C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTun n el bou w62 cement 2008 6D o e l s t e l l i n g e n a a n p a kDe opdrachtgever ? projectorgani-satie Hubertustunnel (PHT) ?stelde strenge eisen aan de omge-vingsbe?nvloeding door het boor-proces. Dit vertaalde zich inzettingscriteria per gebouw langshet trac? en in de maximaal toe-laatbare zakkingen direct boven detunnel. Om dit te kunnen realise-ren zijn eisen aan het monitorings-systeem en de real-time terugkop-peling van meetdata opgenomenin de vraagspecificatie. Voor PHTwaren in de eerste plaats de zak-kingen en mogelijke schade aan degebouwen van belang. Daarom isruimschoots voor de start van hetboren begonnen met het monito-ren van de gebouwen (`base moni-toring') en is doorgemeten totgeruime tijd na passage van detunnelboormachine (TBM)(`closeout monitoring').De aannemer ? Hubertus TunnelCombinatie (HTC) ? was verant-woordelijk voor de beheersing vanhet boorproces. HTC heeft zichvooral gericht op de uitwerking vande procesmonitoring en het moni-toren van zakkingen nabij de TBMten behoeve van een snelle terug-Real-time data over zakkingen bij de HubertustunnelBoren met voorkennis?ir. J.F.W. Joustra, TEC/Witteveen + Bosir. S. van der Woude, Van Hattum en BlankevoortHet boren van tunnels in stedelijke gebieden is risicovol. Daarom worden deinstellingen van de boormachine vooraf zorgvuldig berekend. Helaas is deinvloed van de besturing op de optredende zakkingen nooit helemaal te voor-spellen. Om problemen structureel te voorkomen zijn metingen nodig om deinvloed op de omgeving vast te stellen. Vervolgens moeten die metingen wor-den gebruikt om het boorproces te beheersen. Bij het boren van deHubertustunnel zijn de nieuwste inzichten op dit gebied uitgewerkt en voorhet eerst met succes in praktijk gebracht.1 |Hubertustunnel nadertvoltooiingDit is het vierde arikel in een serievan vier over de bouw van deHubertustunnel. Het eerste ver-scheen in 2008 nummer 1, detweede in 2008 nummer 2 en dederde in 2008 nummer 5.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTunnelbou wcement 2008 6 63koppeling naar het boorproces.Door HTC is, in samenwerkingmet Fugro, een totaalaanpak voorde monitoring uitgewerkt en gerea-liseerd.Zowel opdrachtgever als aannemermoest kunnen beschikken overactuele data over eventuele verzak-kingen. Verder moesten de dataduidelijk gevisualiseerd zijn en opelke plaats beschikbaar, zowelbovengronds als op de TBM.I n t e n s i e f m e t e nIn de bebouwde omgeving werdhet totale boortrac? intensiefbewaakt. Hiervoor zijn verschil-lende soorten meetpunten elkuur automatisch opgemeten.Verder werden de metingen uit-gebreid geanalyseerd en vanuitverschillende invalshoeken gevi-sualiseerd. Verwerking en visuali-satie van de gegevens maaktenduidelijk welke zakkingen warenopgetreden. Deze informatiewerd vergeleken met de eisen diede opdrachtgever had gesteld aande maximaal toelaatbare zakkin-gen van meetpunten op gebou-wen en maaiveldsecties. Daarbijwerd duidelijk hoe de zakkingenontstonden, of ingrijpen noodza-kelijk was en op welke manierdat het beste kon gebeuren.Meetpunten op gebouwenDe invloed van het boorproces opgebouwen is bijgehouden metongeveer 250 meetpunten. Met hetoog op de contractuele eisen tenaanzien van zakkingen, moest ookde natuurlijke variatie van demetingen en het gedrag van degebouwen bekend zijn. Daarom isde automatische monitoring alruim een half jaar voor start vanhet boren begonnen. En om even-tuele vertraagde zakkingen vast testellen, zijn de metingen voortge-zet tot drie maanden na de tweedepassage van de TBM.Maaiveldpunten boven detunnelbuizenMet ruim 800 meetpunten isgecontroleerd op verzakking vanhet maaiveld. De meetpunten had-den een onderlinge afstand van 2m (??n meetpunt per tunnelring).Op de as boven de tunnel is opgrote schaal gebruikgemaakt vanreflectorloze tachymetrie: zakkings-metingen op een verhard wegdekzonder speciale reflectoren. Hier-door kon ook op verkeerswegenintensief worden gemeten, zonderhet verkeer te hinderen. Een vari-ant bestond uit zakbakens met eenreflector (foto 2). Deze meting - dezogeheten procesmonitoring ?startte als de TBM zich circa 70 mvoor het meetpunt bevond en stop-te zo'n 35 m na de passage van demachine. Hiermee was de invloedvan het boorproces op de omge-ving nauwkeurig te traceren.Automatische meting met RoboticTotal StationsVoor continue monitoring tijdensde boorwerkzaamheden zijn Robo-tic Total Stations (RTS) gebruikt.Ze hebben minimaal 24 keer peretmaal elk uur volledig automa-tisch alle punten ingemeten die opdat moment relevant waren voorhet proces. Voor de gebouwenwerden zeven permanente TotalStations ingezet. Voor de proces-monitoring zijn de Stations opge-steld in de buurt van de TBM.Door ze steeds te verplaatsen inplaats van overal langs het trac? opte stellen, kon het aantal beperktblijven.Vertaling van de meetgegevens naarboorinstructiesIn de visualisatie van de zakkingenwas ook de exacte positie van deTBM zichtbaar. Daardoor kon debestuurder inzicht krijgen in deactuele be?nvloeding van de zak-kingen door de TBM (foto 3). Bijhet optreden van zakkingen ofheffingen werd de ondersteunings-druk van het boorfront of de hoe-veelheid ge?njecteerde mortel in destaartspleet achter de machine zomogelijk aangepast, weliswaarbinnen de hiervoor vooraf bere-kende en in de boorinstructiesopgenomen grenzen.D i s t r i b u t i e m e e t g e g e v e n sDe meetresultaten werden automa-tisch op een internetservergeplaatst. Vervolgens zijn ze ver-werkt in de GIS-database enbeschikbaar gesteld via een websitedie speciaal voor dit doel was ont-wikkeld. Alle betrokkenen konden2 |Procesmonitoring bovende tunnel-as op deFrederikkazerne. In hetgras staan zakbakensmet reflectors. Naast derood-witte afscheidingzijn reflectorloze meet-punten (witte stippen)op het wegdek aange-brachtC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTun n el bou w64 cement 2008 6daarmee altijd en overal beschik-ken over actuele en helder gevisua-liseerde gegevens met betrekkingtot de be?nvloeding van de omge-ving. In principe waren alleen eeninternetaansluiting en een inlogac-count nodig. Ook in de stuurca-bine van de TBM waren de actuelemonitoringsgegevens op dezemanier beschikbaar.De website bood twee vormen vanvisualisatie: een bovenaanzicht eneen langsdoorsnede. Beide scher-men konden door alle betrokkenenworden gebruikt.Sitescherm met bovenaanzichtHet GIS-bovenaanzicht op de sitetoonde de (gerealiseerde) tunnel,de omgeving, de bewaakte bebou-wing en alle beschikbare meetpun-ten. Door punten aan te klikkenkwam extra informatie beschikbaarover de gebouwen en de meetpun-ten. Een belangrijke functie van ditbeeld was de weergave van dealarmstatus van de gebouwpunten:de relatieve opgetreden zakking tenopzichte van de contractuele zak-kingseisen. Via een systeem vankleurcodering was de be?nvloedingvan de omgeving in ??n oogopslagte controleren (fig. 6).1086420-2-4-6-8-10-12-14-16-18-20-22-24-26-28-30-32-34-36-38-40-1600-1550 -1500-1450-1400 -1350-1300-1250-1200 -1150 -1100 -1050 -1000 -950 -900 -850 -800 -750 -700 -650metrering [m]zakking[mm]beginwaarde eindzakking rode grens300280260240220200180160140120100806040200-1600 -1550-1500-1450-1400 -1350-1300-1250-1200-1150-1100-1050-1000 -950 -900 -850 -800 -750 -700 -650metrering [m]waterdrukfrontdruk[kPa]gemiddelde min. instructie max. instructie min. berekend max. berekend4 |Maaiveldzakkingen op detunnelas (zuidbuis) ver-geleken met de zettings-criteria van de opdracht-gever (de `rode grens')5 |Voorbeeld vansteundrukinstellingenvoor het bebouwdegedeelte van de zuidbuis.De toegepaste steundruk(gemiddeld per ring) isweergeven in rood. Dege?nstrueerde grens-waarden in groen (mini-mum) en in roze (maxi-mum). Ook worden deberekende grenswaardenen de waterdruk aange-ven3 |Stuurcabine van de TBMmet weergave omge-vingsbe?nvloedingC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTunnelbou wcement 2008 6 65Sitescherm met langsdoorsnedeHet scherm met de langsdoorsnedevan de tunnel toonde de geologi-sche situatie (op schaal), de (gerea-liseerde) tunnelconstructie en deaanwezige bebouwing. Boven dezelangsdoorsnede kon een grafiekmet maximaal drie lijnen wordenweergegeven, waarbij elke lijn dezakkingen op het geselecteerdetijdstip voorstelde. Bovendien wer-den bij elke zakkingslijn de voor-en achterkant van de TBM op hetbetreffende tijdstip gemarkeerd (fig.7). Deze markeringen werden ookin de langsdoorsnede weergegeven.Op die manier was de ontwikkelingvan de zakkingen langs het boor-trac? tijdens de voortgang zichtbaar.A n a l y s e z a k k i n g s -o n t w i k k e l i n g e nBij de Hubertustunnel was hetmogelijk voor elk meetpunt deexacte (relatieve) positie van deTBM te koppelen aan de zakkings-meting. Omdat elk uur de hoogtevan ieder meetpunt werd geregi-streerd, waren zakkingen tijdensde passage van de machine goedwaar te nemen (fig. 4). Deze rela-tief hoge meetfrequentie gecombi-neerd met de grote dichtheid aanmeetpunten leverde veel inzicht inhet ontstaan van de zakkingen tenopzichte van de TBM.Correlatie tussen zakkingen eninstellingenDe be?nvloeding van de zakkingendoor middel van boorprocesinstel-lingen kan nader worden verkenddoor op dezelfde schaal besturings-grootheden, zoals de steundruk,weer te geven. Deze uitgebreideanalyse ? die achteraf plaatsheeft? onderbouwt de instructie die aande TBM-bestuurder dagelijks wordtmeegegeven.In figuur 5 is te zien dat in heteerste deel van de tunnel (startboorproces bij -1600 kPa) voor-zichtige steundrukinstellingenzijn toegepast. Dit vanwege deondiepe ligging van de tunnel opdat deel en het gegeven dat zak-kingen op het bouwterrein geenprobleem waren. Verder op hettrac? konden relatief hogere druk-ken worden toegepast, omdat doorhet lage grondwaterpeil de kansop blow-out relatief klein was.R e s u l t a t e n e n c o n c l u s i e sBevredigende outputDoor terugkoppeling van de moni-toringsresultaten was de invloedvan het boorproces op de omge-ving op elk moment duidelijk. Opbasis hiervan konden desteundruk en mortelinjectie, bin-nen vooraf bepaalde grenzen,desgewenst direct worden aan-past. Dit heeft ertoe bijgedragendat nergens op het trac? onaccep-tabele vervormingen zijn opgetre-den. De maximale zakking opmaaiveld in de bebouwde omge-ving bedroeg lokaal 12 mm. Demaximale gebouwzakking waslokaal 10 mm, zonder dat schadeis ontstaan. Op grote delen vanhet boortrac? was zelfs geen ofnauwelijks zakking te meten.Hiermee is volledig aan de (hoge)eisen voldaan die als randvoor-waarden voor het project warengesteld.Herbruikbare ervaringenDe aanpak bij de Hubertustunnelbewijst dat gecontroleerd borenonder bebouwing met succes inpraktijk te brengen is. Essenti?leinnovaties hierbij waren de toe-passing van reflectorloze tachyme-trie, het zeer frequent automatischinmeten van een relatief dichtpatroon van maaiveldpunten envooral het distribueren van gege-vens met een internetapplicatie.Daarnaast zijn de zakkingsgege-vens continu gecorreleerd met hetboorproces waardoor tijdig ingrij-pen mogelijk was. Het was daar-mee een closed loop-regeling vande omgevingsbe?nvloeding opbasis van bijna real-time metingvan zakkingen.De zichtbaarheid van meet- enanalysegegevens had ook eenmenselijke component. Allebetrokkenen, inclusief de mensenop de TBM, realiseerden zich ter-dege dat het tegengaan van zak-kingen een integraal onderdeelvormt van de uitvoeringskwaliteit.Deze werkwijze levert een belang-rijke bijdrage aan het verantwoordboren van tunnels in stedelijkNederland, zoals de AmsterdamseNoord/Zuidlijn en het Trekvliet-trac? in Den Haag. n6 |Gebouwmeetpunten metstatusweergave in kleur-codes. Het rode deel vande tunnel is al gereali-seerd7 |Weergave van de langs-doorsnede en de actuelezakkingen boven de asvan de tunnel. De verti-cale lijnen markeren devoor- en achterkant vande TBM