Dipl lng.G.BruxFrankfurt Tunnelbouw volgens hetperssysteemToegepast voor een tunnel te Hamburg in stads-$-BahnMomenteel wordt ter ontlasting van de meer dan honderd jaar oude spoorweg tussen HamburgHauptbahnhof en Altona een tweede en gedeeltelUk ondergrondse stadslijn (S-Bahn) aan-gelegd,dwars door het centrum en toegerust met vijf stations. Hiermee wordt de aansluitingaan verdere deeltrajecten moqelljk gemaakt, waardoor het wegennet in de binnenstad verderontlast wordt. Men rekent erop, dat deze nieuwe S-Bahn waarmee in 1967 begonnen werd, in1978 gereedkomt.Van de in totaal 30 uitvoeringssecties zijn er thans 9 in ruwbouw gereedgekomen. De totalelengte bedraagt ca. 8 km, waarvan bljna 6 km ondergronds. Deze 6 km wordt voornamelljk ineen open bouwput vervaardigd. De uitzonderingen hierop vormen een 673 m lang gedeeltedat enerzijds vanwege de hoge gronddekking volgens de schildmethode wordt uitgevoerd enanderzijds een 170 m lang gedeelte (vak 4/5) dat onder een spoorlijn door moest wordengevoerd, Voor dit gedeelte werd het zgn. perssysteem van tunnelelementen gekozen. Hieropwordt in dit artikel nader ingegaan.Het 'vak 4/5' dat door de 'Deutsche Bundesbahn'aangelegd moest worden ligt in de ca. 200m brede landstrook tussen Buiten- en Binnenalster (fig, 1). De dubbelsporige S-Bahn (fig, 2)kruist hier vijf spoorlljnen en de weg over de Lombardsbr?cke met zijn zettingsgevoeligeverzorgingsleidingen,in een boog met straal van 300 m. De neerwaartse helling bedraagt ca.5,42% en verloopt van 5,16 NN bij de aansluiting aan het Hamburgse Centraal Station tot- 6,50 NN t.p.v, de rand van de tot +3,00 NN opgestuwde Binnenalster.1Situatie-overzicht van bouwvak 4/5 vande City-S-Bahntunnel onder de spoorlijn ende verbindingsweg Lomberdsbr?cke, linkshet schild en rechts de bouwput die ondermeer dient voor het vervaardigen van detunnelelementenSchni!! C- 04260 4220'000 50-0700Schni!! A-a360 360"i,"-_._-.'11""2Dwars- en langsdoorsnede en plattegrond;maten in mmCement XXVI (1974) nr. 5 2043Verschuifgeleiding onder de tunnel (links)en gelaagdheid van de ondergrond , --.-.-.?.?.?.?- -- -.--.--.---.----.-----Cement XXVI (1974) nr. 5Als de tunnel klaar is, deze hier ca. 10- 12 m in het grondwater. De bodemgesteldheidvan de ondergrond wordt overwegend gevormd door turf en samendrukbare lagen zoals deca. 14 m diepe aanplempingen (fig. 3 rechts). De slechte bouwgrond en de meer dan 60000auto's die dagelijks over de Lombardsbr?cke rijden, alsmede ca. 1200 treinen per etmaalleidden tot het aanbestedingsontwerp, waarbij de tunnel in een open bouwput aangelegdmoest worden bij volledige afscherming van het verkeersgebied. De aanbesteding eind 1968leverde 23 inschrijvingen op, 13 ervan met variantontwerpen, zoals ondergronds uitgraven enbevriezen van de bouwgrond, open bouwput met op elkaar afgestempelde schuine wandenonder helling van 50?, of het bouwen van geprefabriceerde elementen en het inschuiven vanhele tunneldoorsneden.Daar de werkzaamheden aan de aangrenzende tunnelgedeelten reeds voltooid waren, moestmen zich beslist houden aan het trac? en de helling van het 213 m lange, nog ontbrekendetussenstuk. Bij de spoorwegen stelde men aan de veiligheid en een ongehinderde dienst-regeling voor het treinverkeer op elkaar kruisende sporen tijdens de bouw prioriteit. Daaromwerd een speciaal ontwerp uitgevoerd, waarbij tunnelelementen van 5,70 m lengte in een openbouwput tot stand kwamen en van een schild voorzien, om vervolgens onder inschakeling vanhydraulische persen op meerdere plaatsen door de bodem geschoven te worden.Nadat alle voor- en nadelen tegen elkaar waren afgewogen en er overeenstemming was be-reikt tussen directie en het laagstbiedende aannemingsbedrijf, werd begin 1969 de opdrachtverleend. In technisch opzicht mag dit speciale ontwerp, gezien de verschillende bijzonderedetailoplossingen, als een nieuwe ontwikkeling in de tunnelbouw beschouwd worden. Dezeoplossingen betreffen o.m. de vorm en grootte van de tunneldoorsnede, het grondtransport,de hellingshoek en het gebogen trac?. De risico's werden gecompenseerd door specialeveiligheden in het systeem in te bouwen; zo werden bijv. maatregelen getroffen om de aard-massa overeen oppervlakte van ca. 70 m2te stutten.VerschuifgeleidingGezien het feit dat de sporen ternauwernood van de geplande tracering mochten afwijken,moest de tunnel zeer nauwkeurig door de bodem geperst worden, een eis die door de deelszeer ongunstige grondgesteldheid niet eenvoudig was. De toegelaten afwijkingen van detheoretische ligging bedroegen ? 150 mm zijwaarts, 65 mm naar boven en mm naarbeneden. Men maakte voordat menging persen onder de tunnel twee 172 m lange mineurs-gangen met een cirkelvormige doorsnede die op een afstand van 7,43 m van elkaar lagen(fig. 3). Daarvoor werden 114 gecentrifugeerde betonbuizen (kwaliteit B 300; 7,15 ton zwaar)gebruikt. Deze waren 3 m lang met een wanddikte van 170 mm en hadden een uitwendigediameter van 1780 mmo De gangen die in de bouwput begonnen, kwamen tot stand met behulpvan samengeperste lucht onder inschakeling van twee tussencompressoren (zie fig. 1rechts).Na het aanbrengen van de verticale draineringsleidingen werd de onderste helft van de rondebuizen met beton gevuld en ontstonden op deze wijze zeer nauwkeurige geleidingen voor dein te persen tunnel. Het tunneltrac? kon zodoende ook precies worden aangehouden. Demineursgangen dienden gelijktijdig voor bodemonderzoeken vormen samen met de 1,00 mlange verticale aansluitingen van kunststof het drainagesysteem. Bij het inpersen van dezemineursgangen werden tegelijk gegevens verzameld omtrent de te verwachten wrijvings-krachten bij het inschuiven van de tunnel.Geprefabriceerde tunnelrnotenIn de 40 m lange en 13 m diepe bouwput (fig. 1 rechts) werden de tunnelmoten vervaardigd(een per week) en tot na het verharden van het beton bewaard (fig. 4). De geprefabriceerdetunnelmoten zijn ca. 10 m breed, 7 m hoog en 5,70 m lang; ze wegen ca. 400 ton per stuk enzijn trapeziumvormig (fig. 2), zodat ze aan elkaar geschoven de beoogde in een boog gelegentunnel vormen. De nauwkeurige maten van de van waterdicht beton (kwaliteit B 300) gepre-fabriceerde tunnelmoten bedragen 5604 tot 5796/10 23016830 mm (fig. 2) en de toegestane2054Voltooide tunnelmoot met daarin geplaatstepende/kolommen; zie ookde profielen voorvoegdichting en de vier gl?boutenCement XXVI (1974) nr. 5afwijkingen in elke richting waren slechts ? 10 mmo De betonsamenstelling bevatte 330 kgportlandcement (PZ 350 F) per m", terwijl de schutmaat 43,5 cm bedroeg. Verdere gegevensomtrent de samenstelling zijn: water-cementfactor 0,55; samenstelling toeslagmaterialen 40%0/3 rnm, 16%3/7 mm, 20% 7/15 mm en 24% 15/30 mmo Hulpstoffen werden niet toegepast.De bereikte druksterkte bedroeg na 7 en 28 dagen 270 resp. 400 kgf/cm2? 5%. Per elementwerd 143 m3betonspecie en 270 ton wapeningstaal (betonstaal 111) verwerkt.In elke tunnelmoot bevinden zich drie kolommen van ca. 5 m lengte (twee met 0,35/0,35 m endaartussen een met 0,35/0,70 m doorsnede). Deze met zachtstaal gewapende pendelkolom-men werden geprefabriceerd met betonkwaliteit 450 en in de bekisting van de tunnelmotengemonteerd. Hun oplegging maakt het mogelijk ze desgewenst 2 tot 6 cm zijwaarts te ver-plaatsen wanneer de tunnel gereed is. In totaal werden 90 van deze geprefabriceerde kolom-men vervaardigd.De isolatie van de tunnelmoten (foto 4 en fig. 8) tegen grondwater bestaat uit 6 mm dik staal-plaat 8t37-2. Het omsluit het hele element inclusief de kopvlakken en heeft een gewicht van10 ton per tunnelmoot. Deze omhulling werd in een tent buiten de bouwput gelasten vervol-gens met een 30 tons portaalkraan in de bouwput geplaatst (foto 1 rechts), waar ze tevens alsverloren buitenbekisting dienst deden.Verschuiven van de tunnel (fig. 5)Na een verhardingstijd van drie dagen werd de tunnelmoot (fig. 4) naar de plaats getranspor-teerd waar de vijzels stonden opgesteld en 5 weken ouderdom van daar met behulp vantwaalf in twee groepen werkende hydraulische persen met een aanzetkracht van ca. 3000 tfen 1,10 m hefvermogen de bodem ingeschoven {fig. 5 rechts). Daarna werd de volgende mootnaar de genoemde vijzels gevoerd en hiermee dicht tegen het reeds opgeschovenelement geplaatst.Om te grote persdruk en beschadiging te vermijden, werden ook op twaalf tussenplaatsenvijzels aangebracht (fig. 5 midden) en wel achter elke tweede tunnelmoot, resp. na telkens11040 m tunnellengte. Gezien de slechte bodemgesteldheid zou men met de eerste groepvijzels alleen geen tunnel met een dwarsdoorsnede van 70 m2over 171 m lengte hebbenkunnen schuiven, zelfs niet wanneer, zoals in het onderhavige geval, op de buitenwanden vande tunnel een bentonietsmering was aangebracht.Voor de tussenvijzels werden hier voor het eerst op rails rijdendesteigerwagens met elektri-sche aandrijving gebruikt. Deze zijn uitgerust met 2 X 7 instelbare hydraulische persen meteen gezamenlijke schuifkracht van 3800 tf en een hefvermogen van 0,75 m (fig. 6). De bouw-methode met tussenvijzels berust op een patent van de aannemersmaatschappij F. + N.Kronibus in KasseI. Aan het kopeinde van het eerste tunnelstuk werd een schild aangebracht(fig. 5 links), onder bescherming waarvan de schrapers de grond van boven naar beneden toteen diepte van 0,55 m in de aardmassa afgroeven. Met behulp van horizontale aluminiumplanken en hydraulische persen werd het geheel steeds in secties afgestempeld.. opdat ergeen grond de tunnel kon storten.Het schild is vanwege de omvang door schijven van gewapend beton in werkkamers onder-verdeeld (fig. 7). Tussen het schild en het eerste tunnelstukbevindt zich achter een bescher-mende plaat een serie van 16 vijzels die in 4 geconcentreerde groepen kunnen worden ge-stuurd en aangedreven (fig. 5 links). In het kopvlak van de tunnelelementen werd een speciaal206' ....." ,"':'.. .... ..orsctmeider ';.' .' " .','.c.v, o . ..?