prof.ir.F. Vandenheuvelbouwonderneming L.L. & N. De Meyer, Gent,Belgi?Leidingentunnel onder hetkanaal Gent-Terneuzen teZelzateDe bouwheerDe eigenaar van de tunnel, de Nationale Maatschappij der Pijpleidingen (NMP), dochter-maatschappij van de Nationale Investeringsmaatschappij, stelt zich ten doel de bouw en deexploitatie van pijpleidingen en de daarbij noodzakelijke infrastructuurwerken te verzorgen.Behalve de pijpleidingentunnel te Zelzate bezit NMP ook de pijpleiding voor propyleentussen Antwerpen en Feluy; zij is voor 51 % eigenaar van de pijpleiding voor petroleumprodu-kten tussen Antwerpen en Beek (Nederlands Limburg) en neemt voor 50% deel in eenpijpleiding voor waterstof in Henegouwen.NMP voert op dit ogenblik onderhandelingen over twee andere pijpleidingprojecten.HistorieHet gebied langs het kanaal Gent-Terneuzen is economisch zeer belangrijk. Naast talrijkewoongebieden wordt er veel industrie aangetroffen. Bovendien voeren, bijna noodzakelij-kerwijze vele belangrijke verbindingen door deze streek, bijv. van of naar Antwerpen enZeebrugge.Onder het kanaal Gent-Terneuzen liggen reeds vele jaren een aantal zinkers. In 1978, het jaarvan beslissing voor de bouw van de tunnel bestond er eigenlijk nog slechts ??n plaats waarde leiding relatief gemakkelijk het kanaal zou kunnen kruisen, hetzij in de vorm van eenzinker danwei via een tunnel (fig. 1). Deze plaats werd door de NV Distrigas aangevraagd.De overheid voorzag moeilijkheden bij de toewijzing met het oog op andere aanvragers voorgeschikte kruisingsplaatsen. Om dit te voorkomen heeft het Ministerie van EconomischeZaken NMP verzocht zich te belasten met de bouw van een pijpleidingentunnel. In dezetunnel zouden niet alleen de Distrigasleiding maar eventueel ook andere leidingen kunnenworden ondergebracht. NMP heeft met dit voorstel ingestemd.1Situatie van de leidingentunnel te ZelzateCement XXXV (1983) nr. 4235Het ontwerpVoor het ontwerp van de pijpleidingentunnel werd uitgegaan van de volgende gegevens:- beschikbare bouwplaats op beide oevers van het kanaal;- de eis geen directe hypotheek te leggen op de diepgang van het kanaal (de overheidoverweegt immers het kanaal verder uit te diepen);- de wens van minimale verstoring van de bestaande oeververdediging en de scheepvaart;- financi?le en tijds-evaluaties.Aldus werd besloten een U-vormige tunnel te bouwen die bestaat uit ca. 30 m diepe schach-ten op beide oevers, ongeveer 270 m uit elkaar, verbonden door een horizontale tunnel mei3,20 m inwendige diameter, ca. 8 m onder de huidige bodem van het kanaal. Bij het vastleg-gen van de tunneldoorsnede is uitgegaan van de huidige behoefte alsmede de capaciteiiwaarin de bouwheer wenst te voorzien in de toekomst (fig. 2).2LangsdoorsnedeDe schachten werden ontworpen om te worden gebouwd en afgezonken volgens de putten-methode. Dat houdt in ontgraving onder water binnen de schachten en tegelijkertijd eensystematische opbouw ter plaatse van het maaiveld.De ongeveer horizontale verbinding tussen de twee schachten, de eigenlijke tunnel dus, isopgebouwd uit opeenvolgende sidero-cementbuizen meteen lengte van 2,50 m en inwendi-ge diameter van 3,20 m. Dit zijn gecentrifugeerde gewapend-betonbuizen met een door-gaande plaatstalen kern van 3 mm. De buizen werden doorgeperst vanuit de oostelijkeschacht naar de westelijke toe.De ondergrond waarin dit alles moest worden opgebouwd bleek na diepsonderingen enboringen, tot het peil - 15,00 m samengesteld uit heterogene, hoofdzakelijk zandige lagenmet uitzondering van de bovenste laag die bestaat uit aanvullingen van de nabijgelegenverkeerstunnel. Van - 15,00 tot- 21,00 m (waartussen zich het tunnelgedeelte bevindt) komteen tertiaire kleilaag voor. Daaronder bevinden zich lagen met mengsels van klei en zand.3Bovenaanzicht en verticale doorsnede vande oostelijke schachtCement XXXV (1983) nr. 4 2364a-bZakkingsverloop van de westelijke enoostelijke schachtBouw van de schachten (fig. 3)De schachten werden afgezonken door vanuit de schacht de grond daaronder te ontgraven.Gezien het grondwaterpeil geschiedde dat grotendeels onder water. Ten einde degrondweerstand te reduceren was de schacht voorzien van een snijrand. Boven die snijrandvan 2 m hoogte werd de wanddikte aan de buitenzijde van de schacht gereduceerd waardoorruimte ontstond die met bentoniet kon worden gevuld. Aan de buitenzijde bevinden zichvoorts verticale ribben waarmee de ruimte rondom de schacht boven de wandverjonging incompartimenten was onderverdeeld. Hiermee kon de bentonietcirculatie beter worden be-heerst en werd tevens voorkomen dat de bentonietmantel volledig verloren zou gaan wan-neer zich ergens een lek zou voordoen waarlangs de vloeistof naar het inwendige van deschacht zou wegstromen.De weerstand tegen het afzinken wordt bepaald door de volgende vier factoren:- de zijdelingse wrijving aan de buitenzijde van de snijrand;- de grondweerstand ter plaatse van de snijrand;- de wrijvingsweerstand langs de verticale nokken;- de wrijving met de bentonietmantel.E?n van de belangrijkste factoren, maar nauwelijks te kwantificeren, is het tijdseffect. Wan-neer het afzinken snel gebeurt, heeft dit een gunstige invloed op de zijdelingse wrijving.Op basis van schatting van de totale weerstand werd een werkplan opgesteld, ten einde inelke fase van het afzinken over voldoende schachtgewicht te beschikken om de weerstand teoverwinnen. Daar de berekeningen aantoonden dat het gewicht in de laatste fasen onvol-doende zou zijn om de uiteindelijke diepte te bereiken, werd de mogelijkheid overwogen omde schachten te ballasten. Men zou kunnen denken aan het afpompen van water binnen deschacht om extra gewicht te winnen.Deze gebruikelijke werkwijze was te Zelzate niet zonder risico omdat door kwelvorming in deondergrond ernstige verstoringen zouden kunnen ontstaan. Immers een lager waterpeilbinnen de schacht cre?ert een waterstroom naar de schacht toe, die grond kan meeslepen uitde omliggende grondlagen. Daardoor bestaat het gevaar voor verzakkingen in de omgevingvan de schachten, dus ook ter plaatse van de spoorlijn en de oeverbeschermingen langs hetkanaal.Tijdens het afzinken van de schachten wordt in de grond een ringspanning opgebouwd (eensoort gewelfwerking). Daardoor zal de radiale druk op de schachtmantel afnemen. Dezeringspanning is moeilijk te begroten en werd daarom ook niet in de berekeningen meegeno-men.In figuur 4 wordt het verzakkingsverloop van de schachten als functie van de tijd weergege-ven. De schacht op de oostelijke oever werd het eerst afgezonken, want deze bepaalde hetverdere werkprogramma. De eerste meters werden ontgraven door middel van een grijper-kraan. Deze techniek werd toegepast tot een peil van ca. 0,00 m. Daaronder werd dezetechniek te onnauwkeurig als gevolg van de waterstand (ca. 4,45 m) in de schacht.De uitgraving werd voortgezet door middel van een zandpomp, die was opgehangen in eenkraan. De plaats van ontgraving was te bepalen door de pomp te verplaatsen. Het pompren-dement nam aanzienlijk toe door water te spuiten. Zodoende werden de schachten zondergrote moeilijkheden afgezonken tot op de tertiaire kleilaag (peil -15,00 m). Van dat peil afwerd het gecombineerde systeem zandpomp/spuiten ontoereikend om de cohesie van deklei te breken. Daarom werd toen een hogedruk-spuitinstallatie toegepast waarmee samenmet de zandpomp een laag maar constant rendement verkregen werd.Op het moment dat nog ca. 2 m afgezonken moest worden, weigerde de oostelijke (grote)schacht nog verder te zakken, ofschoon op verschillende plaatsen reeds tot onder het meswas gegraven. Ondanks het reeds vermelde risico van water afpompen binnen de schacht, isCement XXXV (1983) nr. 4 237men daar toch maar toe overgegaan. De schacht reageerde vrijwel ogenblikkelijk en kon totop 5 cm van zijn theoretisch peil worden afgezonken. Voor de kleine schacht werd dezekunstgreep toegepast voor de laatste 5 m. Beide schachten kwamen op diepte zonder dat degevreesde kwelvorming werd geconstateerd.Daarna werden de schachten zo goed mogelijk in het terrein verankerd, door de bentoniet-mantel te vervangen door een bentoniet-cement-mengsel. De schacht werd vervolgens aande binnenzijde door duikers gereinigd waarna een wapeningskorf werd afgezonken tot in hetconische gedeelte van de putkrans. De onder water te storten bodemafsluiting kwam totstand met een aangepast betonmengsel. Na een week verharden werden de schachtenleeggepompt en werd de definitieve schachtvloer 'in den droge' aangebracht.Bouw van de tunnelDe verbinding tussen de twee schachten werd gerealiseerd door het persen van sidero-cementbuizen met een inwendige diameter van 3,20 m en 26 cm wanddikte. De buizen warengeprefabriceerd in lengten van 2,50 m, d.i. de maximaal toegelaten breedte voor normaalwegtransport. Tijdens het persen zorgde een neopreendichting tussen de buizen onderlingvoor de tijdelijke waterdichtheid. Daarna werd op de aansluitende uiteinden van de stalenkernen een overlap-ring gelast waarmee de definitieve waterafdichting werd verkregen(fig- 5).In de schacht waren de nodige voorzieningen aangebracht om de horizontaal geperstebuizen waterdicht op de schacht aan te sluiten. De maximale asafwijking mocht echter nietmeer dan 10 cm bedragen, anders kon de aansluiting ter plaatse van de westelijke schachtniet worden uitgevoerd.Het boorfront stond onder een continue overdruk door samengeperste lucht. Deze bedroegmaximaal 2,5 bar, wat overeenstemt met de hoogte van de te keren waterkolom. Dankzij degunstige geologische omstandigheden (kleilaag) kon de overdruk aan het boorfront gedu-rende het grootste deel van de persoperatie tot ongeveer 1,5 bar worden beperkt.Het boorfront bestond uit een roterende freesarm, gemonteerd op een waterdicht schild enwerd bediend vanuit de stuurpost, die niet onder verhoogde druk stond. Zodoende kon hetpersoneel dat de freesarm en de persinstallatie bediende onder normale atmosferischeomstandigheden werken. Alleen bij het doorbreken van de schachtwanden en bij herstellingen onderhoud aan het boorfront was het werken onder verhoogde luchtdruk onvermijdelijk.De afgegraven kleibrokken werden onderaan het g raaffront dooreen telescopischeschroef-5Doorsnede over de voeg tussen tweetunnelsegmentenCement XXXV (1983) nr. 4 2386Schema van de uitvoering van de tunnel7a-bVerticale en horizontale afwijkingen van detunnelvijzel weggehaald en buiten het boorfrant getransporteerd in een breker-menger-installatiedie het klei-water-mengsel verpompbaar maakte.Evenals voor de ontgraving van de schachten was ook hier de geconsolideerde tertiaire kleimoeilijk los te maken en te breken. Tijdens het persen manifesteerde zich evenwel nog eenandere moeilijkheid, nl. dat de kleilaag ter hoogte van de tunnel een kleine hoeveelheidpyrietgesteente bevatte. Deze bleven in de pompwaaiers en de brekerinstallatie steken,hetgeen soms volledige blokkering tot gevolg had.Naar gelang de buizen werden aangebouwd en de leidingkoker in lengte groeide nam detotale wrijvingsweerstand van de grond op het buitenoppervlak toe. Om deze zo kleinmogelijk te houden werd via injectiegaten een glijmiddel tussen grond en buismantel aange-bracht. In de wand van elke buissectie waren hiervoor voorzieningen getroffen.Alvorens de grenswaarde voor de capaciteit van de persinstallatie en/of van de buisweer-stand was bereikt, werd tussen twee opeenvolgende buizen een tussendrukstation geplaatstwaardoor de leidingkoker in moten van ongeveer 75 m lengte kon worden vooruitgeperst(fig. 6).De nauwkeurigheid van het doorpersen en de voortgang van het werk worden weergegevenin de figuren 7 en 8. Figuur 7 toont de afwijkingen van de tunnel t.o.v. de theoretische as. Dezeblijkt maximaal 10 cm te bedragen in horizontale richting en 13 cm in verticale richting.Figuur 8 toont aan dat de boorperscapaciteit gedurende het verloop van het werk systema-tisch toenam om uiteindelijk naar het einde toe een ritme van meer dan ??n buiselement van2,5 m lengte gedurende een werkdag van 18 uren te bereiken.Technische uitrustingBoven de oostelijke schacht bevindt zich de commandopost van de technische uitrusting.Die uitrusting maakt de toegankelijkheid en het gebruik van de tunnel mogelijk; bovendienworden van daaruit de leidingen aangebracht.Voor toegankelijkheid en gebruik zijn nodig: kooiladder, lift, verlichting, lekwaterpompen,genefooninstallatie, kabelgoot en -ladders en bevestigingspunten voor de leidingen.Tot de specifieke uitrusting behoren ventilatoren en gasdetectie.Daar in de tunnel een gasleiding zou worden geplaatst, moesten alle toestellen explosiebe-stendig zijn uitgevoerd en gemonteerd. De bedrijfszekerheid van de gehele installatie moetom veiligheidsredenen uiteraard zo groot mogelijk zijn. Voorzien is in een dubbele elektrici-teitsaansluiting, onafhankelijk van het laagspanningsnet, een batterijvoeding voor de meestcruciale apparatuur en een reeks signalen die permanent aan een centrale 'dispatching'worden doorgegeven. Wanneer de stroomtoevoer of de ventilatie uitvalt, het water teveel isgestegen of wanneer de gasconcentratie te hoog is, wordt alarm gegeven, dus in allegevallen van noodzakelijke interventie.Cement XXXV (1983) nr. 4 2398Verloop van de doorpersing in de tijd; totaal103 buiselementen of 264,5 mBetrokkenenopdrachtgever: Nationale Maatschappij derPijpleidingen NV, Brusselontwerp: ingenieursbureau NV Haecon,Drongencontrolebureau: Seco, Brusselhoofdaannemer: L.L.&N.De MeyerNV, Gentaannemer tunnelpersing: Denys NV,WondelgemVerder kwam met de medewerking van het Mijnwezen en het technisch beheer een exploita-tiereglement tot stand, waarin wordt voorgeschreven hoe in de tunnel bepaalde werkzaam-heden kunnen worden verricht en welke maatregelen dan dienen te worden getroffen.Het gebruik van de tunnelDe tunnel vertegenwoordigt een investering in de orde van 125 miljoen BF. NMP heeft ditbedrag gefinancierd en berekent de betreffende kosten door aan de gebruikers in de vormvan huurgeld. Deze infrastructuur komt dus niet ten laste van de overheid.De eerste gebruiker is Distrigas; de gasleiding voor deze firma neemt iets meer dan een kwartvan het nuttig volume van de tunnel in. Inmiddels is ook een tweede leiding geplaatst, dietoebehoort aan de Nationale Maatschappij der Waterleidingen. Het nuttig volume van detunnel is door deze twee grote leidingen al voor ?ets meer dan 50% ingenomen.BesluitHet gebruik van ??n centrale leidingenkoker is ongetwijfeld voordelig wanneer verscheidenebedrijven op ongeveer dezelfde plaats met hun leiding een hindernis moeten kruisen. Wordtde hindernis gevormd door een waterloop, dan kan de kruising tot stand komen met eenaantal zinkers. Ten opzichte van deze werkwijze biedt een leidingentunnel de volgendevoordelen:- de kostprijs zal lager zijn;- er is een betere controle op de uitvoering mogelijk;- de leidingen blijven toegankelijk voor eventuele herstellingen en onderhoudswerken;- de gebruikers van de waterloop worden niet gehinderd;- de oeververdediging wordt niet aangetast.De bouw van de leidingentunnel te Zelzate onder het kanaal Gent-Terneuzen heeft dezevoordelen bevestigd. Bovendien werd aangetoond dat moderne uitvoeringstechnieken hetmogelijk maken op economisch verantwoorde wijze rekening te houden met de beperkingendie door de omgeving worden opgelegd.Het toepassen van bedrijfszekere detectieapparatuur ende gebruiksorganisatie waarborgeneen veilig gebruik van de leidingentunnel. NMP hoopt bovendien dat haar tunnel te Zelzateeen stimulans zal betekenen voor het aantrekken van nieuwe industrie?n in die streek.Vervolg van blz. 234(Over de veiligheid van de opslag vangevaarlijke stoffen)25.Herman, P., R. Legro, I. de Saint Moulin, Beton bij de produktie, het opslaan en transporterenvan nieuwe energievormen; Belgische Betondag, oktober 198226.Bruggeling, A.S.G., Mogelijke opslag van cryogene koolwaterstoffen in betonconstructies;De Ingenieur 1979 nr. 4427.Breugel, K. van, A designer's perspective on cryogenic storage systems for liquefied indu-strial gases; Cryogenics juli 198228.Closner, J.J., R.O. Parker, LNG-storage safety, careful accident assessment key to LNG-storage safety; Oil and Gas Journal 197829.Bruggeling, A.S.G., Betonnen vaten, Stichting Bouwresearch, 197930.Closner, J.J., H.R. Wesson, Refrigerated Liquefied Gases Storage Safety; Gastech '82, Parijs31.FIP-Commission on Concrete Pressure and Storage Vessels, Preliminary recommendationsfor the design of prestressed concrete containment structures for the storage of refrigeratedliquefied gases; FIP-Report3/6,1982Cement XXXV (1983) nr. 4 240