12 Millimeterwerk bij inschuiven spoordek De spoorwegovergang op de Marathonweg in Vlaardingen wordt vervangen door een onderdoorgang. Het spoordek van deze onderdoorgang is naast de definitieve locatie gebouwd en vervolgens ingeschoven. Veel aandacht ging uit naar de krachts­ werking in de schuifconstructie en het dek. Spoordek onderdoorgang Marathonweg in Vlaardingen in 3 uur ingeschoven 1 Millimeterwerk bij inschuiven spoordek 4 2017 13 De Marathonweg is een belangrijke verbindingsweg die de A20 verbindt met de industriegebieden langs de Nieuwe Waterweg. Door vergroting van de capaciteit zal deze weg in de toekomst nog belangrijker worden. In de huidige situatie kruist de Mara- thonweg het spoor via een beveiligde spoorwegovergang. Deze overgang en de aanpalende kruisingen belemmeren de doorstro- ming van het verkeer. Vooral de aansluiting van de Arij Koplaan en de Industrieweg zorgt nu al geregeld voor lange files. Boven- dien sluiten de spoorbomen acht maal per uur. Na de ombouw van de bestaande spoorlijn Rotterdam ? Hoek van Holland voor metro-exploitatie (Hoekse Lijn) eind 2017, wordt dit in de spits zelfs 24 maal per uur! Daarom is besloten een onderdoorgang te bouwen, 120 m naast de huidige overgang, met aan weerszijden rotonden om de kruisende wegen efficiënt aan te sluiten. Planning Gemeente Vlaardingen wilde dit project tegelijk uitvoeren met de ombouw van de spoorlijn tot de Hoekse Lijn. Op die manier kunnen kosten worden bespaard en blijft de extra overlast voor weggebruikers beperkt. De spoorgerelateerde werkzaamheden zijn daarom in april 2017 al gestart en duren tot september 2017. Vooruitlopend op de bouwwerkzaamheden werden in 2016 al kabels en (gas)leidingen verlegd. De huidige spoorkruising blijft in werking totdat de nieuwe in gebruik kan worden genomen. Gedurende de werkzaamheden moet het verkeer ongestoord doorgang kunnen vinden over de bestaande dan wel nieuwe infrastructuur. Slechts als dit uitvoeringstechnisch niet mogelijk is, mag in van tevoren bepaalde tijdsvakken het verkeer worden gestremd. Als de onderdoorgang is gebouwd, worden de aanslui- tende wegen en de rotonden in fasen aangelegd. Ontwerp Het bestaande spoor loopt ter plaatse van de onderdoorgang over een dijk. De onderdoorgang is uitgevoerd als een open, volledig betonnen tunnelbak die deze dijk ter plaatse van het spoor doorkruist. De tunnelbak bestaat uit vijf moten, waarvan één de spoorkruisende moot betreft, en heeft een totale lengte van circa 78 m (fig. 3). De spooronderdoorgang krijgt 2 × 2 rijbanen, een 2 × 1 vrijlig- gend fiets- en voetpad. Op het spoordek komen twee sporen. De vrije hoogte van de onderdoorgang bedraagt 4,60 m voor het wegverkeer en 2,50 m voor voet- en fietsverkeer (fig. 4). De kruisingshoek van het spoor met de weg is circa 68° (fig. 3). Het spoordek bestaat uit drie overspanningen: twee van 10 m ing. Mustapha Attahiri MSEng RC Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam ing. Arjon van Ommeren MSEng Heijmans Infra 1 Schuiven spoordek op vier schuifbanenfoto: Aeroview2 Inschuiven spoordek op 9 april 2017, met onderaan horizontale stempels foto: Aeroview3 3D-view vanaf westzijde 2 3 Millimeterwerk bij inschuiven spoordek 4 2017 14 min. 4600 min. 4600 m in. 2500 26.300 1350 1350 8400 auto autoetsvoet 700 700 8400 5400 AS 1 AS 2 10.363 1571 1535 2075 B .S. 650 spoor dek inkassing 200 x 400 prefab randelement 1535 2075 1571 3610 3610 4 Langsdoorsnede onderdoorgang 5 Dwarsdoorsnede dek 6 Realisatie dek op voorbouwlocatie foto: Aeroview7 Langsdoorsnede van het dek op schuifbanen diep te liggen. Dit heeft naast uitvoeringstechnische voordelen (lichte bouwput en geen onderwaterbetonvloer bij de pompkel- der), positieve gevolgen voor de eindsituatie. De totale lengte van de betonconstructie is gereduceerd, de hellingen van de toeritten zijn flauwer geworden en de licht- en zichtlijnen zijn verbeterd. Fundering Alle moten zijn, gezien de grondslag, gefundeerd op palen. De opwaartse waterdruk onder de tunnelvloer, het eigen gewicht van de constructie en de overige belastingen moeten door de palen worden opgenomen. Om opbarsten van de bouwput ter plaatse van de ontgraving onder de waterkelder te voorkomen, is op die plaats gebruikgemaakt van lokale bemaling. De overige ontgravingsniveaus zijn zodanig bepaald, zodat er geen extra voorzieningen tegen opbarsten nodig waren. Spoorkruisende moot Als eerste is de spoorkruisende moot gerealiseerd. Deze is gefa- seerd gebouwd. Het dek, dat bestaat uit een betonnen plaat, wordt als afzonderlijk deel aan de noordzijde van het spoor voor - gebouwd (op de zogenoemde voorbouwlocatie, foto 6) en inge- schoven. In dit dek is het bovenste gedeelte van de toekomstige buitenwanden meegenomen. Het dek wordt tijdelijk onder - steund door stalen buispalen waarop schuifbanen liggen (fig. 7). Deze stalen buispalen worden ook gebruikt als fundering in de definitieve situatie. De koppeling van de buispalen met de vloer is door middel van aangelaste wapeningsstaven gerealiseerd (fig. 8). Dit is geschied met gebruik van een opgelaste cirkelwa- peningsstaaf Ø25 met een hart-op-hart-afstand van 100 mm. Schuiven spoordek Het inschuiven van het spoordek is voor het bouwproject een van de belangrijkste mijlpalen. De uitvoeringsdatum stond ver van tevoren vast. Het spoor is voor een periode van tien dagen uit dienst gehaald, in deze periode konden er geen (werk)treinen rijden. De fasering van de buitendienststelling zag er als volgt uit: - verwijderen spoor; - ontgraven spoordijk; - aanbrengen damwanden en buispalen/funderingspalen; - schuiven spoordek; - spoordijk aan buitenzijde van de bouwkuip aanvullen; - spoor terugbouwen. De bouwmethode door inschuiven bepaalde de totale bouw- volgorde, maar ook de uitgangspunten voor het constructief ontwerp. Tijdens de voorbereiding en de uitvoering werd het projectteam ondersteund door een afdeling binnen Heijmans gespecialiseerd in schuiftechnieken. Het schuiven van het spoordek bestond in hoofdlijnen uit de volgende werkzaamheden: voor het wegverkeer en één van 7 m voor het langzaam verkeer, gemeten evenwijdig aan de spooras. De tussensteunpunten zijn uitgevoerd met (verbrede) kolommen in verband met de sociale veiligheid. Hierdoor ontstaan er geen donkere plaatsen onder het spoordek. Om esthetische redenen zijn ter plaatse van de zijkanten van het spoordek prefab randelementen voor - zien. Zowel op de wanden van de onderdoorgang als op de randen van het spoordek is een stalen leuningwerk voorzien. Ten behoeve van de opvang en afvoer van regenwater is een bergings- en pompkelder voorzien. De bergingscapaciteit is minimaal 90 m 3, benodigd voor het kunnen bergen van een regenbui die eens in de 100 jaar optreedt, gedurende het eerste uur bij een ingeschakelde pomp met een minimale capaciteit van 15 m 3/h. Constructiehoogte De drooglegging, het hoogteverschil tussen bovenzijde kunst- werk en HGW, moet minimaal 300 mm zijn. Deze eis is geba- seerd op de maximale, heersende freatische grondwaterstand van circa NAP -1,85 m. Als optimalisatie is de constructiehoogte tussen bovenkant spoorstaaf en onderkant dek geminimaliseerd door het toepas- sen van directe spoorstaafbevestiging en het plaatsen van de spoorstaven in inkassingen (400 × 200 mm) in het spoordek (fig. 5). Daarmee komt het diepste punt van de rijvloer minder 4 5 Millimeterwerk bij inschuiven spoordek 4 2017 15 123 4 schuifbaan 21756775 5900 9100 spoor dek stek ankers stor tskokers 26.300 2350 schuifbaan schuifbaan schuifbaanschuifbaan de schuifbanen in dezelfde helling zouden worden aangebracht en het dek tijdens het schuiven ook over die hoogte zou verplaatsen. Voor het definitieve ontwerp is onderkant dek aangepast zodat de schuifbanen waterpas lagen. Het dek is dus voorgebouwd op dezelfde hoogte als de definitieve ligging. Schuifprincipe Aanvankelijk was het idee dat het dek zou worden getrokken. Hiervoor zouden er tussen het dek en het eind van de schuif- baan stalen strengen worden aangebracht. Door middel van spanvijzels, bevestigd aan het einde van de schuifbaan, zou het dek naar de definitieve locatie worden getrokken. Uiteindelijk is er niet voor trekken maar voor duwen gekozen. De schuif- constructie zou anders complexer worden met meer verschil - lende onderdelen. De duwvijzels zijn na het voorbouwen aangebracht. De vijzels drukten met een stalen aansluitunit direct tegen het dek. De aansluitunit werd onder het prefab randelement geplaatst, zodat er niet tegen het randelement is geduwd. Er is gekozen de schuifbanen dicht bij de steunpunten van de definitieve constructie te positioneren. Hierdoor overspande het dek in de tijdelijke situatie ongeveer over dezelfde steunpunten als in de uiteindelijke situatie. De totale schuifafstand bedroeg 23 m en er werd geschoven met een snelheid van ongeveer 8 m/u. In totaal duurde de schuifoperatie drie uur. - voorbouwen van het spoordek; - duwvijzels plaatsen om het dek te verschuiven en te corrigeren; - de schuifbanen plaatsen tot en met de definitieve locatie; - inschuiven van het dek (foto 1); - het spoordek fixeren. Voorbouwlocatie Het spoordek is zoals gezegd voorgebouwd naast het spoor. Hiervoor is een tijdelijke ondersteuningsconstructie opgebouwd waarop het betonnen dek is gestort. In deze ondersteuning zijn de eerste delen van de schuifbanen meegenomen. Het ging in totaal om vier schuifbanen, bestaande uit stalen balkprofielen (in de richting gelegd waarop het dek is geschoven) met een gladde plaat op de bovenzijde. Over deze schuifbanen schuift het dek naar de definitieve locatie. Na het uitharden van het dek is de tijdelijke ondersteunings- constructie afgelaten. Hiervoor zijn aflaatelementen in de ondersteuning meegenomen, in de vorm van zandpotten. Dit zijn stalen, ronde bakken die zijn gevuld met zand. Op het zand ligt een deksel met rand die in de ronde bak past. Wanneer het zand wordt verwijderd, zakt de deksel met daarop de onder - steuningsconstructie. Na het aflaten, lag het betonnen dek enkel nog op de schuif banen. Fundering voorbouwlocatie De grondopbouw in het gebied van Vlaardingen staat bekend om de slappe bovenste lagen. Om deze reden is er tijdens het ontwerp gekozen de ondersteuning en de schuifconstructie op stalen funderingspalen aan te brengen. De voorbouwlocatie lag op de plaats waar later de noordelijke toerit komt. De palen konden na het inschuiven worden gebruikt als fundering voor de vloer van de toerit. Schuinstand schuifconstructie Uitgangspunt voor deze schuifconstructie was dat de schuifba- nen waterpas lagen. In het voorontwerp lag het dek in de schuif- richting onder een kleine hoek. Dit resulteerde in een hoogte- verschil van 16 mm over de dekdoorsnede. Gevolg zou zijn dat 6 7 Millimeterwerk bij inschuiven spoordek 4 2017 16 spoordek paallengte inheidiept e 559 stalen b\fispaal wanddikte min. \b2,5 ok . constr\fc tie afbrandhoogt e opgelast 25-\b00 ro ndom lassen a min. = 5 mm stalen nok hardhouten uitvulling 8 Detail stalen buispaal 9 Een hardhouten uitvulling en stalen nok van de fixatie - constructie van het spoordek Correctievijzels Naast de duwvijzels zijn er haaks op de schuifas correctievijzels geplaatst. Tijdens het schuiven konden deze vijzels in dwars- richting het dek bijsturen, zodat het spoordek op de definitieve locatie op de juiste positie zou liggen. De dwarscorrectie werd onder het dek bevestigd en kon zich door middel van een vijzel haaks op de schuifbaan afzetten, zodat het dek in dwarsrichting kon opschuiven. Hierdoor kon het dek met een marge van enkele millimeters worden geplaatst. Fixatie spoordek In zowel de bouwfase als de definitieve fase doet het dek dienst als stempel voor de damwanden. Door de parallellogramvorm van het dek zorgt de stempelbelasting voor torsiekrachten op het dek. Spoorbelastingen en temperatuur vergroten dit effect. In de definitieve fase worden deze krachten door de wanden en kolommen op de fundering afgedragen. In de uitvoeringsfase is een tijdelijke torsiesteun gemaakt. Dit gebeurde in twee richtin- gen: haaks op en parallel aan de onderdoorgang. Haaks op de onderdoorgang is de ruimte tussen de wand en de damwanden gevuld met een hardhouten uitvulling (foto 9). Daarnaast zijn stalen nokken aangebracht. Zodra de fixaties waren aangebracht, was het spoordek klaar voor gebruik. Na de buitendienststelling konden onder het dek de betonnen vloer, wanden en kolommen worden gerealiseerd. Tot slot Tijdens de uitvoering van de onderdoorgang zijn er continu raakvlakken met de omgeving en de overige bouwactiviteiten van de Hoekse Lijn. Veiligheid naar de omgeving en haar gebruikers is de eerste prioriteit tijdens de uitvoering. Een goede afstemming met diverse partijen is hierbij essentieel. De voorziene oplevering vindt eind december 2017 plaats. Schuifconstructie De duwvijzels drukken tegen het dek en zetten zich af op de schuifbaan. Wanneer elk van de vier schuifbanen van een duwvijzel wordt voorzien, is de duwkracht even groot als de reactiekracht vanuit de wrijving tussen het dek en de schuif- baan. Hierdoor is er sprake van een gesloten interne krachts- werking tussen het dek, de duwvijzel en de schuifbaan. Toch is ervoor gekozen alleen op de buitenste schuifbanen duwvijzels te plaatsen. De achterliggende reden hiervoor was dat tijdens het schuiven de werkdruk vanuit één vijzel beter te bepalen en te controleren zou zijn: namelijk de helft van de totale wrijving. Gevolg van deze keuze was dat de interne krachtswerking niet meer sluitend was. De duwkracht is name- lijk groter dan de wrijving van één schuifbaan. Dit resulteerde in een horizontale belasting op de palen, die ongeveer 2 m boven het maaiveld stonden. Om de horizontale belasting zo laag mogelijk op de buispaal in te leiden, zijn er trekschoren toege- past. De richting van de schoren was hierbij essentieel. Op de buitenste schuifbanen was de duwkracht groter dan de wrijving. Zonder een fixatie met schoren zou de schuifbaan onder het dek worden uitgetrokken. Op de tussenassen werkte de horizontale belasting juist de andere kant op. De schuifbaan zou door de wrijving juist door het dek worden meegenomen. De schoren moesten bij de tussenassen dus in tegengestelde richting staan ten opzichte van de schoren van de buitenste schuifbanen. Het totale gewicht van het dek is 620 ton (620 000 kg). De benodigde duwkracht was maximaal 50 ton, verdeeld over de twee duwvijzels. De maximale duwkracht trad enkel op bij het losdrukken van het dek op de voorbouwlocatie. Daarna halveerde de benodigde kracht. 8 9 Van de buitendienststelling is een timelapse - video beschikbaar op www.cementonline.nl. ? PROJECTGEGEVENS project Onderdoorgang Marathonweg Vlaardingen opdrachtgever Gemeente Vlaardingen ontwerp en engineering Gemeente Rotterdam toezicht en directievoering Gemeente Rotterdam en Gemeente Vlaardingen opdrachtnemer Heijmans Infra schuiven Heijmans Span- en Verplaatsingstechnieken bouwtijd 9 januari 2017 t.m. eind december 2017 Millimeterwerk bij inschuiven spoordek 4 2017