C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gCo n s t r u c t i ef ont wer pcement 1999 640In de toekomst wordt een ver-dubbeling van het aantal binnen-landse reizigers op Antwerpen-Centraal verwacht: het zullen erperdag100000worden,metdaar-naastnogeens4000hst-reizigers.Het aantal perrons wordt daaromvan tien naar veertien opgevoerd.Doordat de tunnel onder debestaande metrotunnel van deCarnotstraat dient te passeren, ishet peil van het laagste stations-niveau bepaald (? 20 m onderstraatniveau). Hierdoor ontstondin het nieuwe station ruimte vooreen tussenniveau.De nieuwe perrons worden alsvolgt gelokaliseerd:- op de bovengrondseverdieping: zes (nu tien)- op de ondergrondseverdieping -1: vier- op de ondergrondseverdieping -2: vierNiet alleen het aantal perronsmoetdegrotetoenameopvangen,ook de treinen zelf worden aan-zienlijklanger(350-400m).Daar-door wordt het huidige stationmet de perrons ongeveer twee-maalzolang.Ditmaakttevenseentweede ingang mogelijk (zoneKorte Kievitstraat) om de capaci-teit te vergroten.R u w b o u w s t a t i o nHet nieuwe station op vierniveaus, elk met een lengte van450 m (fig. 2), biedt heel wat uit-dagingen, zowel voor de con-structie als voor de uitvoering.Het dient zowel goed bereikbaarals overzichtelijk te zijn, met vol-doende natuurlijk licht.Ter wille van de overzichtelijk-heid en rekening houdend met deassen van de te behouden monu-mentale gevels, werd gekozenvoor een asafstand van 8 m in despoorhal en 16 m daarbuiten.Ter hoogte van de twee interfaces(zones waar de reizigers vanniveau en perron kunnen veran-deren), zijn grote openingen inde constructie voorzien om lichten lucht binnen te laten en om deverschillende niveaus visueel teverbinden.In de spoorhal gebeurt dit via hetatrium (fig. 3) en buiten de spoor-hal via de zogenoemde kievitput.Om het station in de voorzieneuitvoeringstermijn van zeven jaarte kunnen realiseren, op eenveilige manier en met eenminimum aan hinder voor deWerken op en onder een monumentaal gebouwAntwerpen-Centraal wordtdoorgaand stationir. A. Watt, EurostationDe eerste plannen voor een noord-zuidverbinding door Antwerpen werdenreeds dertig jaar geleden op papier gezet naar aanleiding van de verbindingnaar de linkeroever voor de nieuwe lijn naar Sint-Niklaas, maar het wordt pasnu, bij de aanleg van de HSL, werkelijkheid. De verbinding (fig. 1) daalt af bijde brug over de Lange Leemstraat bij het station Berchem en komt ongeveer4 km verder op het Damplein weer boven. Ze loopt onder de Arendstraat,Provinciestraat, Belgi?lei, Plantin en Moretuslei, Lange Kievitstraat,Ploegstraat, de huidige spoorhal en het stationsgebouw van het CentraalStation, de metrotunnel van de Carnotstraat en een groot aantal gebouwendoor.In dit artikel wordt stilgestaan bij de ruwbouwwerken voor het station en deondertunneling van het monumentale ontvangstgebouw.1 | Noord-zuidverbindingAntwerpen2 | Langsdoorsnede over denieuwe situatie3 | Spoorhal met atrium ineindsituatieDit artikel is gebaseerd op een lezing tijdens een studiedag georganiseerd door het Technologisch Instituut van het KVIV.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gCon s t r u c t i ef ont wer pcement 1999 6 41reizigers, zijn de werken in vierhoofdfasen opgesplitst:1 voorbereidende werken;2 slibwanden (diepwanden),funderingen, begane grond enviaduct niveau +1 oostkant;3 slibwanden, funderingen,begane grond en viaductniveau +1 westkant;4 uitgraving in stross (onderbestaande constructies),ruwbouw en afwerking onder-grondse niveaus -1 en -2.Intabel1zijndetoetepassencon-structies weergegeven.F u n d e r i n g e nOmdat het station in bedrijf moetblijven, is geen open bouwputmogelijkenmoetendedefinitievefunderingen en dragende kolom-men vanaf straatniveau wordengemaakt.Twee mogelijke funderingssyste-men zijn onderzocht: boorpalenmet verbrede voet en baretten(stukjes diepwand). Door de zeergrote belastingen (tot 36 000 kN!)werdnietvoorboorpalengekozen,ondanks de voordelen ervan(minder uitgraving en mogelijk-heid om de voet en de geplaatstekolom visueel te inspecteren).Gekozen werd voor baretten meteen breedte van 1,50 m om zo veelmogelijk ruimte te hebben voornauwkeurige plaatsing van dekolommen. De lengte van debaretten (van 3 tot 7,5 m) en dediepte in de Boomse klei (van 6 tot25 m) worden aangepast aan debelastingen.In augustus 1999 is een paalproefuitgevoerd om de karakteristie-ken van de Boomse klei nauw-keuriger te kunnen bepalen enhet ontwerp van de baretten teoptimaliseren.K o l o m m e nDe definitieve kolommen voorde ondergrondse niveaus (fig. 4)dienen vanaf straatniveau in debaretten geplaatst te worden enmoeten aan de volgende voor-waarden voldoen:- compact;- hoge draagcapaciteit(tot 36 000 kN);- brandwerendheid twee uur;- knikveilig tijdens deuitgraving;- gemakkelijk te plaatsen;- verbindingen met de onder-grondse platen eenvoudig terealiseren.Gekozen werden staal-betonko-kers, opgebouwd uit H-profielen.Plaatsen van de kolommenDe kolomafstand in de assen isafhankelijk van de ligging van desporen.In de bestaande spoorhal is dehoogte beperkt tot 14 m door detrekstaven in de driescharnier-bogen. De kolommen moetenhier dus in twee delen wordenaangebracht.Een nauwkeurige plaatsing vande kolommen is essentieel omarchitectonische redenen, in ver-band met de beperkte spelingten opzichte van het profielvan vrije ruimte van de treinenen om secundaire momenten tevermijden.Omdat de kolommen in de ben-toniet worden geplaatst en dusenkel bovenaan zichtbaar zijn,waren de volgende maatregelennodig om aan de opgelegde tole-ranties te voldoen:- bij het maken van de baretwordt rekening gehouden metafwijking van de verticaal vande uitgraving en met devereiste speling van de kolomten opzichte van de wapenings-kooi;- de kolom wordt aan de boven-zijde opgehangen in een stalenkader met vijzels, waarmeeook het peil wordt geregeld;- onderaan de kolom, juistin de spoorhal buiten de spoorhalplaat niveau +1 prefab balken 700 mm met paddestoelvloer 800 mmdruklaag 230 mmplaat niveau 0 prefab platen 400 mm met plaat 500 mm en dwarsbalken 800 mmdruklaag 250 mm op de grond gestortplaat niveau -1 plaat 800 mm op de grond gestort plaat 800 mm en dwarsbalken 1200 mmop de grond gestortplaat niveau -2 plaat 900 mm op de grond gestort plaat 900 mm op de grond gestortkolommen niveau 0 stalen buizen ? 760 mm met stalen buizen ? 910 mm met betonbeton gevuld gevuldkolommen niveau -1/-2 stalen kokers met beton gevuld stalen kokers met beton gevuldfunderingen baretten in de Boomse klei baretten in de Boomse klei4 | Samengesteldekolommen voor de onder-grondse niveaus opbaretten 1,5 x 2,8 m2Tabel 1 | Overzicht toe tepassen constructiesC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gCo n s t r u c t i ef ont wer pcement 1999 642boven het betonneerniveau,worden de profielen in hori-zontale richting hydraulischgesteld en tijdens het beton-neren vastgezet;- de verticale stand wordtgemeten met een vlotter dieonderaan de kokers is beves-tigd en bovenaan meetbaar is;- tijdens het plaatsen worden deprofielen tegen opdrijven metwater gevuld;- na het betonneren van debaretten tot boven het niveauvan de toekomstige plaat -2,worden ze tot bovenaan metgrind gevuld. Dit grind dientom de profielen stabiel tehouden tijdens de uitgravingvan de ondergrondse niveausvoor het realiseren van dedefinitieve vloerplaten;- de laatste stap is het wapenenen betonneren van de kokers.Door eerst het grind om dekolommen aan te brengen endaarna het beton erin, wordende secundaire spanningen inde profielen beperkt en wordteen hogere horizontale stijf-heid van het grind verkregen.B e s c h e r m i n g b e s t a a n d ec o n s t r u c t i e sTijdens de uitgraving voor deondergrondse niveaus wordt eenhorizontale verplaatsing van deslibwanden verwacht van ? 25mm.Dezeverplaatsingkankleinezettingen veroorzaken in de zonerondom de bouwput, die ondernormale omstandigheden aan-vaardbaar zijn.Aan de westkant van het station isin de jaren zestig een metrotun-nel gebouwd. Tijdens de uitvoe-ring hiervan hebben er enkelegrondverzakkingen plaatsgehadten gevolge van openingen in detunnelwanden. De resulterendeholten werden zo ver mogelijkge?njecteerd. De kans is echtergroot dat er nog holten zijn over-gebleven, die nu alsnog zoudenkunnen instorten met onaan-vaardbare zettingen als gevolg.Hiertoe en om de invloed van deondergrondse werken op debestaande constructies (spoorhal-portieken en de monumentalegevels) te minimaliseren, wordenpalen onder de betonnen fun-deringsmassieven aangebracht.Hiervoor worden Jet-groutpalengebruikt, omdat er met kleineapparatuur gewerkt kan wordenen de aansluiting met de onder-kant van de bestaande funderin-gen perfect te realiseren is zondergrote ingrepen op straatniveau.A t r i u m i n b e s t a a n d es p o o r h a lHetaanbrengenvaneenatriuminde bestaande spoorhal (fig. 3)heeft belangrijke gevolgen voorde constructie. De vloerplatendragen niet alleen de verticalebelastingen, maar houden ook degrond- en waterdruk op de slib-Nadering van het kop-station; in de toekomst gaathet treinverkeer richtingNederland hier rechtdoorC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gCon s t r u c t i ef ont wer pcement 1999 6 43wanden in evenwicht. Deze hori-zontale belastingen zijn vooral ophet niveau -1 van belang. De plaatop dit niveau dient ongeveer 1600kN/m naar de overkant over tebrengen. Om het atrium (metlengte 120 m) te overbruggen ende doorbuigingen te beperken, iseen tussenplaat voorzien die tege-lijkertijd dienst doet als over-gangsplatformvoorderoltrappen.Deze plaat neemt een horizontalebelastingopvanongeveer120000kN en is kritisch voor de stabiliteitop dit niveau.O n d e r t u n n e l i n go n t v a n g s t g e b o u wMet een lengte van 80 m is deondertunneling van het ont-vangstgebouwhetkortstegedeeltevan de noord-zuidverbinding.Ondanks de korte lengte wordener verschillende uitvoeringstech-nieken toegepast en zijn de risi-co's niet onbelangrijk.Het gebouw is op staal gefun-deerd, op een diepte van ongeveer4 m, en is hoofdzakelijk opge-trokken in metselwerk en natuur-steen met enkele stalen geraam-ten en de eerste koepel in Belgi?van gewapend beton.D r i e b o u w m e t h o d e nIn de voorontwerpfase werdendrie uitvoeringsmethoden geana-lyseerd:Werken vanaf gelijkvloersniveaumet:- ondervanging van de gemet-selde funderingsmassievenboven de tunnel;- beschoeide sleuven recht-streeks onder de massieven;- platte vijzels op de tunnel-wanden om de zettingen tebeperken.Een tunnel met buizendak ingewelfvorm met:- ondervanging van de massie-ven boven de tunnel metzware betonnen balken,ondersteund door VHP-grout-palen;- massieven aan de rand van detunnel rechtstreeks op VHP-groutpalen;- platte vijzels boven de tunnel-wanden om de dakplaat tekunnen opspannen.Een tunnel met een plat buizendaken compensation grouting.De eerste methode verviel doorde onaanvaardbare ongemakkenvoor de gebruikers van het ge-bouw en de te grote gevaren omrechtstreeks onder de zeer zwaarbelaste kolommen te werken.De tweede methode verviel doorde beperkte mogelijkheden omin te grijpen indien de zettings-limieten zouden worden over-schreden.De keuze viel dus op de derdemethode: een tunnel met een platbuizendak (fig. 5) en compensa-tion grouting.Bij dit systeem worden in langs-richtingvandetunnelachtbuizenin de grond geperst, twee maaltwee stalen buizen aan de buiten-zijden en vier betonnen ertussen-in. De buizen worden met betongevuld. Fasegewijs worden hier-onder de wanden en het dak uit-gegraven en gebetonneerd. Dezebouwmethode is reeds in de jarenzestig toegepast bij de Premetroin AntwerpenD e t e c h n i e k v a nc o m p e n s a t i o n g r o u t i n gCompensation grouting is eenrecente techniek, waarmee actiefen op elk moment kan wordeningegrepen om de zettingen vaneen gebouw onder controle tehouden. Het wordt meer en meertoegepast voor moeilijke engevoelige bouwwerken, zoals hetWaterloo-station te Londen enactiviteit standruwbouw station - hoofdfase 2 (oostkant) afbraak 100%slibwanden 70%baretten 25%betonwerken 5%ondertunneling ontvangstgebouw toegangsputten 90%installatie bemaling 40%installatie compensation grouting 10%5 | Ondertunneling ont-vangstgebouw door tunnelmet plat buizendak engecontroleerde zetting metcompensation groutingTabel 2 | Stand van zakenaugustus 1999C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gCo n s t r u c t i ef ont wer pcement 1999 644twee andere moeilijke bouwloca-ties van de Jubilee Line Extention,alsmede de metro's te Lissabon,Madrid en Wenen.De techniek zelf is qua principezeer eenvoudig.Een raster van manchetbuizen(met tussenafstand van ? 2 m)wordt in de grond aangebrachttussen de tunnel en de te bescher-men constructies. Een grout-mengsel van onder meer cement,bentoniet en vliegas wordt onderzeer hoge druk ge?njecteerd via??nofmeeropeningenindeman-chetbuizen.De kunst bestaat in het juistkunnen inschatten waar, hoeveelen wanneer er ge?njecteerd dientte worden.De zettingen veroorzaakt door deondergrondse werken kunnen opdeze manier volledig of gedeelte-lijk worden gecompenseerd.Z e t t i n g s l i m i e t e nZonder het gebruik van compen-sation grouting zouden de wer-ken een zetting van ongeveer 120mm veroorzaakt hebben (fig. 5).Een rekenanalyse voor het ge-bouw volgens de methode vanBurland and Wroth (1974) toontaan dat er dan tevens veel scheu-ren zouden ontstaan met eenbreedte van 5 tot 15 mm, wat dui-delijk onaanvaardbaar is.Om in de categorie `verwaarloos-bare schade' te vallen en ook omte voldoen aan de algemene vuist-regel, werden de volgende limie-ten vastgelegd:- L/1000 voor differenti?le zet-tingen (zettingsverschil tussentwee punten);- 15 mm als maximale absolutezetting.Om de zettingen goed te kunnencontroleren, moet grondig ennauwkeurig worden gemeten.Op alle kolommen binnen deinvloedszone van het werk wor-denelectrolevelsaangebracht,ver-bonden aan een centrale compu-ter die continu registreert.Als ??n van de vooropgesteldelimieten wordt overschreden, kanonmiddellijk worden ingegrepen.Een tweede systeem met klassiekwaterpas is voorzien als back-upen controle. sE e n m o n u m e n t i nh e t A n t w e r p s es t a d s b e e l dIn de tweede helft van de negen-tiende eeuw was er al een stationnabij het centrum van Antwer-pen. De treinen reden nog opstraatniveau. Aan het eind vande negentiende eeuw beslisteKoning Leopold II dat er eennieuw monumentaal stationdiende te komen, waarbij detreinen op een verhoogde bermzouden rijden. Leopold II isbekend om de vele monumentalebouwwerken die hij overal inBelgi? liet oprichten. Het nieuwestation werd dan ook een combi-natievan`historicalgrandeur'enhigh-tech.Het werd een kopstation, afgeslo-ten door een groot stenen gebouwmet de allures van een kathe-draal. Dit ontvangstgebouw,waarin de administratieve enpublieke diensten werden onder-gebracht, is vermoedelijk ge?nspi-reerd op het station van Luzern.Ondanks de vele kritiek tijdens deontwerpfase en in de eerste jaren,is het door de jaren heen eenmonument geworden in hetAntwerpse stadsbeeld. Achter de`kathedraal' werd een grote halvoortiensporengebouwd,samen-gesteld uit stalen driescharnier-bogen, een glazen dak en be-glaasde gevels.Het stenen gebouw sloot aan opeen groot plein, het Koningin As-tridplein, en op een mooie bredelaan, De Keyserlei, die recht-streeks toegang gaf tot het hartvan de stad. Sindsdien is het eengrootse en aangename ervaringom tot in het centrum van de stadvervoerd te worden en via eenprachtig station Antwerpen tebetreden.Antwerpen-Centraal:een combinatie vanhistorical grandeur enhigh-techfoto's: Guido Coolens NV