C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2004 734De IJsselallee maakt deel uit vande hoofdwegenstructuur van destad Zwolle. Om de spoorlijnZwolle - Deventer te kruisen werdde weg in de jaren 1981-1982onder de spoorlijn doorgevoerd viaeen tunnelbak met twee toeritten.In mei 1998 werd in de westelijketoerit (fig. 1) voor het eerst eenlekkage waargenomen. Bij de aan-sluiting van de toerit op de tunnel-bak trad langs het rij-ijzer wateromhoog (circa 20 m3/h). Dit werdniet veroorzaakt door hemelwater,maar door ??n of meer lekken inde folieconstructie. Doordat hetdrainagesysteem van de toerit vol-ledig verstopt was geraakt dooroxidatie van het ijzerhoudendegrondwater rondom de drainage-buizen, resulteerde de lekkage inwater op het wegdek. De door degemeente Zwolle getroffen(nood)maatregelen sorteerdengeen effect.Vanwege de naderende winter enhet gevaar van ijsvorming op deweg werd in december 1998 beslo-ten tot het injecteren van de meestwaarschijnlijke locatie van het lek,de aansluiting van de folie op dedamwand onder het betonnendeel van de tunnel. Na aanvanke-lijk succes nam de lekkage weertoe tot uiteindelijk 120 m3/h in2000. Doordat bij de injectiewerk-zaamheden de injectielans door??n van de afvoerbuizen van hetdrainagesysteem was gestoten,kon het lekwater weer naar depompkelder worden afgevoerd enwas er niet langer sprake vanwater op het wegdek. Hierdoorontstond tijd om over een structu-rele oplossing na te denken.N a d e r e a n a l y s eIn de periode 1999 ? 2000 werdeen nadere analyse uitgevoerdnaar de oorzaak en de gevolgenvan de lekkage en naar mogelijkereparatie van de folie. Vanwege dediepe ligging van de folie en debelangrijke verkeersfunctie van deIJsselallee was het blootleggen vande folie om het lek op te sporengeen optie. De bureauanalyse konde grote, nog steeds toenemendelekkage niet ondubbelzinnig ver-klaren; de beschikbare lekdetectie-methoden boden evenmin uit-komst. Gezien de reeds gemaaktekosten bij het injecteren en de(on)mogelijkheden om het lek tedetecteren, werd uiteindelijk doorde gemeente Zwolle besloten defolie niet te repareren, maar detoerit te reconstrueren met eenbetonnen bak. Belangrijke overwe-ging hierbij was dat de lekkage uit-eindelijk risico's zou opleverenvoor de stabiliteit van de wegcon-structie, zodat het accepteren vande status quo (lekkage handhavenen het water blijven wegpompen)geen optie was.V a r i a n t e n s t u d i eBij het ontwerp van de nieuwe toe-ritconstructie speelden de vol-gende factoren een rol:? het verkeer op de IJsselalleemoest tijdens de uitvoeringdoorgang blijven vinden, zodatte allen tijde ten minste tweevan de vier rijstroken beschik-baar waren;Reconstructie westelijke toerit tunnel IJsselallee te ZwolleFolieconstructie als bouwkuiping. F. Michel, Expertisecentrum gemeente Zwolleing. R.W. Mante, GrontmijDe eerste civiele toepassing van een folieconstructie in Nederland was in dejaren 1981- 1982 bij de aanleg van de toeritten voor de tunnel in de IJsselalleein Zwolle. Begin 1998 vertoonde de folie van ??n van de toeritten lekkage.Nadat een reparatiepoging geen blijvend effect sorteerde, werd besloten eennieuwe toeritconstructie te maken in de vorm van een betonnen bak. Om debemaling bij de reconstructie te beperken, is gekozen voor een uitvoeringswij-ze waarbij de bestaande folieconstructie, die ondanks de lekkage nog wel eenwaterkerende functie had, als bouwkuip kon worden gebruikt.1 |SituatiePb37353331292725232119171513119IJsselalleespoorlijn Zwolle-Deventerbestaande tunnelwestelijke toeritNC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2004 7 35? de bemaling moest tot eenminimum worden beperkt, metname vanwege negatieve erva-ringen tijdens de bouw van detunnel en de aanwezige bodem-verontreinigingen in de omge-ving van de tunnel;? de stabiliteit van de folie moesttijdens de uitvoering gewaar-borgd blijven. Door opbarstenvan de folie zou de tunnelimmers onder water komen testaan, waardoor niet meer werdvoldaan aan de beschikbaar-heidseis voor het verkeer, omover de bijkomende herstelkos-ten maar te zwijgen;? de stabiliteit van de bakcon-structie moest blijvend wordengewaarborgd.Er zijn verschillende ontwerp- enuitvoeringsvarianten ontwikkeldzoals:? gesloten bak op staal (dekcon-structie voor extra gewicht tegenopdrijven);? open bak met trekankers;? open bak met korte trekpalenboven de folie;? open bak in bouwkuip metonderwaterbeton.Bij de eerste drie varianten wordtde aanwezige folieconstructie infeite gebruikt als bouwkuip,waarbij het opbarsten van de folie-constructie tijdens de uitvoeringwordt voorkomen door een span-ningsbemaling onder de folie incombinatie met een beperking vande grondontgraving boven defolie. Bij de laatste variant wordtgebruikgemaakt van een traditio-nele bouwkuip, waarbij het onder-waterbeton in de eindsituatie bij-draagt aan de veiligheid tegenopdrijven.G e k o z e n v a r i a n tUiteindelijk is gekozen voor devariant met korte trekpalen (fig. 2),3 |Aanbrengen werkvloerna heien prefab-beton-palen eerste fase (zuide-lijke rijbaan). Er wordtachter een schermgewerkt met het oog opde doorstroming van hetverkeer op de noordelij-ke rijbaan2 |Dwarsdoorsnede temaken betonnen bak metkorte trekpalenstalen buispalenprefab betonpalen max 4.3 m langbestaande vleugelwand tunnelhoofdrijbaan hoofdrijbaanbouw tunnelbak in 2 faseni.v.m. doorgang verkeerbestaande folieconstructiebestaande keerwandfietspadC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2004 736omdat deze methode slechts eenbeperkte bemaling vereiste enbovendien economisch het meestaantrekkelijk was.Vastgesteld werd dat als het paal-puntniveau zich ongeveer 0,40 mboven de folie zou bevinden, dezebij het heien van de palen niet zoubeschadigen. Hierdoor kon debemaling worden beperkt tot eenspanningsbemaling onder de folieen een beperkte bemaling binnende folie om hemelwater af tevoeren.Dit had wel tot gevolg dat de trek-palen niet langer mochten zijn dancirca 4 m. De moeilijkheid wasdus, om met korte palen de vereisteveiligheid tegen opdrijven in deeindsituatie te waarborgen. Dit konworden bereikt door gebruik temaken van de zogenoemde `kluit-werking' van de grond. Dit komterop neer dat de grond bij een zeerkleine hart-op-hartafstand van depalen zodanig wordt opgespannen,dat de grond en de palen ??nmassief geheel gaan vormen, zodathet volledige grondgewicht tussende palen bijdraagt aan de weer-stand tegen opdrijven.Ofschoon de benodigde spannings-bemaling relatief beperkt was, konverspreiding van de aanwezigebodemverontreinigingen alleenworden voorkomen door het com-plete bemalingsdebiet in de bodemterug te brengen door middel vaneen uitgekiende retourbemaling.T e m p e r a t u u r i n v l o e dHoewel de veiligheid tegen opdrij-ven door middel van de kluitwer-king van de grond kon worden be-reikt, bleek tijdens de uitwerkingvan het uitvoeringsontwerp dat delangetermijn stabiliteit van de con-structie zou kunnen worden be-dreigd door temperatuurinvloeden.Als de vloer van de tunnelbak doorzonlicht wordt verwarmd, zal dezeopbollen, waardoor er aan de palenzal worden getrokken. Bij zeerkorte palen zal de paalpunt mee-gaan met de opbolling van de vloer:de palen zullen iets omhoog wor-den getrokken. Er mag worden ver-wacht dat de ontstane ruimte onderde paalpunt direct wordt opgevulddoor de opgespannen grond. Ditbetekent dat de paalpunt niet naarzijn oorspronkelijke niveau terug-keert als de vloer weer afkoelt. Bijeen regelmatige herhaling van dezecyclus zouden de palen dus lang-zaam maar zeker uit het grond-massief worden getrokken, met uit-eindelijk stabiliteitsverlies totgevolg.Om dit probleem op te lossen isals aanvullende maatregel terplaatse van de lengteas van de bak-constructie een beperkt aantalstalen buispalen aangebracht.Hierdoor kon de vervorming vande vloer onder invloed van tempe-ratuur in voldoende mate wordenvoorkomen. De buispalen werdenweliswaar door de folie heengeheid, maar door het beperkteaantal en het feit dat ze in een laatstadium tijdens de uitvoering4 |Storten vloer toerit eerstefaseC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2004 7 37werden aangebracht, leverde ditgeen extra bemalingsproblemenop. Het detailontwerp van de buis-palen is overigens tot stand ge-komen als product van een goedesamenwerking tussen directie,opdrachtgever en aannemer.U i t v o e r i n gOmdat de aard van het werk enigerisico's met zich meebracht, is veelenergie gestoken in een goedevoorbereiding van de uitvoering.Om de hinder voor het verkeer teminimaliseren is een uitgebreidpakket van verkeersmaatregelengetroffen en heeft de gemeente eengestructureerde en gedoseerdevoorlichtingscampagne gehouden.Met succes, want de verkeerspro-blemen zijn uitgebleven en de vantevoren uitgewerkte calamiteiten-plannen konden in de kast blijven.Een verdere meevaller was dat debemaling vanwege de extreemdroge zomer van 2003 kon wordenbeperkt en op een gegeven mo-ment zelfs kon worden gestaakt.Dit had makkelijk anders kunnenuitpakken, vandaar dat vooraf eenuitgebreid monitoringsplan wasopgesteld om te bewaken dat debemaling naar behoren bleef func-tioneren en de bodemverontreini-gingen zich inderdaad niet zoudenverplaatsen.Naast het verkeer en de bemalingwaren er nog andere kritieke pun-ten die moesten worden bewaaktzoals:? de vereiste hoge nauwkeurigheidbij de heiwerkzaamheden: tediep heien betekende immersbeschadiging van de folie, te on-diep heien zou ten koste gaanvan de trekcapaciteit van de paalen dus van de stabiliteit van detunnelbak;? de ontgravingsdiepte binnen defolie: te veel ontgraven zou leidentot het opbarsten van de folie.Door een goede voorbereiding eneen beheerste uitvoering zijn ookhierbij geen problemen opgetre-den. De noodscenario's hoefdenniet te worden aangesproken. Diewerden achter de hand gehoudenvoor het geval de folie onver-hoopt zou beschadigen door hetheien van de palen of als (tegende verwachting in) het heien dooreen te grote grondverdichtingniet zou lukken.Al met al kon de tunnel iets eerderdan verwacht weer volledig wordenopengesteld voor het verkeer. En,niet onbelangrijk: het debiet in depompkelder heeft nu de omvangdie op basis van de hemelwateraf-voer is te verwachten. Het lekkage-probleem is dus opgelost.Het werk werd uitgevoerd vanmaart t.m. december 2003, de foto's3 t.m. 5 geven hiervan een beeld. Projectgegevensopdrachtgever:gemeente Zwolleontwerp, bestek, directievoeringen toezicht:Grontmijgeotechnische adviezen en bema-lingsadvies:GeoDelftaannemer:Ballast Nedam Infra Noord Oostbemaling:MOS Grondwatertechniekheiwerkzaamheden:Sterk Heiwerken5 |Aanzicht gerede noord-wand toerit tweede fase(noordelijke rijbaan)