C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u w54 cement 2008 2Het geboorde gedeelte bestaatuit twee buizen met een totalelengte van 1500 m. De inwen-dige diameter van de tunnelbuisbedraagt 9,4 m. De tunnelliningis opgebouwd uit ringen en dezeringen zijn opgebouwd met prefabelementen. De ringindeling is7+1/2 (foto 1). De breedte van deelementen bedraagt 2,0 m en dedikte 0,4 m.Hubertustunnel (2)E & C-contract voortunnelliningdipl.-ing. S. Boxheimer, Wayss & Freytag Ingenieurbauir. F.P. Haring, TEC (i.o.v. projectorganisatie Hubertustunnel)ir. J.A.P. Snoeren, gemeente Den Haag, projectorganisatie HubertustunnelHet geboorde gedeelte van de Hubertustunnel betreft een Engineering &Construct-contract. Dit houdt in dat de opdrachtgever de hoofdberekeningmaakt en de snedekrachten levert aan de aannemer, die vervolgens de detail-engineering verricht. Deze werkzaamheden kunnen niet onafhankelijk vanelkaar worden uitgevoerd. Voor de detailengineering hebben beide partijenelkaar nodig. Een goede samenwerking is dan ook randvoorwaarde voor hetrealiseren van een goed product binnen de gestelde tijd.1 |Een ring is opgebouwduit 7+1/2 prefabelementenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTun n el b o u wcement 2008 2 55Het ontwerp van de tunnelliningwordt gekenmerkt door een vlakkering- en langsvoeg. Het toepas-sen van een vlakke ringvoeg ismogelijk vanwege de goede grond-gesteldheid ter plaatse van hetproject. De bodem bestaat hoofd-zakelijk uit zand met lokaal enkelekleilenzen.Vanwege de goede grondgesteld-heid ter plaatse zou men op voor-hand kunnen verwachten dat dehoeveelheid wapeningsstaal enzelfs de dikte van de segmentenkan worden gereduceerd, verge-leken met andere Nederlandseboortunnelprojecten. Echter, integenstelling tot grote delen vanNederland ligt de grondwaterstandter plaatse van de Hubertustun-nel ruim onder het maaiveld,ter plaatse van de maatgevendedoorsnede onder het Hubertus-duin zelfs op ruim 20 m. Normaalgesproken levert het grondwaterhet grootste gedeelte van de gun-stig werkende ringnormaalkrachtbij een boortunnel. Door de lagegrondwaterstand is dit hier slechtsbeperkt het geval, waardoor dien-tengevolge een voor boortunnelsnormaal wapeningspercentagevereist is.B e r e k e n i n g s m e t h o d eEen tot op heden veelvuldig toe-gepast rekenmodel is een tunnelomringd met veren (bijvoorbeeldmethode Duddeck). Hierbij wor-den de (grond)belasting (S) op detunnel en de grondondersteuning(R) van elkaar gescheiden. Op deexpliciet gedefinieerde belastingkan eenvoudigweg een belasting-factor worden toegepast.De ontwerpberekeningen zijnuitgevoerd met state-of-the-art 3DEEM continu?mmodellen. Hierinwordt het gedrag van de grond ende tunnel zeer realistisch gemo-delleerd. Tevens kunnen eventu-ele belastingen op het maaiveld(verkeer, ontgraving, etc.) directworden meegenomen.In een continu?momgeving wordtde belasting op de tunnel niet ex-pliciet opgegeven, maar volgt dezeuit de daadwerkelijk relevantegrondparameters en groutdruk-ken. Vanwege het ontbreken vaneen expliciete belasting behoorthet toepassen van parti?le factorenin een continu?momgeving niettot de mogelijkheden en moet eenandere benaderingswijze wordengehanteerd. De voor het ontwerpvan de Hubertustunnel gehanteer-de veiligheidsfilosofie is gebaseerdop de zogenoemde unity checkmethode, die in COB-verband inde commissies L500 en L550 isontwikkeld [1].Bij de unity check methode wordtop basis van de spreiding in dewaarden van de diverse invoer-parameters en het gewenste be-trouwbaarheidsniveau voor elkeinvoerparameter een onder- enbovengrens bepaald. Vervolgenswordt met behulp van een gevoe-ligheidsanalyse voor elke relevanteinvoerparameter de maatgevendewaarde (onder- of bovengrens)bepaald. De maatgevende waardenvan de verschillende invoerpara-meters worden gecombineerd toteen maatgevende set, waarvoormoet gelden dat de sterkte groteris dan de belasting (R/S>1).Voor de verschillende eisen (sterk-te, scheurwijdte, etc.) kunnenverschillende sets van parametersmaatgevend zijn.Voor de Hubertustunnel is (onderandere) een uitgebreide gevoelig-heidsanalyse voor de verschillendegrondparameters uitgevoerd. Hier-uit is gebleken dat de grondstijf-heid en de hoek van inwendigewrijving (bepalend voor de hori-zontale grondspanning) de domi-nante grondparameters zijn.Het toepassen van een geavan-ceerd continu?mmodel in combi-natie met de unity check methodein het ontwerp heeft in vergelij-king met de vaak gebruikte veren-modellen een meer gefundeerdveiligheidsniveau opgeleverd.V l a k k e v o e gVanwege het niet toepassen vaneen kom?nokverbinding in deringvoeg, moet in de bouwfasede samenwerking tussen de tun-nelringen worden bewerkstelligddoor wrijvingsoverdracht (voeg-platen of beton-op-beton) in de2 |Vervorming van de tun-nellining (illustratief)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u w56 cement 2008 2ringvoeg. Voor het overbrengenvan een schuifkracht via wrijvingis echter wel een (axiale) voorspan-ning vereist. Deze wordt initieelgeleverd door de afzetkrachtenvan de tunnelboormachine. Het isechter onzeker in welke mate dezeaxiale voorspanning aanwezigblijft tijdens de resterende levens-duur van de tunnel. Vanwege deonzekerheid in de grootte vanaxiale voorspanning op de langetermijn moeten de tunnelringenindividueel stabiel zijn (geen kop-peling in ringvoeg).S p l i j t w a p e n i n gDe krachten ten gevolge van deafzetkracht van de tunnelboor-machine op de ringvoeg en denormaaldrukkracht door de om-ringende grond in de langsvoegzijn groot. Om deze normaaldruk-krachten op te kunnen vangen, issplijtwapening noodzakelijk. Ge-kozen is voor stalen `ladders' diegelast zijn uitgevoerd. Daarmee isde staalhoeveelheid beperkt. Dezelasverbindingen zijn vooraf getestin het laboratorium.V o e g m a t e r i a a lDe aannemer heeft in zijn ont-werp van de tunnelsegmentenvoorzien om in de ringvoegen tus-sen de segmenten geen voegmate-riaal toe te passen en te beperkentot contact beton-op-beton. Voorde ontwerpberekeningen betekentdit, dat naast de diverse belasting-gevallen ook meerdere uitvoe-ringsvarianten moeten wordenonderzocht. Voor de ringvoeg zijnonder andere het scenario met(triplex) voegplaten, het scenariomet direct beton-op-beton contacten het scenario zonder wrijving inde ringvoeg (zelfdragende ringen,langetermijnscenario) onderzocht.Uit de gevoeligheidsanalyse van deverschillende ringvoegvariantenbleek dat voor de toetsing van desterkte van de tunnel het scenariomet direct beton-op-beton contactin de ringvoeg (maximale samen-werking tussen de tunnelringen)maatgevend is. Voor de toetsingvan de vervorming van de tunnelis het langetermijnscenario zon-der wrijving in de ringvoeg (geensamenwerking tussen de tunnel-ringen) maatgevend.Het boorproces is gestart metvoegmateriaal (triplex-plaatjes) inde ringvoeg. Na het producerenvan twintig ringen met voegmate-riaal is een proeftraject van twintigringen zonder voegmateriaalgeproduceerd. Uit de gezamen-lijke analyse volgde dat het aantalschades aan de prefab elementenvan het gedeelte met en het ge-deelte zonder voegmateriaal geenverschillen vertoonde en zeerbeperkt was. Geconcludeerd is datvoegmateriaal niet noodzakelijk isvoor de vereiste kwaliteit. Voor hetrealiseren van beide tunnelbuizenis dan ook geen voegmateriaalmeer toegepast.O n t w e r p s l u i t s t e e n /v a l b e v e i l i g i n gIn tegenstelling tot het gebruike-lijke ringontwerp met een kleinesluitsteen (bijvoorbeeld 7+1),wordt de omtrek door 7,5 gedeelden de sluitsteen heeft de halvelengte van een normale steen.Voordelen zijn onder andere demogelijkheid van het voorzienvan twee bouten in de ringvoegter plaatse van de sluitsteen,korte booglengtes van de normalestenen en een meer stabiele sluit-steen zelf.In het contract van het geboordegedeelte is voor zowel de ring- alsde langsvoeg een vlakke voeg ge-eist. Om naar beneden vallen vande sluitsteen tijdens de ringbouwte voorkomen en de benodigde vij-zellengte te beperken, moest eenandere oplossing worden bedachtvoor de gebruikelijke kom?nokver-binding. Gekozen is voor een 5?gedraaide voeg ten opzichte van deverticaal. Omdat tijdens het pro-duceren van de segmenten en hetbouwen van de ringen tolerantiesmoesten worden verwacht, is voorde sluitsteenvoeg nog een bijzon-der borgende maatregel voorzien.Naast de gedraaide voeg werdende voegen van de naastgelegenelementen uitgerust met cilinder-vormige kunststof staven (GuidingRod). De keuze voor kunststof ver-minderde bovendien het risico vanbeschadigen van de elementen.3 |Ruimtereservering voorleiding of kabelC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTun n el b o u wcement 2008 2 57Tijdens het boorproces zijn depositieve verwachtingen door hetuitvoerend personeel bevestigd.Deze oplossing zal vaker wordentoegepast.R i n g v o e gIn verband met het verkleinen vande binnendiameter van de tunnelnaar 9,40 m is in de ringvoegenvan de tunnelsegmenten ruimtegereserveerd voor het kunnen aan-brengen van verticale mantelbui-zen ?42,4 mm. Deze mantelbui-zen maken het mogelijk de diverseapparatuur in de tunnel aan tesluiten. Deze oplossing heeft geennadelen voor de tunnellining.D w a r s v e r b i n d i n g e nTer plaatse van de ovale dwarsver-bindingen zijn speciale tunnelseg-menten voorzien. De opening inde tunnellining is circa 2 m breeden in het midden van twee ringenvan elk 2 m breed geplaatst (ziestatisch systeem). Van elke ringblijft ongeveer de halve betondoor-snede over om de normaaldruk-krachten te kunnen overdragen.De berekende betondrukspan-ningen overschrijden de maximalebetondrukspanning behorendebij B 55. Om een 15% hogerebetondrukspanning te kunnenopnemen, is een aantal naast el-kaar gelegen beugels toegepast.Hierdoor is het beton opgeslotenen een driedimensionale span-ningstoestand bereikt.B e t o n d r u k s t e r k t eDe prefab-betonelementen zijnuitgevoerd in een hoge beton-sterkteklasse. Hierdoor kon snelworden ontkist, zodat per dag meteen stalen mal twee elementenkonden worden gemaakt. Uit-gangspunt was een B 55. In depraktijk werden druksterktes tot78 N/mm2bereikt. Een nadeelvan deze hoge sterkteklasse is detoename van spatgevoeligheid bijbrand. Dit kan resulteren in eendikkere brandwerende bekleding.Hierom is het raadzaam niet al-leen een ondergrens maar ook eenbovengrens voor de sterkteklasseaan te geven.C o m m u n i c a t i eEen goede overdracht van infor-matie tussen ontwerp en uitvoe-ring is belangrijk. Alleen het ver-vaardigen van tekeningen is nietaltijd voldoende. Het gaat ook omde ontwerpachtergronden.T o l e r a n t i e s o p d em a a t v o e r i n gVoor de betonelementen zijn hogeeisen gesteld aan de maatvoering.De toleranties bedragen somsslechts tienden van millimeters.Dit is technisch realiseerbaar.Wel is het raadzaam gedurendede gehele productieperiode demaatvoering van de elementen teblijven controleren. nProjectgegevensopdrachtgever:Gemeente Den Haag, dienst Stadsbe-heer, projectorganisatie Hubertus-tunnelopdrachtnemer:Hubertus Tunnel Combinatie,bestaande uit BAM Civiel, Van Hattumen Blankevoort en Wayss & FreytagIngenieurbau (onderdeel van BAM)L i t e r a t u u r1. CUR/COB commissie L500,`Toetsingsrichtlijn voor hetontwerp van boortunnels voorweg- en railinfrastructuur'.Gouda, september 2000.4 |Verloop tangenti?le nor-maalkrachten (relatief).5 |Brilwand vlak voordoorboren