringsplannen en de daaruit volgende resultatentoetste de bouwcombinatie zelf of de gevraagdekwaliteit werd behaald.De opdrachtgever auditeerde deze processen ? endus niet de producten ? met regelmaat en kon dekeuringsresultaten beoordelen. Deze eigen kwali-teitsborging betekende een omschakeling voor velebetrokkenen, zowel bij de hoofdaannemer als deonderaannemers. Ook van hen werden heldere pro-jectwerkinstructies gevraagd hoe zij de verlangdekwaliteit konden leveren, inclusief de bijbehorendekeuringsplannen. Daarbij moest ook ervoor wordengezorgd dat volgens deze instructies werd gewerkten gekeurd. Dit heeft veel inspanning van betrok-kenen gevraagd, maar met een goed eindresultaat.Door de grootschalige prefabricage is op economi-sche wijze tegemoet gekomen aan de strenge ont-werpeisen voor de troggen en de vereiste aantoon-baarheid dat honderd jaar duurzaamheid kan wor-den verwacht. Projectgegevensopdrachtgever:Rijkswaterstaat, Directie HSL-Zuidontwerp en uitvoering:Bouwcombinatie HSL Hollandse Meren, waarin? Volker Wessels? Dura Vermeer? Ballast Nedam? Strukton? Boskalisleverancier prefab trogliggers:Kats Prefab Beton, Kats (Zeeland)leverancier prefab randelementen:Haitsma Beton, Kootstertille (Friesland)A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB r u g g e n b o u wcement 2005 3 7C o n t r a c t v o r m i n gOp basis van een Programma van Eisen werd in sep-tember 1999 door een aantal marktpartijen een aan-bieding gedaan voor het Design & Construct contractvoor de onderbouw van HSL1. Na een aantal onder-handelingsrondes werd in maart 2000 een principe-opdracht gegeven aan de Bouwcombinatie HSL Hol-landse Meren. In juli 2000 werd de definitieveopdracht verstrekt. De onderbouw is voor Kerstmis2004 opgeleverd. Momenteel worden de spoorinstalla-ties aangebracht.6 |Transport per pontonnaar locatie7 |Montage van een trog-ligger