?ng.E.J. Bos, Ingenieursbureau NS, Utrecht?ng.E.J. Kool, Hollandsche Beton- en Waterbouw bv, Goudair.E.A. van der Meer, Strukton Betonbouw bv, Maarssening.J.W.S. Sluyters, Ingenieursbureau NS, UtrechtDe wederzijdse be?nvloeding van activiteiten van Schiphol en NS is het duidelijkst op deplaats waar startbaan en spoor eikaar kruisen. De bouwactiviteiten van het tunneitrac?ter hoogte van startbaan 09-27, ook wel genoemd de Buitenveldertbaan, zijn daaromnauwkeurig afgestemd op de uitbreidings- en onderhoudswerkzaamheden van de lucht-haven. De eerder gestelde randvoorwaarden speelden ook hier een belangrijke rol: geenverstoring van het lucht- en treinverkeer en weinig tijd. Daarom werd een studie verrichtnaar de meest geschikte bouwmethode. De keuze viel op afzinken.SPOORTUNNELVERDUBBELINGOP SCHIPHOL (II)KRUISING MET DE BUITENVELDERTBAANIn juli 1993 ging de startbaan buiten dienstvoor groot onderhoud. De onderhoudswer-ken moesten in hoog tempo plaatshebbenom het oponthoud op de luchthaven zoveelmogelijk te beperken. Het bouwteam kreegin totaal zeveneneenhalf maanden de tijdom over een lengte van 500 m in vak H eennieuwe spoortunnel aan te leggen: op 1maart 1994 zou de verdubbeling van despoortunnel hier moeten zijn gerealiseerd.Het tunnelvak kruist ook nog een tweetal rol-taxibanen, R27-8 en 09-13B.Verschillende bouwmethodenAl in een vroeg stadium werden verschillendebouwmethoden voor de aanleg van despoortunnel in vak H bestudeerd. Ze zijn metelkaar vergeleken wat betreft de benodigdeuitvoeringstijd, de uitvoeringsrisico's en debouwkosten. De methoden waren:? de bouwputmethode.Bouw van de betonnen tunnelkoker in eenbouwput, bestaande uit korte damwan-den, een onderwaterbetonvloer gefixeerdaan trekpalen en damwanden, op maai-veldniveau afgestempeld met behulp vaneen enkel stempelraam,-? de diepwandmethode.Bouw van de tunnel tussen korte diep-wandsecties, een onderwaterbetonvloergefixeerd aan trekpalen en een tijdelijkstempel op maaiveldniveau tussen dediepwanden. De diepwanden functione-ren in de definitieve situatie als construc-tieve wanden van de tunnelkoker;? de afzinkmethode.Bouw van de 500 m lange tunnelkoker ineen aantal afzonderlijke moten in eenbouwdok in het verlengde van het tracevan de tunneluitbreiding ('tunnelvak G'),opdrijven van de tunnelmoten, transporten afzinken van de tunnelmoten op de de-finitieve locatie.Met de bouwputmethode zijn tijdens de ver-dubbeling van de spoortunnel en de realise-ring van de eerste spoortunnel op Schipholgoede ervaringen opgedaan. De diepwand-methode is uitsluitend toegepast bij de reali-sering van de eerste tunnel ter hoogte van dekruising met de Buitenveldertbaan. Met deafzinkmethode was nog geen ervaring opge-daan.Bij de vergelijking van de bouwkosten zijn deuitvoeringskosten van zowel de 500 m langetunnel van vak H als de circa 630 m langetunnel in vak G betrokken. Dit, omdat de af-zinkmethode ter plaatse van tunnelvak G ex-tra investeringen zou vergen, teneinde debouwkuip als bouwdok voor de afzinkmotenuitte voeren.Het bleek dat de uitvoeringskosten van 630m tunnel, uitgevoerd volgens de bouwput-46methode, en 500 m tunnel, uitgevoerd vol- De afzinkmethode houdt de bouw van degens de diepwandmethode, circa 5% duur-der zouden zijn dan uitvoering van de gehele1130 m volgens de bouwputmethode. De af-zinkmethode, inclusief de bijkomende kos-ten van het bouwdok, zou circa 7% duurderzijn dan de bouwputmethode.Een vergelijking van de benodigde uitvoe-ringstijd gaf a?n, dat de periode van bouwac-tiviteiten ter plaatse van vak H bij toepassingvan de bouwputmethode twaalf maandenzou zijn. Uitvoering volgens de diepwandme-thode zou negen maanden duren en uitvoe-ring volgens de afzinkmethode zou zesmaanden in beslag nemen.De afzinkmethode bleek ook als minst kri-tisch te worden gezien ten aanzien van uit-voeringsrisico's tijdens de buitendienststel-ling van de Buitenveldertbaan.Op basis van de resultaten van deze studie isgekozen voorde afzinkmethode, hoofdzake-lijkdoor het kritieke tijdpad waarin dit gedeel-te tunnel moet worden gebouwd en de hardeeinddatum van oplevering van het tunnel-vak.tunnelmoten uit het kritieke pad, omdat de-ze in vier afzonderlijke elementen in het aan-grenzende vak G kunnen worden gebouwd.Na buitendienststelling van de startbaanontstaan twee gelijktijdige bouwstromen: invak G worden de tunnelelementen voorbe-reid op transport, terwijl in vak H de zinksleufwordt ontgraven (foto 13).Nadat de transportvoorzieningen en de zink-sleuf gereed zijn, worden de elementen naarhun definitieve plek verhaald, afgezonken enonderstroomd. Nadat het laatste elementonderstroomd en de 'sluitvoeg' metvakGge-reed is, kan de zinksleuf worden aangevulden de afbouw in de afzinktunnel beginnen.Daarna zal de startbaan weer kunnen wor-den aangelegd en in mei 1994 in bedrijf wor-den genomen.De afzinkmethode is een bekende uitvoe-ringstechniek. Normaal wordt deze methodealleen toegepast bij de kruising van rivierenen kanalen waar geen langdurige stremmingmogelijk is. Het is echter uitzonderlijk dat de-ze methode wordt toegepast in een polderdie circa 4 m onder zeeniveau ligt.Enerzijds geeft het uitvoeren van de afzink-' methode in een polder een aantal voordelenin technische zin ten opzichte van detraditio-nele afzinkmethode, anderzijds zijn er ookfactoren waarbij, anders dan bij het afzinkenop open water, rekening moet worden ge-houden.BouwdokvakGHet bouwdok waarin de tunnelelementenzijn gebouwd, is gemaakt in het toekomstigtrac? van de uitbreiding van de spoortunnel.Dit betekende dat direct naast de bestaandetunnel moest worden gebouwd (fig. 14).De bestaande tunnel is in het verleden aan-gelegd in een damwandkuip, waarbij de tijde-lijke waterafsluitende laag is gecre?erd dooreen injectielaag op voldoende diepte (in ver-band met het opbarsten van de bouwputbo-dem). De definitieve betonconstructie is ge-fundeerd op trekpalen.Dit type constructie is zeer gevoelig voor ho-rizontale deformatie bij een eenzijdige hori-zontale belasting tegen ??n van de zijwan-den. Mede in verband met de directe spoor-staafbevestiging aan de betonvloer, werdge?ist dat de horizontale deformatie tijdensde bouw kleiner zou blijven dan 10 mm.De ontgravingsdiepte van het bouwdok is be-paald op 14,20 m - NAP, 2,45 m dieper danhet aanlegniveau van de bestaande tunnel-buis. Deze diepte is bepaald door de beno-digde keel-clearance (ruimte tussen onder-zijde element en bouwdokbodem in opge-dreven fase), de hoogte van de tunnelele-menten, de dikte van de onderwaterbeton-vloer (1 m) en de minimaal benodigde ruim-te tussen bovenkant tunnelelementen enonderzijde buisstempels.In verband met de gevoeligheid van de trek-palen van de bestaande tunnelbuis, is geko-zen voor verhuisde buisschroefpalen alstrekpalen voor de onderwaterbetonvloer.Deze palen worden gemaakt door een ave-gaar rechtsom in een boorbuis (die zelf links-om draait) tot de gewenste diepte in degrond te draaien. De avegaar heeft in dit ge-val een holle as met een doorlaat van 300mm (de buisschroef).Als trekelement is een staalprofiel HE160Ain de buisschroef neergelaten. Onder voort-durend vullen met mortel zijn vervolgens debuisschroef en de boorbuis niet draaiend ge-trokken. De benodigde paalpuntdiepte be-droeg circa 28 m tot 29 m - NAP. De toelaat-bare trekbelasting op dit niveau was 600 kNper paal. Dit betekende dat de palen in eenstramien van 2,5x3,0 m2konden worden ge-plaatst.Wegens de eis ten aanzien van de horizonta-le deformatie van de bestaande tunnelbuis,het benodigde ontgravingsniveau en de ge-voeligheid van de bestaande trekelemen-ten, is de verticale wand die grenst aan debestaande tunnel uitgevoerd als een palen-wand.Deze palenwand bestaat uit geboorde buis-schroefpalen: afwisselend palen 0 610 mm,h.o.h. 450 mm van zacht cement-bentonietmet een waterafsluitende functie en con-structieve stijve palen van beton met eendaarin naderhand getrild staalprofielHE500A. De constructieve palen zijn daarbijoverlappend tussen de verharde cement-bentonietpalen geboord. De andere wandvan het bouwdok is gevormd door een stalendamwandprofiel, type Hoesch 175.47De palenwand functioneert als een wand optwee steunpunten: enerzijds de onderwater-betonvloer en anderzijds het stalen buis-stempel. In verband met de aanwezigheidvan een sloot over 60% van de totale bouw-doklengte direct naast het bouwdok aan dedamwandzijde, ?sterplaatse van elkstempeleen prefab betonpaal onder 45? geheid omde benodigde horizontale reactie te kunnenleveren. Voordat met het grondwerk werdaangevangen, zijn de schoorpalen door mid-del van platte groutvijzels op spanning ge-bracht.De breedte van het bouwdok werd bepaalddoor de randvoorwaarde dat tijdens het ver-halen van de opgedreven, rechte, 125 m lan-ge tunnelelementen, een speling van mini-maal 0,75 m door het in een boog gelegenbouwdok zou moeten zijn gegarandeerd.Hierdoor werd de breedte 18,5 m (breedtetunnelelement maximaal 13,6 m).De horizontale deformaties van de palen-wand en de bestaande tunnel zijn tijdens debouw Intensief bewaakt. Gesteld kan wor-den dat het ontwerp wat betreft de horizon-tale stabiliteit van de bestaande tunnelheeft voldaan.Betonwerk tunnelelementenIn verband met het latere opdrijven zijn detunnelelementen gebouwd op een grindlaagvan 0,20 m. De elementen zijn ieder 125 mlang en bestaan uit zes gedilateerde motenvan circa 20,8 m. In verband met sterkte-ei-sen en eisen ten aanzien van het verticaalevenwicht in de definitieve situatie, is devloer 1 m en zijn de wanden en dak 0,8 m dikontworpen (fig. 15).De uitwendige doorsnede bedraagt in dehoogte 8,05 m en in de breedte 11,6 m(wand tot wand) met een vloerbreedte van13,6 m. Het betonwerk Is uitgevoerd dooreerst de vloeren te maken en daarna mettwee stalen systeemkisten wanden en dak ineen cyclustijd van ??n moot (20,8 m) perweek te storten.Afzinkvoorzieningen betonwerkDe tunnelelementen zijn aan de koppen af-gesloten door middel van in driedelen gepre-fabriceerde stalen kopschotten (foto 16). Deafzonderlijke moten zijn tijdens de afzink-operatie door middel van voorspanning aanelkaar gekoppeld: zes voorspankabels in devloer en twee in het dek.Ten behoeve van de transportfase Is terplaatse van de dllatatievoegen een neus-tandconstructie in de wanden opgenomen.Als ballastvoorzienlng zijn in ieder element2zes ballasttanks van 25 4,8 m met eendiepte van 4 m aangebracht. Met behulpvandit ballastsysteem zijn de elementen opge-dreven, uitgetrimd (in balans gebracht) enafgezonken.De zlnkvoeg is traditioneel uitgevoerd meteen stalen IPE-omranding met ingelastekopplaat, waarop aan de primaire zijde(boegzijde) van het te verhalen element hetGINA-proflel Is bevestigd.Zinksleuf vak HDe zinksleuf ligt op circa 2,5 m naast de be-staande tunnel. De constructie van de be-staande tunnel is voor het grootste deel uit-gevoerd volgens de dlepwandmethode,waarbij de diepwanden in de definitieve con-structie zijn opgenomen. De sleuf ligt tussentwee verticale damwanden, type Hoesch155, met een buisstempel, waarvan de on-derzijde op 4,0 m -- NAP ligt. De breedte be-draagt 15,1 m.48() Doorsnede tunnelelementIn verband met het voorkomen van mengingvan het zoute grondwater in het pleistocenezand met het zoete water dat in de zinksleufis gesuppleerd, is tijdens het ontgraven dewaterstand in de zinksleuf tot dezelfdestijg-hoogte opgezet als die van het zoute grond-water (4,20 m - NAP).Aangezien in verband met de benodigderuimte tussen bovenkant tunnelelement enonderzijde stempel, de waterstand tijdenshet invaren moest worden teruggebrachtnaar het lagere niveau van 4,55 m -- NAP, islangs de zinksleuf in het pleistocene zandeen bemaling aangebracht met gelijktijdigeretourbemaling in hetzelfde pakket.Hiermee werd voorkomen dat tijdens het in-varen een kwelsituatie in de zinksleuf zouontstaan, waardoor verzilting van het zoetewater in de zinksleuf en het bouwdok zoukunnen optreden. Door het nemen van dezemaatregel was het toegestaan het water uitde zinksleuf en het bouwdok (bij elkaar125000 m3) rechtstreeks op het oppervlak-tewater te lozen.UitvoeringDe uitvoering van het afzinkproces vond inhoofdzaak plaats in vier fasen: opdrijven,transport, afzinken en onderstromen.OpdrijvenDe tunnelelementen zijn in het bouwdok bijeen verlaagde waterstand van 4,85 m -- NAP??n voor ??n opgedreven, door de in het ele-ment aanwezige ballasttanks gefaseerd ge-deeltelijk leeg te pompen. Na het opdrijvenvan de elementen werd de waterstand defi-nitief naar 4,55 m -- NAP gebracht. Dit is ge-daan om tijdens het opdrijven meer spelingonder de aanwezige stempels te hebben. Deruimte tussen bolder en stempel bedroeg150 mm.@ Tunnelelementen ?n de bouwkulp49gen de binnenbocht worden getrokken (fig.TransportOm de elementen in bouwdok en zinksleuf tekunnen transporteren, waren twee lieren op-gesteld: een trekller aan het eind van de zink-sleuf en een houdlier aan het begin van hetbouwdok. De totale afstand tussen de lierenbedroeg ongeveer 1100 m. Tussen de lierenwas een lierdraad onder de stempels inge-scheerd.Aangezien het bouwdok in een bocht lag ende lierdraad dus niet in een rechte lijn, zouhet element zonder extra voorzieningen te^17). Om de daar aanwezige palenwand teontzien en het aantal geleidewerken te be-perken, werd gekozen voor geleiding langsde buitenbocht. Om dit te bewerkstelligenzijn aan de stalen damwand in de buiten-bocht klapschijven aangebracht.Op het dek bevonden zich bolders, waardoorde lierdraad steeds onder een hoek met hetelement stond. Op deze wijze werd het ele-ment langs de buitenzijde geleid. De lier-draad was bij de start om de houdlier gewon-den. Door de treklier in te halen en de houd-lier te geven, werd de draad bij de treklier op-gewonden.De draad is bij een stand halverwege detransportlengte ??n keer terug gehaald enopnieuw op het element bevestigd, dit in ver-band met de maximale opslagcapaciteit opde trommel van de opgewonden lierdraad.Hierdoorzijn lengte van de draad en afmetin-gen van de liertrommel beperkt gebleven.De draad werd aan het element bevestigddoor een klemconstructie en een trekbolder.Verder dienden de andere bolders op hetdek voor het afmeren en het ondereen hoeknaar de buitenzijde trekken van de draad.50@ Afzinkelement aan traversebalkAfzinkenHet element werd verhaald tot 1 m voor zijndefinitieve positie. Aan de primaire zijdewerd de functie van de treklier overgenomendoor twee trekvljzels die op het dek van hetvoorgaande element lagen (fig. 18). Deze vij-zels waren met kettingen om de op de hoe-ken aanwezige bolders bevestigd.Door de trekvijzels met ketting en in-kortklauw in te halen, werd het element lang-zaam naar het vorige, reeds afgezonken, ele-ment getrokken. Op 100 mm afstand stoptehet aantrekken en werden de andere dek-voorzleningen op hef dek bevestigd. De pri-maire en secundaire stuurvijzels waren aande zijkant aangebracht om het element Indwarsrichting te kunnen positioneren.Zodra het element In positie lag, werden intotaal per element acht hijsconsoles aange-bracht, driehoekige constructies die tegende traversebalk aanlagen. De traversebal-ken, twee per element, werden uitgerust meteen vijzelconstructle bovenop de balk.Door middel van dwarsbalken en hangstan-gen werd het element opgehangen aan detraverse (foto 19). De traverse lag met eenteflon glijdconstructie op een dwarsbalk, dieop de damwand was geplaatst. Deze con-structie was nodig, omdat het element in af-gezonken toestand 100 mm van de zink-voegomranding van het vorige element wasverwijderd.De indrukking van het Ginaproflel, met eenhardheid van 40 shore, zou naar schatting50 mm zijn, waardoor een totale horizontaleverplaatsing nodig was van 150 mm. Vanwe-ge de zeer geringe afzinkdiepte ( van 100mm vrijboord naar 25 mm onder water)moest de traverse mee verplaatsen met hetelement, omdat anders een veel te grotehoekverdraaiing van de hangstangen zouoptreden.Het mee verplaatsen van de traversebalkenwas mogelijk door de stalen driehoekigehangconsoles tegen de traversebalken aanop te sluiten en de traversebalken op een tef-lon glijdconstructie op te leggen. Tijdens hetaantrekken werd het element geballast totongeveer20t, zodat weinig kracht nodig wasom de wrijving van de traverse over de glijd-constructie te overwinnen.OnderstromenNadat het element op hoogte was afgehan-gen en aangetrokken en de zlnkvoeg was ge-legd, werd begonnen met het onderstromenvan het element. In totaal werden per ele-ment in het vloermidden twaalf onder-stroompunten aangebracht. De onder-stroomleiding liep door vloer en wand naarboven het tunneldek op, waar de aansluitingop de landleiding kon plaatsvinden.' Door deze locatie te kiezen, was het aanslui-ten eenvoudig en konden de afsluiters tij-dens het onderstroomproces ook eenvoudigworden bediend. Als van onderstroompuntmoest worden overgeschakeld, werd eerstde volgende afsluiter geopend, waarna devorige werd dichtgezet. De afsluiters bevon-den zich boven water.Het element werd niet neergezet op tijdelijkeoplegpennen en een neus-vangconstructie,maar bleef in de traverse (fig. 20) hangen.Met behulp van vijzels werd de oplegdrukge-controleerd.Ten gevolge van het onderstroomproces ont-stonden opwaartse krachten onder het ele-ment. De resulterende neerwaartse krachtmoest minimaal 501 per zijde blijven om tevoorkomen dat het element omhoog werdgeblazen en niet meer zou voldoen aan detolerantie-eisen.Doordat het element gedurende het onder-stromen aan de traverse bleef hangen, wasde variatie In verticaal niveau groter danwanneer het element op tijdelijke oplegpun-ten zou zijn neergezet. Daarom was monito-ring van de verticale oplegdrukken van grootbelang.AansluitingenBij de aansluiting op de reeds aanwezige tun-nel, die in een bouwkuip met onderwater be-ton is gemaakt, moest een speciale opleg-ging worden gecre?erd om geen hard opleg-punt voor de afzinktunnel te krijgen. Dit werdgedaan in de vorm van een polyether matrasversterkt met een wapenlngsnet.SluitvoegDe sluitvoeg werd gemaakt door aan heteind van het laatste element naar het bouw-dok toe een afsluiting te cre?ren. Om dit tebewerkstelligen is een onderwaterbeton-proptussen de afzinktunnel en hetonderwa-ter beton van het bouwdok aangebracht.Aan de zijkant is een damwandaanslultinggemaakt, waardoor naast de tunnel kon wor-den aangevuld. De tunnel in vak G, die op ditmoment in situ wordt gebouwd, kan droogaan de afzinktunnel worden aangesloten.AfbouwNadat de vier tunnelelementen waren afge-zonken en de sluitvoeg was gemaakt, is dewaterafsluitende veenlaag hersteld dooreen laag van circa 0,60 m onderwaterbetonop de teen van de afgezonken tunnelele-menten te storten. Vervolgens is de zinksleuftussen de tunnelwanden en de damwandenmet zand aangevuld.De damwanden zijn op 1 m onder maaiveld-niveau afgebrand. Nadat het tunneldek wasaangevuld tot minimaal 4,0 m -- NAP, zijn deballasttanks verwijderd en konden de zink-voegen worden voorzien van -profielen.51Het verticale evenwicht in de definitieve si-tuatie, bij een maximale stijghoogte in hetpleistocene zand van 4,0 m -- NAP, is verze-kerd door het eigen gewicht van de tunnel in-clusief de gronddekklng op de tenen plus ?fhet ballastgrind ?f de gronddekking op hettunneldek.Aanpassingen bestaande tunnelEen gedeelte van de bestaande tunnel isaan het eind van dejaren zestig volgens dediepwandmethode uitgevoerd. Het dek vandeze tunnel Is indertijd ontworpen op circa40 procent lagere vllegtuigbelastingen danwaarmee nu rekening moet worden gehou-den.De buitendienststelling van Buitenveldert-baan en rolbanen ?stevens aangegrepen omdit tunnelgedeelte aan te passen aan de hui-dige ontwerpnormen. Dit betekende dat hetdakterplaatsevandestartbaanendebeiderolbanen zou moeten worden versterkt ofdoor een nieuwe constructie vervangen.Uiteindelijk is ervoor gekozen een geheelnieuw dek over het bestaande dek heen temaken. Dit nieuwe dek bestaat uit prefab lig-gers en een in situ gestorte druklaag. De pre-fab liggers zijn opgelegd op rubberblokken,die in het hart van de diepwandsecties zijnneergelegd. De liggers zijn omsloten dooreen randbalk, onder meer om het nieuwedek waterdicht te kunnen aansluiten op debestaande constructie (flg. 21).In het kader van het onderhoud van de reste-rende gedeelten van de in de jaren zestigaangelegde tunnel die niet zijn voorzien vaneen nieuw dek, is het bestaande dek van diegedeelten voorzien van een membraancon-structie, teneinde de waterdichtheid ervante verbeteren.Stand van zakenRond het station ligt het betonwerk al enigetijd gereed, hetgeen samenhangt met de in-gebruikname van het vierde stationsspoor Inmei 1994. De stijgpunten die het onder-grondse station met Schiphol-Plaza verbin-den, worden momenteel aangepast.Ten westen van rijksweg A4 is inmiddels eentunnelgedeelte van 620 m aangelegd. Dathangt samen met het eventueel tweezijdigaanvllegbaar maken van de Zwanenburg-baan, waarvan de aanvliegroute daar overde tunnel loopt.(20) Aanzicht tunnelelement v??r afzinkenMomenteel wordt naarstig gewerkt aan deafbouw van het tunnelgedeelte ter hoogtevan de Buitenveldertbaan. Ook wordt op deplaats van de inmiddels omgelegde A 4 aande tunnel gewerkt. Wanneer dit gedeelteklaar is, wordt de A4 weer opzijn oorspronke-lijke plaats teruggelegd. Ten noorden vanbouwdok vakG Is de tunnelbouwop weg naarde volgende confrontatie met Rijksweg A 4.Ingenieursbureau NS, afdeling Betonbouw,kan samen met Bouwteampartner KSS te-rugkijken op een succesvolle periode.Slagvaardig is ingespeeld op de complexe ensteeds veranderende omgeving. De plezieri-ge samenwerking en het vele noodzakelijkeoverleg met de luchthaven hebben geleid toteen intensivering van de contacten.Al met al is de verdubbeling van de spoortun-nel Schiphol een stuk dichterbij gekomen. Endaarmee wordt een aanzienlijke bijdrage ge-leverd aan de leefbaarheid en bereikbaar-heid van West Nederland.foto's: Dick Sellenraad, Aerovlew RotterdamTabel 1. Enkele belangrijke getallentunnellengte 5.780 mgrondwerk 970.000 m3funderingspalen(8500stuks)119.000monderwaterbeton 88.000 m32bekisting 304.000 mbetonstaal 28.000.000 kgbetonmortel 210.000 m352