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 wcement 2003 3 45In Belgi? komt de hsl westelijkvan de autosnelweg E19 (verleng-devandeA16)teliggen;inBrabantligt de hogesnelheidslijn straksoostelijk van de A16. Gevolg hier-van is dat de lijn de A16/E19 dientte kruisen. Als locatie hiervoor ishet bestaande knooppunt Galdergekozen, waar de hsl via een tun-nel onder de bestaande snelwe-gen doorgaat (fig. 1). Deze tunnelkruist naast de twee maal drie rij-stroken plus vluchtstroken van deA16 eveneens drie verbindings-bogen voor de aansluiting met deA58 richting Tilburg/Eindhoven(foto 2).In lijn met de contractvormingvoordeonderbouwconstructievande HSL-Zuid, is ook de tunnelbakGalder ontworpen en gebouwdbinnen een Design&Construct-contract onder volledige kwali-teitsborging. Concreet houdt ditin dat de opdrachtgever zich verheeftteruggetrokkenvandewerk-vloer en alleen de processen vande aannemer inspecteert.Kenmerkend voor de tunnelbakGalder is dat na de gunning vanhet contract een aanzienlijke ont-werpoptimalisering is doorge-voerd. Binnen een periode vannegen maanden is een volledignieuw ontwerp tot stand geko-men, vanaf de eerste schetsen totenmeteenuitvoeringsgereedont-werp. Gedurende dit ontwerppro-ces zijn de direct uitvoerendenintensief betrokken geweest bijhet ontwerp; dit heeft geleid tot dedirecte vertaling van praktischeuitvoeringskennis in het ontwerpen een groot draagvlak bij zowelontwerpers als uitvoerenden.Tevens zijn in deze periode alleconditionerende randvoorwaar-den voor de uitvoering zoals allebenodigde vergunningen, verleg-gen van kabels en leidingen, ar-cheologie, sloopwerkzaamhedenenz. gerealiseerd.B o u w k u i pHetreferentieontwerpenhetaan-biedingsontwerp van de tunnel-bak Galder bestonden uit een minOptimaal gebruik D&C-contract betekent lagere bouwkostenen snellere ontwerp- en bouwtijdGalder, tunnel inBrabants zandir. G. Keusters en ir. W.G.L. Wagenaars, HSL-Combinatie Brabant Zuid/Heijmans Beton- en WaterbouwBinnen het meest zuidelijke cluster van de HSL-Zuid in Nederland wordt tenzuiden van Breda een tunnel gebouwd om het treinverkeer de autosnelwegA16 te laten kruisen en aan te kunnen sluiten op de hogesnelheidslijn inBelgi?. De tunnel heeft een lengte van 1700 m en wordt gebouwd in de perio-de medio 2001 ? medio 2004. Kenmerkend is de bouwwijze in een bouwkuipgevormd door cementbentonietwanden, horizontaal afsluitende kleilagen eneen gesloten deepwell-bemaling. Door deze bouwwijze bleek het mogelijk detunnel op staal te funderen.1 | Tunneltoegang2 | Overzicht tunnel Galdermet diverse tijdelijkewegomleggingenluchtfoto's: AeroviewDick SellenraadC 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 wcement 2003 346of meer traditionele bouwwijzevan een bouwkuip bestaande uitstalen damwanden, stempelra-men, trekpalen en onderwater-beton. Naar aanleiding van eenvariantenstudie, een risicoanaly-seenaanvullendgrondonderzoekis door de aannemerscombinatieals alternatief een tunnel ontwor-pen die gebouwd kon worden ineen bouwkuip bestaande uit ce-mentbentonietwanden,afsluiten-de horizontale kleilagen en eengesloten bemalingssysteem. Doordezealternatievebouwwijzeendein het algemeen zanderige onder-grond in Brabant bleek het moge-lijk de tunnel hierna op staal tefunderen.Het principe van de bouwkuipbestaat uit waterremmende ce-mentbentonietwanden die aan deonderzijde tot in een kleilaag zijngefundeerd(fig.3).Terplaatsebe-vinden zich twee diepe kleilagenin de ondergrond, respectievelijkop een diepte van circa 20 m en30 m (laag van Kedichem) bene-den maaiveld. Uit het aanvullendgrondonderzoek bleek dat de bo-venste kleilaag niet overal aanwe-zig was en dat de dichtheid vandeze laag aanzienlijk minder wasdan de dieper gelegen laag vanKedichem. Daarnaast ligt de bo-venste kleilaag voor de diepste de-lenvandetunnelnietdiepgenoegmet het oog op het risico van op-barsten. Besloten is om op de on-diepe locaties waar de bovenstekleilaag voldoende dicht is, decementbentonietwand tot in dezelaagtegraven.Hetgrootstegedeel-te van de wanden reikt echter totindelaagvanKedichem.Omdezediepteverschillen op te kunnenvangeniseenaantalcompartimen-teringwandengegraven,dietevensplanningstechnisch zijn benut.Decement-bentonietwandenheb-ben een dikte van 600 mm enreiken tot ongeveer 1,50 m in dekleilaag. De gevraagde karakteris-tieke ondergrens van de dichtheidvan de wanden bedraagt 1 x 10-8.Deze waarde bleek in de praktijkruimschoots haalbaar. De vrijko-mende,metcementbentonietver-mengde grond is als `schone'grond gekwalificeerd, categorie 0conform het Bouwstoffenbesluit.Hierdoor kan deze grond binnenhet project vrij worden verwerkt.Hetbemalingsysteembestonduitongeveer veertig deepwells in deeerste zandlaag. Daarnaast is tervoorkoming van het opbarstenvan de bovenste kleilaag een aan-tal deepwells in de tussengelegenzandlaag geplaatst. Het opge-pompte water is in een geslotenretoursyteem voor 100% ge?nfil-treerd in de ondergrond. Gedu-rende de bouw van de tunnel ishierdoorindeomgevinggeenver-laging van de grondwaterstandopgetreden.S p e c i f i e k e a s p e c t e nAls gevolg van de eerder beschre-ven bouwwijze bleek het mogelijkde tunnel op staal te funderen.Deze funderingswijze heeft, incombinatie met de specifiekeeisen vanuit de HSL-Zuidrichtlij-nen, tot enkele bijzondere oplos-singen geleidt.Het aspect opdrijven, zowel ge-durende de bouwfase als in depermanente situatie, vereist bijfunderen op staal bijzondere aan-dacht. Cruciaal hierbij is het vast-stellenvandemaatgevendewater-stand. Deze is gedefinieerd als dekarakteristieke waarde van deextreme waterstand die gedu-rende de referentieperiode van dehsl-constructie, 100 jaar, eenmaaloptreedt. Deze waterstand is be-paald op basis van beschikbarepeilbuismetingen in het hsl-trac?.Aangezien deze metingen slechtsover een beperkte duur warenuitgevoerd, is tevens gebruikge-maakt van nabij gelegen TNO-peilbuizen, waardoor beschiktGert-Jan van EckPHZI 15/6/95 Gert-JanvanEck PHZI15/6/95GWSN.A.P."oren"sparingen+5.500-3.70013820 4590459023000N.A.P.CB-wandCB-wandplaatselijkdamwandplaatselijkgrondverbeteringtussen kleilaaglaag van Kedichem"diepe"deepwells"ondiepe"deepwells2:3,5 2:3,5tussen zandlaagvar.60m+6.000-15.000-25.000-3.7003 | Dwarsdoorsnede bouw-kuip met cement-bento-nietwanden, kleilagen endeepwells. Damwandwordt alleen toegepastop locaties met onvol-doende ruimte voor eenvrij talud4 | Dwarsdoorsnede verbre-de tunnel met `oren' ensparingen in het dekC 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 wcement 2003 3 47kon worden over metingen gedu-rendecirca50jaar.Bijdebepalingvan de maatgevende grondwater-stand is voorts rekening gehou-denmeteenaangepastegeohydro-logische situatie in de definitievesituatie die ontstaat na de vergra-vingen voor de aanleg van de hsl.Op basis van de vastgesteldemaatgevende waterstanden bleekde constructie op diverse plaatsentemoetenwordenverzwaard,ten-einde te kunnen voldoen aan deeisen met betrekking tot opdrij-ven. De meest economische op-lossing hiervoor is het toepassenvan betonnen `oren' aan weerszij-de van de tunnel (fig. 4), waarvande breedte varieert van 2,00 tot3,50 m.De verwachte zettingen zijn ge-zien de bodemgesteldheid mini-maal. Daarbij is tevens de moge-lijke zwel van de kleilagen na deontgraving in beschouwing ge-nomen. Uit de monitoring tot opheden blijken de verticale ver-plaatsingen volgens verwachtingte verlopen.Om te kunnen voldoen aan dezware eisen voor de verticale enhorizontale verschilverplaatsin-gen in de dilatatievoegen, is in devoegen een tandoplegging ont-worpen die verschilverplaatsin-gen uitsluit. De moten wordendaarbijonderlingopgeslotendoordunne rubber oplegblokken. Devloeren hebben een lengte van 60m en zijn voorzien van een stort-voeg in het midden. De wandenzijn elke 30 m gedilateerd, zodatin het midden van de vloermooteen voeg in de wand aansluit opde vloer. Om een goede water-dichtheid te kunnen garanderen,ishetvoegenbanduitdewandvol-ledig doorgezet in de vloer.Het dynamisch gedrag van een opstaalgefundeerdetunnelisaandehand van enkele modellen ge-toetst. Daarbij zijn met name dehoogst gelegen moten, die van-wege de lage wanden de minstestijfheid bezitten en zich tevensnabij de grondwaterstand bevin-den, geanalyseerd. Deze analyseshebben niet tot ontwerpaanpas-singen geleid.Bij het ontwerp van de tunnel isrekening gehouden met de ge-stelde criteria ten aanzien van dedrukgolven wanneer twee hoge-snelheidstreinen elkaar in hetmidden van de tunnel met 300km/h passeren. Hiertoe is eenaantal maatregelen voorzien. Detunnel is ter plaatse van de geslo-tendelengeleidelijkverbreed;uit-gangspunt hierbij was een mini-male inwendige doorsnede van90 m2. Daarnaast zijn bij beidetoegangen en in de middenbermzoveel mogelijk sparingen in hetdek voorzien.Vanwege de scherpe kruisings-hoek van de tunnel met de A16(foto 5) en de dilatatievoegen inhetdek,waseenbijzondereoplos-sing voor de overgangsconstruc-tie met de A16 vereist. Na eenvariantenstudie met bijbehoren-de risicoanalyse is besloten geenvoegen in het asfalt op de dekkenen in de overgangconstructie toete passen, maar als onderlaag eendoorgaande, in twee richtingengewapende asfaltconstructie aante brengen van het type MeshTrack. De opbouw van de asfalt-constructie op het dek bestaat der-halveuiteenonderlaagvan20mmemulsieasfaltbeton waarin de wa-pening is ingebed, een tussenlaagvan 50 mm DAB en een toplaagvan 50 mm ZOAB.W e g f a s e r i n g e n e nu i t v o e r i n gDe grootste uitdaging bij de reali-sering van de tunnelbak was hetverkeer op zowel de A16 als deA58, alsmede op de verbindings-bogen, gedurende de bouw metzo min mogelijk hinder doorgangte laten vinden (foto 5). Hiertoe iseen wegfasering uitgedacht waar-bij de tunnel in drie hoofdfasenwordt gebouwd. Het autoverkeerkan gedurende deze bouwfase-ring over het algemeen in zoge-heten 4:0 systemen doorgangvinden. De vertaling van een 4:0systeem is dat op ??n weghelftbestaande uit twee rijstroken plusvluchtstrook tijdelijk twee maaltwee rijstroken worden aangelegd,waarna de andere weghelft kanwordenafgesloten.Hiernaastwor-den de verbindingsbogen in hetknooppunt ??n voor ??n afgeslo-ten, waarna dit gedeelte van detunnel gebouwd kan worden.Hierbij is een tweetal stalen hulp-bruggen toegepast.In april 2001 is daadwerkelijk ge-start met de uitvoering. De eerstewerkzaamheden bestonden uithet verwijderen van een bestaand5 | Eerste deel tunnel vrij-wel gereed voor wegom-legging; bouw nieuweviaduct Overasebaan;scherpe kruising van A16met tunnel en sparingenin dekC 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 wcement 2003 348viaduct in de Overasebaan over deA16. Hiervoor is de A16 slechts 30minuten volledig afgesloten; ge-durende deze nachtelijke afslui-ting is het totale viaduct door defirma Mammoet in ??n geheelvanaf de steunpunten opgetild en100 m verreden naar een locatienaast de A16, alwaar het is ge-sloopt.Hierna is gestart met de produc-tie van de cementbentonietwan-den.Hiervoorzijntweestellingeningezet met een productie vanongeveer 2500 m2per week. In to-taliteit is er, gesommeerd overde verschillende faseringen, on-geveer 70 000 m2dichtwand ge-graven. Het grondwerk kon ver-volgens in den droge wordenuitgevoerd. Totaal is ongeveer500 000 m3ontgraven en onge-veer 300 000 m3weer aangevuld.De vrijkomende grond is eldersbinnen het project verwerkt.Het betonwerk van de tunnel isop traditionele wijze uitgevoerd,waarbij eerst de vloeren en daarnabeide wanden in ??n cyclus zijngestort. Vanaf de eerste week totaan de laatste moot is een cyclus-tijd van ??n moot van 30 m perweek gerealiseerd. Gedurendeeen periode van ruim acht maan-den is per week continu ongeveer2000 m3beton gestort. Bij de pro-ductie van de vloeren is gewerktin een systeem met twee bouw-stromen. Hierbij liep de eerstebouwstroom, die als voorloperde even moten realiseerde, driemoten voor op de tweede bouw-stroom, die de resterende onevenmoten dichtte (het zogenoemde`voorloper-plof-systeem').De wanden zijn achter elkaargerealiseerd (foto 6), waarbij hetnoodzakelijk was de wandwape-ning van ten minste ??n mootvooruit te vlechten. Vanwege dewandhoogte van maximaal 9 mwas het noodzakelijk driedimen-sionale supportrekken toe te pas-sen. De wanden zijn op traditio-nele wijze gekoeld met polye-theen koelbuizen. Voor het koel-water is gebruikgemaakt van hetopgepomptebemalingswatermeteen constante temperatuur vanongeveer 12 ?C. Ten gevolge vande taluds is de afstand vanaf derand van de kuip tot aan de wandrelatief groot, hierdoor was hetnodig doorlopend twee 140 tonsrupskranen in te zetten. Daar-naast moest vrijwel alle beton52 m worden verpompt (foto 7).Bij de productie van de tunnel be-stond de helft van de timmerlie-den uit Nederlanders en de helftuit Portugezen.Het dek is grotendeels uitgevoerdalseenprefabconstructie,waarbijgebruik is gemaakt van voorge-spannen betonnen balken, h.o.h.3 m, waartussen prefab vloerpla-ten zijn gemonteerd. Na montagevan de balken en vloerplaten iseen in-situ druklaag aangebracht.De aansluiting met de wanden isdaarbij uitgevoerd als een `buig-slappe' voeg. De uitvullagen ophet dek zijn uitgevoerd met staal-vezel-gewapend beton.T e n s l o t t eDoor het vroegtijdig volledig inte-grerenvandeontwerpendeenuit-voerende partijen is het mogelijkgebleken in een zeer korte tijds-periodeeengeoptimaliseerdetun-nel te ontwerpen, voor te bereidenen te bouwen. Zodoende zijn devoordelenvanDesign&Construct-contract optimaal benut, hetgeeneen leerervaring voor alle betrok-kenen is geweest. s6 | Productie van de tunnel-wanden7 | Werkzaamheden aan dewanden met twee 140tons rupskranen; betonover 52 m verpompen