ir.J.C.KuiperSector Betonbouw, dienst vanInfrastructuur NV Nederlandse SpoorwegenSchuiven zonder hulpbruggenNieuwe bouwmethode voor onderdoorgangenin spoorwegen1Bouw van een tunneltje onder hulpbruggen2Schuifmethode met gebruik vanhulpbruggenNS bouwt, zowel voor het eigen bedrijf als in opdracht van derden, kunstwerken over enonder het spoor. Bij de bouw van kunstwerken in de spoorbaan werd - tot voor kort - bijnaaltijd gebruik gemaakt van stalen hulpbruggen. Deze hulpbruggen waren nodig om tijdensde bouw van de constructie de exploitatie van het spoorwegbedrijf door te kunnen laten gaan.Er kunnen twee 'hulpbrugmethoden' worden onderscheiden:-het kunstwerk wordt volledig onder de hulpbruggen gebouwd (foto 1);-het kunstwerk wordt gedeeltelijk onder de hulpbruggen gebouwd. Het spoordek wordt naastde spoorbaan vervaardigd en wordt in de richting dwars op het spoor in de spoorbaangeschoven op een onderbouw die gemaakt is onder de hulpbruggen (fig. 2).De tweede methode is als een verbetering van de eerstgenoemde te beschouwen (zie lit. 1 ).Kenmerken van de toepassing van hulpbruggen zijn:a. Er zijn minimaal twee arbeidsintensieve nachtwerken noodzakelijk voor het inbrengen enweer uithalen van de hulpbruggen. In sommige gevallen is zelfs een derde nachtwerk nodigvoor het tussentijds verschuiven van de hulpbruggen.b. De hulpbruggen geven een langdurige snelheidsbeperking voor het spoorwegverkeer. Dezesnelheidsbeperking verstoort de dienstregeling gedurende maanden. Bij het opstellen vande dienstregeling wordt met de snelheidsbeperking rekening gehouden. Dit vergt een strakkeplanning van de uitvoering. De snelheidsbeperkingen geven extra traktiekosten die ten lastevan het project worden gebracht.c De hulpbruggen zijn schaars en moeten worden gereserveerd. Ook om deze reden is eenstrakke planning nodig, om de hulpbruggen op tijd in en uit de spoorbaan te brengen resp.halen. De huur van de hulpbruggen en het toezicht op de toepassing worden ten laste vanhet project gebracht.Deze kenmerken kunnen als nadelen worden beschouwd.Zonder hulpbruggenDe sector betonbouw van NS heeft nu een bouwmethode ontwikkeld waarbij geen gebruikwordt gemaakt van hulpbruggen. Daarmee vervallen bovengenoemde nadelen.De methode wordt gekenmerkt door het definitieve spoordek in te schuiven op pas in deschuifnacht aan te brengen stalen glijbalken, die worden aangebracht op een tijdelijke paal-fundering. Het definitieve dek wordt als het ware als een hulpbrug gebruikt om de rest vande tunnel er onder te kunnen bouwen!Deze methode is voor het eerst toegepast bij de bouw van een onderdoorgang in de spoorlijnCementXXXVI(1984)nr.11 696Arnhem-Zevenaar voor de secundaire weg S102 (de Pleyroute) in Arnhem (foto 3). Een twee-de toepassing vond plaats bij de bouw van een onderdoorgang in de spoorlijn Almelo-Hen-gelo voor de autosnelweg A1 (E8) in Hengelo. Zowel door aanpassingen als gevolg vanervaringen bij de eerste toepassing als door de inbreng van de aannemers Haverkort (S102)en Van Hattum en Blankevoort (A1) alsmede het ingenieursbureau BMT, is de bouwmethodenog verbeterd.Bouwmethode onderdoorgang HengeloVoor een rijksweg met twee rijbanen moest een onderdoorgang worden gebouwd in eendubbelsporige spoorbaan. Ter plaatse van de spoorbaan bestaat de constructie uit een vloerwaarop de rijbanen komen, twee zijwanden, een steunpunt tussen de rijbanen en een spoor-dragend dek (fig. 4). De bouwmethode is als volgt:1. In het langgelaste, voegloze spoor worden compensatielassen aangebracht ter weerszijdenvan het werk. In het spoor tussen de compensatielassen worden lassen aangebracht waar-door het spoor wordt opgedeeld in hanteerbare sekties voor het uitnemen resp. inbrengenvan het spoor.2. Er wordt een paalfundering gemaakt die als tijdelijke fundering dient voor het definitievespoordek. Dit gaat als volgt:Vlak naast en tussen de sporen worden stalen casings 0 1,50 m in de spoorbaan getrild.De grond binnen de casing wordt ontgraven. In de casing wordt een stalen paal geslagen,die in de casing precies op hoogte wordt afgewerkt door een kopplaat aan te brengen. Dezepalen dragen straks, via een viertal pas in de schuifnacht aan te brengen glijbalken, hetspoordek.Elke glijbalk wordt op 3 palen gefundeerd. De plaats van de stalen palen is zo gekozen datde wanden en het tussensteunpunt later vrij van deze palen kunnen worden gebouwd.3. Er moet een grondkering komen aan de einden van het spoordek, dwars op de spoorbaan,om de grond onder het spoordek na het inschuiven te kunnen ontgraven. Dit gaat als volgt:Vlak naast en tussen de sporen worden stalen kokerpalen geheid. Aansluitend aan de buiten-ste kokerpalen wordt een damwandscherm geheid dat evenwijdig aan het spoor wordt om-gezet. Tussen de kokerpalen, dus onder de sporen, wordt later een hardhouten grondkeringaangebracht, als een zgn. 'Berliner-wand'. Voor het intrillen van de casings, noch voor hetheien van de dragende palen, kerende kokerpalen en damwand behoeft het spoor te worden3Onderdoorgang ten behoeve van dePleyroute in Arnhem4Dwarsdoorsnede onderdoorgang inHengeloCementXXXVI(1984)nr.11 6975Plattegrond heiwerk, spoordek englijbanen6Dwarsdoorsnede van de spoorbaan metcasings, waarbinnen de paalkoppenworden geprepareerdopgebroken (fig. 5). Het heiwerk binnen het profiel van vrije ruimte en een afstand van1,50 m er buiten vindt plaats in nachtelijke buitendienststellingen.4. Het spoordek wordt gestort op een bekistingondersteuning waarin glijbalken zijn opgeno-men, naast de met volle snelheid te berijden spoorbaan (fig. 5, 6 en foto 7). Na verhardingwordt het dek voorzien van een waterdichte beschermlaag, alsmede een laag steenslagbal-last tot een niveau van 0,05 m onder de onderzijde van de dwarsliggers. Na ontkisten rusthet dek op de glijbalken naast de baan. Met proefschuiven over een korte afstand wordtgecontroleerd of de wrijving tussen glijbalken en dek voldoende laag is.5. De in de nacht aan te brengen voorzieningen worden klaargelegd: glijbalken, overgangspla-ten (stootplaten), ankerstangen, hardhouten grondkerende schotten, aanvulzand, steenslagenz.Het nachtwerk is vastgelegd in een zeer gedetailleerde planning van vele activiteiten inenkele , met een kleinste tijdseenheid van 5 minuten! Tijdens het nachtwerk gebeurt ingrote lijnen het volgende:De sporen worden buiten dienst genomen en de bovenleiding wordt stroomloos gesteld. Nukunnen de spoorsecties uit de spoorbaan worden genomen (foto 8). Bij het daaropvolgendeontgraven van de spoorbaan komen de casings vrij (foto 9). Voorzichtigheid is geboden omte voorkomen dat de graafmachines de blootkomende paalkoppen beschadigen. In het ver-lengde van de onder het betonnen dek liggende glijbalken worden in het baanvak stalenglijbalken gemonteerd op de paalkoppen. Ter plaatse van de paalkoppen zijn de glijbalkenvoorzien van verstijvingsschotten. De twee delen van elke glijbalk zijn bij de fabricage in dewerkplaats voorgemonteerd geweest om ongewenste complicaties met de passing te voor-komen.De kerende kokerpalen en aansluitende damwand worden op de juiste hoogte afgebrand,zodanig dat het dek juist over de keringen heen kan schuiven zonder deze te raken. Tussende kokerpalen worden volgens het Berliner-wand systeem grondkerende hardhouten schot-ten aangebracht als het eerste deel van de grondkering onder het spoor. Ook verankeringenvan de damwandschermen worden aangebracht.Met behulp van hydraulische vijzels wordt het spoordek ingeschoven, gevolgd door hetaanbrengen van overgangsplaten tussen spoordek en spoorbaan. Na de nodige aanvullingenmet zand en steenslag, worden de spoorsecties weer op het nu ingeschoven dek teruggelegd.CementXXXVI(1984)nr.11 6987Spoordek, gereed om in te schuiven8Uit de baan nemen van de spoorsecties9Bij het ontgraven komen de casings vrij10The day after the night before.Het dek ligt op de tijdelijke steunpuntenHet spoor wordt afgeballast en met een stopmachine gestopt. De spanning kan weer op debovenleiding, het spoor wordt weer in dienst genomen (fig. 10).De onderdoorgang kan nu verder worden afgebouwd zonder hinder voor het treinverkeer.Omdat het nogal ongebruikelijk is om bij een bouwwerk met het hoogste deel te beginnen,zijn er bijzondere voorzieningen in het spoordek nodig om de aansluiting met het onderlig-gende werk zo goed mogelijk te maken.Het dek vormt een stempel voor de grondkerende kokerpalen. De stempelkracht wordt inge-bracht via nokken aan het spoordek. Deze nokken vormen tevens de aanzet tot de zijwanden(fig. 4).6. Tijdens de ontgraving onder het spoordek wordt de grondkering als berlinerwand van bovennaar beneden aangebracht (fig. 11).Als de ontgraving op diepte is, bestaat de gelegenheid een paalfundering aan te brengen.Dit was in Hengelo niet nodig. De trekpalen naast het spoor waren reeds vanaf maaiveldgemaakt, omdat de paalpunten van de trekpalen onder die van de drukpalen kwamen.7. Op een werkvloer wordt de vloer van de onderdoorgang gestort.8. Vervolgens worden de zijwanden en het tussensteunpunt gestort, tot een niveau van 0,50 monder de onderzijde van het spoordek.9. Na verharding wordt het dek met behulp van vijzels, geplaatst in de 0,50 m ruimte, ietsopgetild. Na het plaatsen van korte stalen kolommetjes naast de vijzels kunnen deze wordenafgelaten, waardoor de stalen kolommetjes gaan dragen. Door deze handelingen, gefaseerdper steunpunt uitgevoerd, wordt de tijdelijke fundering bestaande uit de stalen palen ontlast.De oplegreacties zijn nu naar de definitieve ondersteuningen, ni. de zijwanden en het tussen-steunpunt, geleid.Cement XXXVI (1984) nr. 11 69912Stortpijpen waardoor het bovenstewanddeel kan worden gestort10. Vervolgens wordt de ruimte tussen spoordek en wanden volgestort. Hiertoe zijn in het spoor-dek ter plaatse van de wanden stalen pijpen 0 0,165 m ingestort en in het ballastbed verlengd(foto 12). Door deze pijpen wordt betonspecie met een kleine nominale korrel en voorzienvan een vloeimiddel gestort. Ook de verdichting met trilnaalden vindt door deze stortpijpenplaats.11. Na verharding van dit laatste betonwerk kunnen de stalen palen en glijbalken worden verwij-derd en de onderdoorgang verder worden afgebouwd.We merken op dat het spoordek verschillende statische systemen doormaakt: eerst - pasingeschoven - een ligger op vier steunpunten, vervolgens - overgenomen op de wanden entussensteunpunt - een ligger op drie steunpunten, tenslotte - na verharding van de 0,50 mruimte - maakt het spoordek deel uit van een meercellige koker. Na deze aansluiting ontwik-kelen zich door kruip (een deel van) de momenten ten gevolge van de permanent aanwezigebelasting. Het spoordek moet dus op heel wat momenten- en dwarskrachtenlijnen wordengedimensioneerd. Het zal duidelijk zijn dat gewapend beton zich hiervoor beter leent danvoorgespannen beton.Andere toepassingenDe toepassingen van de casings biedt de mogelijkheid om direct naast het spoor, op eenniveau van enkele meters onder BS (bovenkant spoor) een paalkop tot op de millimeternauwkeurig af te werken.Deze techniek biedt voor de toekomst verdere mogelijkheden:Inhijsen van spoordekkenEr kan worden gedacht aan het inhijsen van spoordekken. Bij een hijsgewicht tot 200 tonzijn in gewapend beton dubbelsporige overspanningen van circa 7 m dagwijdte mogelijk enenkelsporige overspanningen van circa 10 m. Bij voorspannen kunnen deze overspanningenmet 1 resp. 2 m worden vergroot. De aanwezigheid van een bovenleiding beperkt uiteraardde dubbelsporige toepassing.Een voordeel van hijsen ten opzichte van schuiven is dat de kerende functie van de kokerpalenkan worden gecombineerd met een dragende functie door het in te hijsen dek direct op dein casings geprepareerde kokerpalen te leggen.Inhijsen van kokersMogelijk kunnen duikers en kleine tunnels in z'n geheel worden ingehesen. Een kerendefunctie van palen is dan geheel niet nodig. De kokers kunnen op de in casings geprepareerdepaalkoppen worden gefundeerd.Inschuiven van kokersMogelijk kunnen vanwege hun gewicht niet meer te hijsen tunnels en duikers, maar ookdoosvormige landhoofden, over in een casing geprepareerde paalkoppen worden gescho-ven. Hiertoe moet het landhoofd aan de onderzijde zijn voorzien van een glijbaan, terwijl depaalkoppen worden uitgerust met glijzadels.Door gebruik te maken van deze mogelijkheden, kan het noodzakelijke gebruik van hulpbrug-gen drastisch worden beperkt. Als de grondwaterstand laag is of kunstmatig verlaagd magworden, zal het gebruik van hulpbruggen in de toekomst bij nieuwbouw veelal overbodigzijn. Bij onderhoud aan of renovatie c.q. aanpassing van bestaande kunstwerken zal daaren-tegen aan het gebruik van hulpbruggen niet te ontkomen zijn.BeperkingenBij de toepassing van voorgespannen betondekken zullen de verschillende momentenlijnende nodige aandacht vergen. Dit zal waarschijnlijk leiden tot nogal dicht bij de neutrale lijngelegen spanelementen.Nadere studie is nodig voor die gevallen waarbij het grondwater niet mag worden bemalen.De damwand zal niet ter plaatse van de sporen onderbroken kunnen zijn, maar moet doorde baan worden geheid. Bovendien zit het spoordek dan in de weg voor het storten vanonderwaterbeton. Gebruik van lange damwanden met bodeminjectie biedt hier een oplos-sing.Literatuur1. Kruithof, J.W., Overdiep, R.A., De bouw van onderdoorgangen, Cement XX (1968) nr. 1Cement XXXVI (1984) nr. 11 700