ing.J. van. Zutphenproject ingenieur afd. Betonbouw,NV Nederlandse SpoorwegenDe SchipholtunnelLezing Betondag 1975, 27 november jl. te UtrechtConstructieve aspecten van de tunnel die een onderdeel vormt van deSchipholspoorlijn1Tunnelvakken 1 t/m 17, bij de luchthavenSchiphol17 Tunnel parts at Schiphol Airport1. OverzichtDe totale lengte van de Schipholtunnel zal 5780 m gaan bedragen. Hiervan is 5140 m gesloten;de open opritten hebben een gezamenlijke lengte van 640 m. De tunnel is verdeeld in 17 vak-ken; elk vak in een variabel aantal moten van 20 m lengte. De vakverdeling is in hoofdzaakbepaald door de mogelijkheden, die de plaatselijke toestand biedt. Zo onderkruist de tunneltweemaal Rijksweg 4. Deze weg moet enkele malen worden omgelegd, ten einde de bouwmogelijk te maken. De boogstralen van de weg en de mate waarin de omgelegde weg in hetlandingsterrein van de luchthaven kon dringen, hebben de scheiding bepaald van bijv. devakken 15 en 16. De scheiding tussen de vakken 14 en 15 wordt beheerst door de aanwezig-heid van Rijksweg 4 en de rijbaan van de luchthaven die over deze rijksweg kruist.De lengte van vak 3 werd destijds bepaald naar de breedte van de vliegtrog van de start- enlandingsbaan 09-27. Andere vakken zijn in hun lengte beperkt door omleggingen van wegenof kabels en leidingen of door plannen voor parkeergarages op het luchthaventerrein.De tunnelvakken zijn van noord naar zuid doorlopend genummerd van 1 tot 17 (fig. /). Waaromzij verschillend van lengte zijn is hierboven globaal aangeduid. Nu lijkt de volgorde van uit-voering erg willekeurig: vak 3 kwam gereed in 1967, vak 6 in 1972, vak 8 in 1973. Op 1 juni1974 werd begonnen met de vakken 1, 2, 4 en 5 en in december 1974 met vak 7. Ook hier zijnweer redenen voor: vak 3 moest destijds worden gebouwd, opdat de startbaan 09-27 er over-heen gebouwd zou kunnen worden. Vak 6 moest gebouwd, opdat de luchthaven de noodzake-lijke uitbreiding van haar stationsgebouw kon maken: de nieuwe noordwestpier en de nieuweverhoogde voorrijweg staan op vak 6. Vak 8 ging vooraf aan vak 7, ten einde de Jan Dellaert-weg te kunnen opbreken, waar het werkterrein van vak 7 moest komen.De vakken 1, 2, 4 en 5 worden ook weer niet in de genoemde volgorde gebouwd, wat hetgevolg is van eisen van de luchthaven om niet tegelijkertijd twee rijbanen buiten dienst tenemen en verder uit overwegingen van damwandeconomie. De vakken 1, 2, 4 en 5 - samen2080 m tunnel - moeten op 1 mei 1977 gereed zijn. Vak 7, samen met de vakken 6, 8 en 9 hetondergrondse station vormend, komt in het najaar 1976 gereed, waarna onmiddellijk met deaanleg van het NS-stationsgebouw op vak 7 wordt begonnen.Eind 1978 zal de lijn van de halte Minervalaan in Amsterdam tot het station Schiphol compleetgereed zijn.Cement XXVIII (1976) nr. 1 32Dwarsdoorsnede tunnelCross section tunnel3Dwarsdoorsnedestationsgedeelte Crosssection at the stationpart of the tunnel4SpoorconstructieSuperstructureIn het voorjaar van 1976 wordt in het lijngedeelte naar Den Haag begonnen met de bouw vanvak 16. Het plan is de ruwbouw van de tunnel in zijn geheel medio 1980 gereed te hebben;inmiddels is dan reeds de afbouw ver op streek: het maken van voetpaden, het aanbrengenvan verlichting, het maken van isolatie en het aanbrengen van de spoorblokken.Aansluitend op deze werkzaamheden volgen het leggen van het spoor, het aanleggen van debeveiligingsinstallatie en het maken van de elektrische bovenleiding. De zuidelijke tak naarDen Haag zal in 1981 operationeel zijn.2. DwarsprofielIn rechtstanden is de benodigde inwendige breedte voor twee treinen en twee voetpaden9,80 m. In bogen is i.v.m. de verkanting een breedte van 10 m nodig. Ten einde een uniforme,rijdende bekisting te kunnen toepassen, hebben ook de rechtstanden een inwendige breedtevan 10 m gekregen (fig. 2). In het station komen twee perrons, een eilandperron en een zij-perron (fig. 3). De perrons zijn van de hal uit met hellingbanden en vaste trappen bereikbaar.De opgaande banden en trappen zijn zo gesitueerd, dat zij op perronniveau op ongeveer1/3 deel van de perronlengte beginnen; dit om de loopafstanden zo gering mogelijk te maken.Hoewel er normaal op het eilandperron ??n kolommenrij voorkomt op het midden van hetperron (kolomafstanden ongeveer 3,60 m), is er bij de hellingbanden en trappen een dubbelerij kolommen geplaatst met een tussenruimte van 4 m. De vrije ruimte tussen deze kolommenen voorkant perron is 3 m. Het zijperron heeft een breedte van 6 m en het is bij de helling-banden en trappen verbreed tot 7 m. De breedte van het ondergrondse station is normaal30 m, plaatselijk verbreed en aan de einden ?ets nauwer.3. SporenDe hoogte van bovenkant spoor (BS) is afhankelijk van de terreinsituatie en van de con-structiehoogte van de elektrische bovenleiding. In afspaninrichtingen van de bovenleiding isde constructiehoogte 0,75 m en daarbuiten 0,50 m. De terreinhoogte op Schiphol varieert van3,60 m - NAP tot 4,00 m - NAP. De hoogte van bovenkant dek varieert van 4,80 m - NAPtot 5,05 m -- NAP. Met een afstand van 4,80 m tussen rijdraad en BS en een dekdikte van0,60 m, komt BS als bovenkant dek op 4,80 m -- NAP ligt, ter plaatse van een spaninrichtingder bovenleiding op 10,95 m --NAP en als de bovenkant van het dek op 5,05 m --NAP ligt,buiten de spaninrichting, eveneens op 10,95 m -- NAP.Op plaatsen waar het dek op 4,80 m -- NAP ligt en waar geen spaninrichting aanwezig is,stijgt BS naar 10,70 m -- NAP. De boogstralen van de sporen direct aan de noordzijde van deperrons bedragen rond 3000 m en die direct aan de zuidzijde rond 1500 m. In het stations-gedeelte hebben de sporen geen verkanting. Nabij Rijksweg 4 aan de zuidkant is de boog-straal ongeveer 3000 m, en de verkanting 10 cm. Bij Rijksweg 4 aan de noordkant is de boog-straal ongeveer 1400 m en de verkanting 8,5 cm.De spoorafstand buiten het station bedraagt 4 m. Tussen de sporen bevindt zich een beton-muur, hoog 0,70 m, ten einde te verhinderen, dat een ontspoorde trein in het naastliggendespoor geraakt.De spoorconstructie bestaat uit spoorstaven, profiel UIC 54; zij worden op rubberplaatjesgesteld en met klemveren bevestigd. Deze klemmen zijn bevestigd aan ankers, die zijn op-genomen in prefab-betonblokken, lang 0,60 m. Deze blokken worden aan de onderkant en aande zijkanten voorzien van platen kurkisomeer, met behulp van dummyspoorstaven gemon-teerd in tevoren in de betonvloer gespaarde sleuven, breed 0,43 m en diep 0,065 m. De holleruimte tussen de kurkisomeerplaten en de betonsleuf wordt aangegoten met epoxyhars (fig.4).4. Rookverspreiding bij lokale brandBuiten de gebruikelijke beveiliging bij NS is bijzondere aandacht geschonken aan de moge-lijke gevolgen van een in brand geraakte trein, die zich in de tunnel bevindt. Op dit gebiedbestond er weinig bruikbare literatuur. Samenspraak tussen de overheid en NS leidde totinschakeling van TNO, die een tweetal rapporten opstelde. Ofschoon uit een algemene ori?n-tatie bleek, dat de kans op slachtoffers door een treinbrand in de Schipholtunnel aanzienlijkkleiner is dan de meeste andere ongevalskansen in het verkeer of bij andere categorie?nCement XXVIII (1976) nr. 1 4ongevallen door brand, werd TNO verzocht zich te beperken tot de vraag: ?ls er maatregelenter verbetering van de veiligheid worden verlangd, w?lke maatregelen komen dan in aanmer-king en welk effect wordt daarmee bereikt. Met name: wat moet de afstand van ventilatie-openingen en van nooduitgangen zijn, opdat de passagiers zich binnen vijf minuten uit een alof niet door noodremming tot stilstand gebrachte trein in veiligheid kunnen stellen.Het kernpunt was de rookontwikkeling. De rook verspreidt zich langs het plafond en zal doorafkoeling dalen. De wind buiten de tunnel heeft invloed op deze rookverspreiding en dit leiddetot de eerste maatregel: beperking van de windinvloed bij de in- en uitrit van de tunnel, doorhet aanbrengen van vijf sleuven in het dek van elk 20 m2over een totale lengte van 50 m.De tweede maatregel is het aanhouden van een afstand van 300 m tussen de nooduitgangenen het in de onmiddellijke nabijheid van deze nooduitgangen maken van twee ventilatie-openingen van elk 10 m2. Tussen deze ventilatie-openingen geen andere ventilatie-openingenmaken.'In het operationele gebied van de luchthaven is het niet mogelijk om nooduitgangente maken. Tussen het zuidelijk eind van vak 2 en de perrons in vak 6 kunnen bijv. geen nood-uitgangen komen; dit tunneldeel is 1200 m lang. Hier nu zijn bijzondere maatregelen nodig. Derook moet zo lang mogelijk warm blijven en dit wordt bereikt door het aanbrengen van eenthermische isolatie tegen de onderzijde van het plafond en over een hoogte van 2 m langs dewanden, gemeten vanaf het plafond. De aan deze isolatie gestelde eis is dat moet wordenvoldaan aan /d < 5 W/m2?C.Er is nog geen materiaalkeuze gemaakt, maar hieraan voldoen bijv. 2,5 cm herakliet of hout-wolcement, of 1 cm cafco, of 3 cm vermiculite-spuitlaag, of 2 cm glaswolplaat.Een tweede maatregel in dit 1200 m lange traject is een ventilatie-opening in vak 4, groot5 X 8 m2. Deze opening heeft een dubbel rooster gekregen: het bovenste voor VOSB klasse45 verkeer en het onderste in de vorm van een druppelvanger, die de daarop vallende vloei-stof naar goten en vervolgens naar het rioolsysteem van de luchthaven afvoert. Algemeen isgesteld dat, waar de afstand L tussen twee nooduitgangen groter is dan 300 m, de lengte vande thermische isolatie (L --300) m moet bedragen. Andere, niet bouwkundige voorzienin-gen, betreffen het in noodgevallen blokkeren van het treinverkeer en een vluchtwegsignale-ring. De reizigers kunnen zich in geval van nood over een 1,30 m breed voetpad naar de nood-uitgangen begeven, waar zij, boven gekomen, niet het landingsgebied van de luchthaven be-treden, maar op een dienstweg uitkomen, waarna transport met auto's plaats kan hebben.5. BelastingenVak 3 werd in de zestiger jaren berekend op de belasting van een DC 10, nl. 268 tf. Toen dittunnelgedeelte gereed was, deed de Jumbo zijn intrede, zodat al spoedig de vraag kwam ofde tunnel ook 330 tf kan dragen. Een gelukkige omstandigheid was de gunstiger wielconfigu-ratie. Aan de hand van proefbelastingen en rekmetingen, gevolgd door een hernieuwde bere-kening, kan worden vastgesteld dat vak 3 ook de Jumbo kan dragen. Deze snelle ontwikkelingin de vliegtuigbouw noopte wel tot voorzichtigheid bij de aanname van vliegtuigbelastingenvoor de berekening van de dan nog te bouwen tunnelvakken in het operationele gebied vande luchthaven. Voor deze tunnelvakken is nu ingevoerd 1,5 X de belasting door de hoofdwiel-stellen van een Boeing 747B, d.w.z. 1,5 X 330 tf = 495 tf [Hg. 5). Deze belasting wordt uiter-aard in verschillende standen ingevoerd, ten einde de maximale invloeden langs de randenvan de tunnelmoot en die in tussengelegen gebieden te vinden.Bijzondere belastingen geven de kolommen van de nieuwe D-pier op vak 6 en de steunpuntenvan de nieuwe verhoogde voorrijweg die nodig was door uitbreiding van het stationsgebouwvan de luchthaven. Voor deze kolommen, die eveneens op tunnelvak 6 staan, zijn belastingentot 1000 tf en momenten in x- en y-richting van ongeveer 100 tfm ingevoerd. Ten einde dezekrachten af te voeren, waren enkele massief stalen pendelkolommen in de tunnel nodig.5Landingsgestel Boeing 747B;plattegrond Undercarriage Boeing747B; in planCement XXVIII (1976) nr. 1 5Andere bijzondere belastingen waarop moet worden gerekend, ontstaan door het denkbeeldvan de N.V. Luchthaven Schiphol om eventueel een parkeergarage schuin over de tunnel-vakken 9 en 10 te bouwen en door het denkbeeld het hooggelegen parkeerplatform voor hetstationsgebouw eventueel te verbreden. Op alle andere plaatsen is de VOSB-belasting, klasse60, ingevoerd.Een bijzonder zware eis van de luchthaven is, dat er op gerekend moet worden, dat de stijg-hoogte van het diepe grondwater tot 9 m -- NAP moet kunnen worden verlaagd. Uitgaandevan de maximum stijghoogte van het diepe grondwater tot 4 m -- NAP, betekent dit dus eenvermindering van de opwaartse belasting met 5 tf/m2. Waar onder normale omstandighedende palen trek opnemen, worden zij in deze toestand in combinatie met een excentrisch op eentunnelmoot staand vliegtuig, zeer zwaar op druk belast.Extreme trekbelasting op de palen ontstaat bij grote stijghoogte van het diepe grondwater,gecombineerd met een verwijdering van de grond op het tunneldek en het afwezig zijn vanmobiele belastingen.6. Kernpunten van de statische berekeningTunnelvak 3 is berekend aan de hand van de invloedslljnen van Pucher en voorts met deCross-methode. Bij de overgang van de volledig 'met de hand' gemaakte berekeningen naarberekeningen met de computer werd de Cross-berekening vervangen door een berekeningmet een raamwerkprogramma. Dit programma levert voor belastingen, die over de geheletunnelmoot constant blijven, uitstekende resultaten. Treden echter plaatselijk geconcentreer-de belastingen op, dan moet een schatting worden gedaan naar de belastingspreiding. Debelastingspreidingen in de direct belaste constructiedelen, door de VOSB klasse 60 verkeers-lasten of door vliegtuigen op het tunneldek en door treinen op de tunnelvloer kunnen metbehulp van CUR-rapport 16a en b worden bepaald, maar dit geldt niet voor de spreiding in detunnelwanden.Om deze reden is overgestapt op het ruimtelijk doorrekenen van de tunnelmoten. Deze me-thode maakt het mogelijk het hele krachtenverloop te kennen in tunneldek, wanden, vloeren funderingspalen. De elementen-indeling van een tunnelmoot van 20 m lengte wordt zodaniggekozen, dat de eigenschappen van de voorliggende moot zo goed mogelijk worden bena-derd door die elem?nten.Verder is het zo, dat1. de plaatsen van gelijkmatig verdeelde belastingen samenvallen met de elementen en de lijn-belastingen met de randen, de puntlasten met de knooppunten zodat de invoer van deze be-lastingen gemakkelijk plaats kan vinden;2. op de plaatsen van extreme momenten knooppunten aanwezig zijn, die informatie geven overdie extremen.De eigenschappen van elk moment worden verkregen door het 'over elkaar leggen' van eenbuigelement met 3 vrijheidsgraden per knoop en een schijfelement met 2 vrijheidsgraden perknoop. De uitvoer van de ruimtelijke berekening is in zodanige vorm, dat direct de momentenvoor de bepaling van de wapening zijn bepaald, nl. Mxx?MXy en Myy?Mxy.De voordelen van de ruimtelijke berekening ten opzichte van de vlakke raamwerkberekeningzijn:1. beter inzicht in de spreiding van de belastingen; dit inzicht leidde tot een vermindering van dewapening, vooral in de tunnelwanden, omdat de spreiding gunstiger blijkt dan vroeger aan-genomen;2. vermindering van het rekenwerk van de constructeur.Nadelen zijn:1. (tijdelijk) de aanloopmoeilijkheden bij de overgang op een nieuw systeem;2. het wegvallen van een stuk werk binnen het NS-concern, nl. van het raamwerkprogramma datdoor de NS-dochteronderneming CVI te Utrecht wordt gedraaid, waardoor de communicatie-lijnen zijn verlengd;3. de ruimtelijke berekening is aanzienlijk duurder.Alles overwegende, kan worden geconcludeerd, dat er in financieel opzicht weinig wordt ge-wonnen, maar dat de ruimtelijke berekening bevredigender voor de constructeur is dan deraamwerkmethode.Tot zover over de berekeningsmethoden. De tunnel wordt nu beoordeeld naar vier grens-toestanden:1. grenstoestand met betrekking tot de vervormingen;2. grenstoestand met betrekking tot de scheurwijdte;3. grenstoestand met betrekking tot bezwijken in de bouwfase;4. grenstoestand met betrekking tot bezwijken in de gebruiksfase.Daarbij wordt het volgende opgemerkt:ad 1. Rekening houdend met de verminderde buigstijfheid t.g.v. scheurvorming, heeft dezegrenstoestand nergens invloed op het ontwerp.ad 2. De grenstoestand m.b.t. de scheurwijdte (0,2 mm in de vloer en 0,25 mm in wanden endek) is soms bepalend voor de hoeveelheid wapening. Dit vindt zijn oorzaak in de keuze vande temperatuur- en krimpinvloeden, die alleen in deze grenstoestand worden meegenomen.ad 3 en 4. De grenstoestand m.b.t. bezwijken is bepaald door = 1,4 in de bouwfase en inbijzondere gevallen in de gebruiksfase, zoals bijv. de door de luchthaven gestelde eis vangrondwaterstandverlaging tot 9 m -- NAP. Overigens wordt de grenstoestand m.b.t. bezwijkenin de gebruiksfase bepaald door = 1,7.Cement XXVIII (1976) nr. 1 6Internationaal is de grootte en de wijze van toepassing van de -waarden in discussie. Bij deberekening van de Schipholtunnel is niet zonder meer een factor op de som van de ge-bruiksmomenten toegepast, maar verschillende -waarden op de onderdelen, waaruit die somis opgebouwd, en wel = 1,7 voor onderdelen met een vergrotende invloed op die som en = 1 voor de onderdelen met een verkleinende invloed op de som.Ter nadere toelichting van deze gedachte moge het volgende voorbeeld dienen. Stel dat meneen tweezijdig opgelegde gewapend-betonvloer van 1 meter dikte heeft, die aan een op-waartse waterdruk van 2,40 meter is onderworpen. Men vindt dan in de gebruikstoestand geenmomenten. Bepalen we uit deze gebruikstoestand de bezwijktoestand, dan vindt men weder-om geen momenten.Dimensioneert men evenwel de onderwapening op 1,7qe.g + 1,0qwater en de bovenwapeningop 1,0 qe.g + 1,7 qwater, dan wordt een re?le veiligheid ingebouwd.De temperatuur- en krimpinvloeden zijn in de grenstoestanden m.b.t. bezwijken niet in reke-ning gebracht, omdat verwacht wordt dat in de doorsneden voldoende rotatiecapaciteit be-staat om de krachtswerking van deze opgelegde vervormingen te elimineren.De -waarden inzake de palen zullen bij de beschrijving van de palen worden vermeld.7. BodemgesteldheidTen behoeve van het ontwerp zijn er voor de tunnelvakken 1 t/m 8 23 diepsonderingen ge-maakt en 8 boringen. Er werden vele monsters gestoken, aan de hand waarvan -waarden,volumegewichten, pori?nvolumes, korrelverdelingen en kalkgehaltes werden bepaald. Soort-gelijk onderzoek vindt ook voor de overige vakken plaats. Een indruk van de bodem wordtverkregen uit een tweetal sonderingen (DKM1 en DKM2) en een daartussen gelegen boring A.Dit grondonderzoek betrof de afrit van de tunnel in vak 1. De reeds eerder genoemde veen-laag ligt hier vrij diep, nl. op 11 m -- NAP. De dikte van deze laag is hier 0,50 m. Direct bovende veenlaag bevindt zich een pakket klei, met silt, schelpen en veenlaagjes van ongeveer1,30 m dikte. Daarop ligt overwegend grijs silthoudend fijn zand met vele kleilaagjes.Onder de veenlaag treft men grijs fijn zand aan en in de allerdiepste lagen ook matig fijn totmatig grof zand. Van 17,80 tot 18,90 m --NAP worden in het daar aanwezige silthoudendefijne zand enkele dunne veenlaagjes aangetroffen. In de sonderingen tekent zich het verschiltussen de grond boven en onder de veenlaag scherp af. Boven de veenlaag lage sondeer-waarden, behoudens een enkele piek; de wrijvingsweerstand is hier gemiddeld minder dan10 kgf/cm2. Onder de veenlaag lopen de sondeerwaarden snel op naar een gemiddelde van140 kgf/cm2, met pieken naar 320 kgf/cm2en hoger; de wrijvingsweerstand varieert hier van20 tot 80 ? 90 kgf/cm2.Het volumegewicht van het zand onder de veenlaag toont variaties van 1,87 tot 1,96 t/m3, meteen gemiddelde waarde van 1,92 t/m3. Het pori?nvolume van dit zand schommelt tussen 38,8en 44,4%, met een gemiddelde van 40,9%. Deze waarden zijn o.m. van belang voor de bepa-ling van het verticale evenwicht van de injectielaag ter diepte van onderkant damwand en voorhet voorspellen van de benodigde hoeveelheid injectievloeistof, waarover verderop wordtgesproken. In boring A is aangeduid op welke diepten monsters uit de grond zijn gestoken.In fig. 6 wordt een beeld gegeven van de samenstelling van het zand van de monsters 17, 19en 26. Zandmonster 17 is ontleend aan het silthoudende fijne zand dat op een diepte van17,80 tot 18,90 m --NAP werd aangetroffen; de monsters 19 en 26 zijn meer representatiefvoor het diepe zand. Uit monster 9, dat vlak onder de veenlaag werd gestoken, blijkt dat daarde grond een -waarde van 33,5? bezit. In de bovenlagen (boven het veen) zijn de -waardenerg wisselend, nl. van 16 tot 33,5?.6Samenstelling van het zandpakketComposition sand layerCement XXVIII (1976) nr. 1 77Doorsnede en bovenaanzichtvijzelgemaal Section and viewpumping engine8. De waterhuishoudingDoor de aanleg van de spoortunnel wordt de afwatering van het gebied ten oosten van destartbaan 01R-19L tot aan de dijken van de Ringvaart en Het Nieuwe Meer en in noordelijkerichting tot aan Rijksweg 4 verstoord. Het maaiveld ligt op ongeveer 4 m -- NAP, bovenkanttunneldek op 4,80 m -- NAP en het polderpeil is 5,70 m -- NAP (momenteel 5,90 m -- NAP).De oppervlakte van het gebied bestaat uit de volgende onderdelen.a. het gebied dat valt onder de onderbemaling van de luchthaven 580 hab. het terrein tussen de westelijke dijk van Het Nieuwe Meer en de luchthaven 282 hac. een gedeelte van het luchthaventerrein in het westen van het betrokken gebied 98 hatotaal 960 haDe onderbemaling van het gebied onder a heeft een capaciteit van 60 m3/minuut; dit komtovereen met ongeveer 10 m3/min./100 ha, een norm derhalve die landelijk wordt gehanteerdvoor de bemalingscapaciteiten van agrarisch gebied en waarnaar ook in de Haarlemmermeer-polder wordt gestreefd.Voor het onder b genoemde gebied is daarom ook met een afvoer van 10 m3/min./100 ha ge-rekend, evenals voor een 13 ha van het onder genoemde gebied: 282 ha 4- 13 ha heeft duseen bemalingscapaciteit van 30 m3/min. nodig.Van gebied is 85 ha grotendeels verhard of zal in de toekomst wellicht worden verhard. Hierwordt gerekend op een afvoercapaciteit van 1 m3/min./ha, d.w.z. dat een regenbui van 12 mmin een uur in die tijd voor de helft wordt afgevoerd en voor de helft door vertraging en bergingnog achterblijft.De hoeveelheid water die naar de westkant van de tunnel moet worden gebracht is derhalve60 + 30 + 85 = 175 m3/min. Voor dit doel is zowel een syfon als een vijzelgemaal ontworpen.Op grond van de veronderstelling dat een sifon veel onderhoud zou vergen aan het weghalenvan slib, is de keus gevallen op een gemaal met 4 vijzels, met een totale capaciteit van180 m3/min. (fig. 7). Voor de aan- en afvoer werden langs de tunnel parallelsloten gegravenmet een breedte van het wateroppervlak van 10 m; de oevers zijn beschermd met azob?-betuiningen. Het gemaal is aangebracht in tunnelvak 2; voor het zuidelijk deel van de tunnelwordt in vak 16 eenzelfde gemaal gemaakt.Een ander probleem in de waterhuishouding wordt veroorzaakt door lekwater in de bouwput.Dit lekwater komt door damwandsloten en door de later te noemen injectielaag op ? 21-,50 m-- NAP in de bouwput. De hoeveelheid lekwater kan nauwelijks worden voorspeld, terwijl dehoeveelheid zout in het grondwater erg variabel is.Cement XXVIII (1976) nr.1 88Overgangsconstructie van het 330 meternaar het 190 meter tunnelgedeelteJunction between the 330 meter to the190 meter tunnel partTunnelvak 3, dat 520 m lang is, is destijds gemaakt volgens het diepwandproc?d?. Er is eendeel van 330 m lengte, dat een bodem kreeg van onderwaterbeton (1 m dik) ?n trekpalen,terwijl op het onderwaterbeton een constructievloer van 0,40 m dikte werd aangebracht en eris een deel van 190 m lengte, waar de diepwanden tot 20 m -- NAP reiken, terwijl op die diepteeen monosollaag, dik 1 m, is aangebracht d.m.v. injectie (fig. 8). Deze laag ?n de diepwandensamen hebben een lekkage van 5 m3/uur, een zeer geringe hoeveelheid voor deze bouwwijze.De bouwputten in vakken 2 en 4, bestaande uit Belval damwanden, BZ 550, staalkwaliteit 50/60,lang 18 m en een injectielaag van een 1,50 m dik zandpakket, gevuld met een gelvormendevloeistof op basis van silicaten (monosol) op 21,50 m -- NAP, hebben een gemiddelde lekkagevan 4 ? 5 m3/uur/100rn tunnel. Het chloor-ionengehalte van het lekwater in dit gebied be-draagt 150 ? 200 mg/liter, wat minder is dan het chloor-ionengehalte in het slootwater van deHaarlemmermeerpolder, waar wel 300 mg/liter wordt gemeten. Lozing van dit lekwater op desloten werkt dus enigszins milieuverbeterend.Op het voorplein van de luchthaven is de toestand geheel anders. De daar toegepaste bron-bemaling t.b.v. de bouw van het luchthavenstation, heeft het dieper gelegen zeer zoute watervoor de duur van vele jaren hoog opgetrokken. Men pompte weliswaar dit zoute water opafstand weer de bodem in met retourbronnen, maar in het hele voorpleingebied is het grond-water verzilt tot 3000 ? 8000 mg chloor-ionen per liter. Dit water troffen wij aan in de bouw-putten van de tunnelvakken 6, 7 en 8.Er is hierboven reeds meegedeeld, dat de lekkage in de smalle bouwputten van de tunnel-vakken 2 en 4 betrekkelijk gering is.Sommeert men de oppervlakte van de injectielaag met de waterkerende vlakken van de dam-wanden, dan bedraagt daar de lekkage 1 liter per m2per uur. In vak 7 is de lekkage aanzienlijkmeer, nl. 12 ? 14 l/m2/h, met de ongelukkige omstandigheid, dat het chloor-ionengehalte nabijhet luchthavenstation ruim 30 maal zo hoog is" als bij de vakken 2 en 4. Hier moet wordenopgemerkt, dat de bouwput van vak 7 onder zeer moeilijke omstandigheden moest wordengemaakt. Er is nl. tijdens de aanleg van Schiphol-Centrum reeds een stukje spoortunnel - alsproefvak met diepwanden - gebouwd. Behalve als proefvak had dit stukje tunnel zin, omdathet een steunpunt van de afrit van de verhoogde voorrijweg van het luchthavenstation moestdragen.Ten tijde van de aanleg van Schiphol-Centrum werd bij NS nog aan een tweesporig stationgedacht, zodat ook het proefvak voor dubbelspoor werd gemaakt. Later besloot NS tot deaanleg van een driesporig station, wat tot verlegging van de as leidde. Vanwege de reedsspoedig noodzakelijk gebleken uitbreiding van het luchthavenstation, moest de verhoogdevoorrijweg mede worden verlengd, een nieuwe afrit gemaakt en de bestaande afrit gesloopt.Wat overbleef was een stukje tunnel van 15 m lengte, dat met geen mogelijkheid in het drie-sporig NS-station kon worden gepast. Dit moest dus eveneens worden gesloopt en welbinnen de bouwput van vak 7, die dan eerst droog moest zijn. De damwanden van deze bouw-put konden gemakkelijk om het proefvak heen worden geslagen, maar om de injectielaag terhoogte van onderkant damwand te kunnen maken, moest er dwars door het dek en door deconstructievloer - beide van gewapend beton - ?n door een onderwaterbetonvloer van 1 mdikte ?n tussen de trekpalen van het proefvak door worden ge?njecteerd. Eenvoudig verteld,maar geen eenvoudige operatie! Deze problemen hebben ongetwijfeld bijgedragen tot deverhoogde lekkage, ondanks de consci?ntieuze behandeling van de injectie door aannemeren toezichthebbers.Een andere zaak is, dat de Belval-damplanken ons niet altijd een genoegen hebben bereid: zijwillen wel uit het slot lopen, en waar dat niet het geval is, laten zij plaatselijk, ondanks hetknijpen van sloten en ondanks de verwerking van Beltan in de sloten, soms vrij veel waterdoor. Het is niet aardig om kritiek op papier te zetten, de heier heeft ook zijn invloed, maar dekritiek geldt ook onszelf, omdat wij de planken hebben gekozen. Om het even, of de plankennu worden ingetrild dan wel geheid, de moeilijkheden blijven dezelfde. Waar de damwand-sloten sterk lekken, wat soms onder de bouwputbodem het geval is, wordt er achter de dam-wand een bodeminjectie gepleegd, wat enig soelaas biedt.Ondanks alle inspanningen is het chloor-ionengehalte in vak 7 zo hoog gebleven, dat het lek-water niet zonder meer op de tochten en sloten van de polder kon worden geloosd. Deervaren bestekschrijver had daarom reeds in een persleiding van ? 3 km lengte voorzien, dieuitmondt in de Hoofdvaart, even ten zuiden van het gemaal De Lijnden. Door de intensievemenging van het lekwater met ander water in de Hoofdvaart werd het geheel weer aanvaard-baar.9. Redenen voor de huidige bouwmethodeBij de aanleg van vak 3 is gebleken, dat de diepwandmethode, zo goed gelukkend in debreccies van bij voorbeeld Milaan en Parijs, in de bodem van de Haarlemmermeerpolder niettot optimale resultaten leidde. Er is veel reparatiewerk aan de diepwanden nodig geweest omde lekkages te dichten en ook dat is niet voor 100% gelukt. De gebreken, die zich in vak 3aan de diepwanden manifesteerden, deden de wens herleven verder te gaan met een metho-de, die zoveel mogelijk inspectie tijdens de bouw mogelijk maakt; nl. bouwen in een opensleuf. De zijkanten van deze sleuf konden worden gevormd met stalen damwanden, die weerwerden verwijderd voor volgend gebruik (zie fig. 2).T.a.v. de bodem van de sleuf waren er twee mogelijkheden: een gewichtsvloer van onder-waterbeton, die tevens als gewichtselement tegen het opdrijven van de tunnel dienst kandoen of een waterkerende chemische injectielaag tussen de onderkanten van de damwandendie in verticaal evenwicht werd gehouden door het aanwezige zand dat nog resteerde, nadatCement XXVIII (1976) nr.1 99Volgorde van de werkzaamhedenBuilding phasesde bouwput tot ? 12 m -- NAP ontgraven zou zijn; een analogie derhalve met het 190 m langegedeelte van vak 3, nu echter bedoeld voor een tijdelijke toestand. Er is voor deze methodegekozen, zij het dan dat nog een derde mogelijkheid overwogen is, nl. het verwijderen van hetspanningswater, d.m.v. bronbemaling c.q. persleiding of retourbemaling. Deze mogelijkheid isafgewezen op grond van financi?le en milieutechnische overwegingen.In het programma van eisen was ook de waterkerende veenlaag op 10,50 ? 11 m --NAP vanbelang. Onder deze veenlaag bevindt zich water met een hoog chloor-ionengehalte. Ter voor-koming van de vermenging van zout en zoet water moest er weer een dichting tot standkomen tussen deze veenlaag en de tunnel waarvan de onderkant op 12 m -- NAP ligt.De conceptie voor de bouwmethode werd, kort samengevat: tunnelbouw in een open bouw-sleuf, die werd gevormd door tijdelijke stalen damwanden en een chemische injectielaag ophet niveau van onderkant damwanden; herstel van de waterkerende laag op ? 10,50 ? 11 m-- NAP. Waar de bouwsleuf smal is, t b.v. de tweesporige tunnel, bleek het economisch dedamwanden onderling te stempelen op ongeveer maaiveldhoogte; waar de bouwput breed is,nl. in het gebied van het ondergrondse station, worden stempels te zwaar en worden derhalvede damwanden aan de bovenzijde verankerd aan groutankers (zie fig. 3).10. De uitvoering van de tunnelvakken 1, 2,4 en 5Het werkterrein bestaat uit een van de drukste luchthavens van Europa. Daarom zijn er geenmogelijkheden voor een optimaal, ononderbroken bouwproces van de tunnel. Ter plaatse vande stationsvakken zijn er heel specifieke uitvoeringsproblemen, zodat hier kortheidshalvehoofdzakelijk volstaan wordt met het geven van een overzicht van de uitvoering van een aan-tal 'normale' tunnelvakken, zoals de vakken 1, 2, 4 en 5, die samen 2080 m tunnel vormen,verdeeld in moten van 20 m lengte. Slechts terloops zal er iets over de stationsvakken wordengezegd. Om in spoortermen te spreken, vormen de werkzaamheden een produktietrein (fig. 9).1. c?e voortrein: inbrengen van de damwanden en vervolgens van de injectie-elementen, inpom-pen van de injectievloeistof en installeren van de bemaling van de bouwput (fig. 9a, h en c).2. de bouwput: aanbrengen van gordingen en stempels, ontgraven van de grond, drainage aan-leggen, grindlaag aanbrengen (fig. 9d en e).3. de fundering: maken van de funderingspalen (fig.9f).4. het betonwerk: maken van de werkvloer, de vloer en de wanden met het dek (fig. 9h en g).5. de natrein: het herstellen van de waterkerende laag ter diepte van de veenlaag, aanaarden,stempels verwijderen, damwand trekken (fig. 9j en k).6. tunnelafwerking: voetpaden maken, spoorblokken lijmen, kabelgoten aanbrengen, verlich-tings- en krachtstroomkabels aanbrengen, definitieve verlichting maken. Thermische isolatieaanbrengen, pompinstallatie maken, perrons maken.Spoor leggen, elektrische bovenleiding monteren, seinwezen- en telecom-installatie maken.Cement XXVIII (1976) nr. 1 1010Injecteer-elementInjection elementDe volgorde van werkzaamheden aan de afwerking is willekeurig. Deze werkzaamheden ver-lopen planmatig en zijn zodanig verdeeld over de verschillende vakken, dat de diverse groe-pen elkaar nauwelijks hinderen.De afwerking van het station, zowel bovengronds als ondergronds, vormt een hoofdstuk apart.10.1 Inbrengen damplanken, bodeminjectie, installatie van de bemalingDe trein van de ruwbouw (zie de punten 1 t/m 5) beweegt zich met een constante snelheid van4,30 m per dag langs het trac?. Deze snelheid is bepaald aan de hand van een planning-systeem - de line of balance - waarin eigenlijk alle werkzaamheden op het kritieke pad liggen.De bouwput is verdeeld in compartimenten van 100 m lengte en 13,40 m breedte. De compar-timenten worden gevormd door tussenschermen, waarvan het bovenste gedeelte wordt afge-brand bij het passeren van het betonwerk. Aldus wordt in het begin het optreden van eencalamiteit door een onverwacht grote lekkage beperkt en wordt niet de gehele bouwtrein, die? 600 m lang is, getroffen. Voor de damwand wordt het type BZ 550 van Belval gebruikt. Dedamplanken zijn 18 m lang; in de sloten wordt een teer-vet-mengsel toegepast. De plankenzijn op de fabriek in de sloten geknepen; zij worden in de grond gebracht m.b.v. een Schenck-vibrator, type DR 40, die verbonden is aan een Hitachi-kraan type 180. Het vermogen van devibrator komt overeen met een slagkracht van 40 tf, die desgewenst kan worden opgevoerdtot 50 tf. Tijdens het intrillen wordt de (dubbele) plank geleid door een raam, dat aan de voetvan de stelling is gemonteerd. Het intrillen van een plank duurt 1 ? 2 minuten.De produktie wordt in hoofdzaak bepaald door het onder de stelling brengen van de planken.Per dag gaan er zonder tegenslag 30 planken de grond in.Door het bevestigen van een verbindingsstuk aan de vibrator, is het mogelijk zes injectie-lansen aan de vibrator te bevestigen, die alle zes tegelijk in de grond worden getrild. Eeninjectielans heeft een binnen- en een buitenhuis. Het injecteerelement bevindt zich onderin debuitenste buis (fig. 10). De bovenkant van dit element is afgeschuind en vindt steun tegen eenconisch uitgefreesde binnenkant van de buitenhuis. Aan het ondereind vindt het elementsteun aan een rubberring met cirkelvormige doorsnede. Een plaatje aan de onderkant vanhet injecteerelement voorkomt, samen met een waterkolom in de injectielans, het indringenvan grond in de injectielans. Het injecteerelement is aan een slang gekoppeld, die door debinnenbuis is gevoerd. Als het injecteerelement op de juiste diepte in de grond is gebrachtwordt het met behulp van een vijzel die op de kop van de binnenbuis drukt naar buiten geduwd,terwijl de buitenhuis vibrerend getrokken wordt. Het trekken van de injectielans geschiedt metbeperkte snelheid, zodat de grond de gelegenheid krijgt zich goed rond de achterblijvendeinjectielans te vleien. Dit is nodig om te voorkomen, dat later, tijdens het injecteren, de injec-tievloeistof langs de injectieslang omhoog geperst wordt. Nadat de injectielansen zijn getrok-ken, steken de injectieslangen boven het maaiveld uit; zij worden tegen verontreiniging vanhet inwendige dubbel geslagen en van een genummerde label voorzien. Deze nummering isnodig voor de uiteraard noodzakelijke nauwkeurige administratie, zonder welke het makenvan een injectielaag een farce wordt.De injecteerelementen staan in een driehoekig patroon; de afstanden tussen deze elementenis ongeveer 0,90 m. Genoteerd worden: de afwijkingen van de vastgestelde hoogteligging envan het vastgestelde stramien, de datum van injecteren, de pompdruk bij het begin van deinjectie en tijdens het verdere verloop tijdens het injecteren, de hoeveelheid vloeistof perelement. Verder wordt op elke 6 injecties een monster getrokken uit de injectievloeistof, teneinde de zgn. kiptijd te bepalen, d.w.z. het moment, waarop de injectievloeistof tot gel wordt.De injectievloeistof wordt gemaakt op basis van silicaten, waaraan vlak voor het injectereneen reactievloeistof, waarin natronloog en natrium-kalium-aluminaat, wordt toegevoegd. Doorvariatie in het mengsel kan men de reactiesnelheid regelen. In elk injectiepunt wordt 410 literinjectievloeistof (monosol) verwerkt. Aangezien per m2575 liter monosol in het bestek isge?ist zal, bij een aangenomen pori?ngehalte van 40%, een laag zand van gemiddeld 1,50 mworden ge?njecteerd.De maximum snelheid van injecteren is 10 l/min, zodat er per injectiepunt minimaal 41 minutennodig zijn. Aan de injectie-unit, waarin het gehele injectieproces wordt beheerd, zijn tegelijker-tijd 6 slangen verbonden. De maximale injectiedruk bedraagt ongeveer 10 atmosfeer.Beneden bij het injecteerelement aangekomen vindt de injectievloeistof een weg naar buitendoor 4 gaatjes van 5 mm diameter, waarover een rubber manchet zit, die tijdens het persennaar buiten wordt gedrukt, zoals dit bij een ventiel gebeurt. Tussen de plaats waar ge?njec-teerd wordt en de plaats waar lansen in de grond worden gebracht, moet een voldoend groteafstand aanwezig zijn; een overal geldige maat kan hiervoor niet worden gegeven. Bij een tekleine afstand kunnen t.p.v. de nieuw aangebrachte injecteerelementen monosol-transportenlangs de slangen omhoog plaatshebben, omdat daar de grond zich nog onvoldoende gestabi-liseerd heeft. Het oppersen van injectievloeistof tot op het maaiveld kan ??k gebeuren bij eente hoge druk, bijv. 15 ato, of een te hoge injectiesnelheid. Op sommige plaatsen op Schipholis de injectiesnelheid verlaagd tot 6 l/min.Men kan zich nog afvragen of de hoeveelheid vloeistof van 575 l/m2niet aan de hoge kant is.Het antwoord hierop is, dat in het 190-m-gedeelte van vak 3 een hoeveelheid vloeistof van300 l/m2voldoende is gebleken, maar dat een hoeveelheid van 360 l/m2in vak 8 zeer onvol-doende is gebleken: daar was een lekkage door damwanden ?n injectielaag van 200 m3/uur ineen bouwput van 30 X 45 m. 575 l/m2is voor de normale bouwsleuf van 13,40 m breedte aande rijke kant, maar er is waargenomen, dat de vloeistof de neiging heeft langs de damwandwat hoger opgeduwd te worden dan de gemiddelde maat van 1,50 m en dat is erg nuttig tegende vaak voorkomende lekkage door de damwandsloten heen. Injectievloeistof kost geld, maareen calamiteit onnoemelijk veel meer.Cement XXVIII (1976) nr. 1 1111Vibro-trekpaalVibro tension pile10.2 Verticale grondinjectiesVerticale injecties zijn o.m. gemaakt bij de aansluiting van vak 3 aan vak 4; dit was nodigomdat ten tijde van de bouw van vak 3 niet bekend was, dat vak 4 later volgens een geheelandere bouwmethode zou worden gemaakt.10.3 Opheffen van lekkages in de damwandVerticale injecties worden ook toegepast bij onregelmatigheden in de damwand. De toegepas-te methode hangt af van de aard, de plaats en de hevigheid van de lekkage. Een lekkend slotkan soms vanuit de bouwput d.m.v. breeuwen worden gedicht. Is er echter lekkage onder hetniveau van de bouwputbodem, dan is het vaak mogelijk met sleufpijpen achter de damwandeen bentoniet-injectie te plegen. Is de lekkage ernstiger, dan kan het nodig blijken de dam-wandsloten boven de bouwputbodem te dichten met opgelaste stalen platen. Onder de bouw-putbodem heeft in dat geval een bentoniet- of cementinjectie weinig zin, omdat de vloeistofonmiddellijk door de stroom wordt meegevoerd. In zo'n geval is een kleidam aan de binnen-kant nodig, ten einde het drukverschil van het water te verkleinen. In het ergste geval kanmen de stroomsnelheid tot nul reduceren door een compartiment (100 m lengte) onder waterte zetten. Dergelijke zeer ernstige calamiteiten die zich voordoen bij een uit het slot gelopendamplank vragen om meer dan ??n sleufpijpinjectie. Het slaan van ??n of meer damplankenachter de damwand, het verwijderen van de grond daartussen en het opvullen van de ruimte(die met water is gevuld) met D?mmer (een mengsel van cement, water en bentoniet) biedtdan soelaas. Dergelijke gevallen zijn voorgekomen, maar gelukkig slechts sporadisch.10.4 Bemaling van de bouwputIn de bouwput worden gaten 0 400 mm gemaakt met boorbuizen; hierin worden PVC-bron-buizen 0 250 mm geplaatst tot ruim 1 m boven onderkant damwand. In deze buizen wordenklokpompen met een diameter van 190 mm gehangen; rond de bronbuizen is filtergrind ge-stort. Langs de damwanden worden drainagebuizen van hard PVC, omwikkeld met cocos-vezels, in sleuven aangebracht, die worden aangesloten op pompputten en op de bronbuizen.De bouwputbodem wordt bedekt met een laag grind. Ook bij sterke lekkage, zoals in de tun-nelvakken 7 en 8 optrad, ontstaat aldus een droge bouwput.10.5 Gordingen en stempelsHet inbrengen van de damwanden en injectielansen alsmede het injecteren geschiedt van hetmaaiveld af. Hierboven werd reeds gesproken over de drainage en de bemaling van de bouw-put en over het teniet doen van lekkages. Deze werkzaamheden kunnen echter pas plaats-hebben, nadat de grond van de bouwput is ontgraven en dit is pas mogelijk nadat gordingenlangs de damwanden zijn aangebracht en de damwanden onderling zijn afgestempeld.De afmetingen van de gordingen en de daarbij mogelijke afstand van de stempels zijn zodaniggekozen, dat de machines voor het ontgraven van de grond en voor het maken van de vibro-palen telkens met gestreken giek onder de stempels door kunnen. De stempelkrachten zijn110 tf per stempel. De stempels hebben aan beide einden een verdeelplaat, terwijl ter plaatsedwarskrachtelementen in de gording zijn gemaakt. De stempels zijn aan de korte kant gehou-den; daarom wordt tussen gording en stempel een plastic zak aangebracht, waarin een beton-vulling met aluminiumcement de stempel passend maakt. Dit vulbeton is van een splijtwape-ning voorzien.10.6 FunderingspalenIn het 330 m lange gedeelte van tunnelvak 3, dat met diepwanden, onderwaterbetonvloer, con-structievloer en trekpalen werd gemaakt, hebben de trekpalen een schacht van 0,25 X 0,25 m,terwijl aan de voet een kruisvormig ankereind is gemaakt. Deze onderdelen zijn aan elkaar ?naan de vloer verbonden met een Dywidagstaaf ? 26 mm (f/g. 8). Deze trekpalen, die dieperreiken dan de onderkant van de diepwanden, zijn met behulp van twee R?ttelapparaten spui-tend in de grond gebracht. Vooral bij het terughalen van deze R?ttelapparaten is de grond ver-dicht; goed voor de palen, minder aardig voor de diepwanden, die tot 0,10 m zetting onder-vonden. Bij het ontwerp van tunnelvak 6, dat in een open bouwput werd gemaakt volgens destalen damwand/bodeminjectie-methode, bleek de grondslag op 12 m --NAP uitermate ge-schikt om op staal te funderen. In deze conceptie mochten de trekpalen geen neerwaartsgerichte belastingen opnemen, reden om deze palen op de kop van een 0,10 m dik neopreenkussen (cellenrubber) te voorzien (fig. 11).De constructie vond toepassing in de eerste vier moten van tunnelvak 6. Op de volgende tweemoten van hetzelfde tunnelvak moesten plaatselijk zeer hoge puntlasten van verhoogde voor-rijweg en parkeerplatform worden opgenomen, waartoe plaatselijk bundels drukpalen nodigwaren, terwijl in de omgeving daarvan weer trekpalen nodig waren.Toepassing van trekpalen met neopreen kussens zou de fundering in de berekening onover-zichtelijk hebben gemaakt: er zou nl. een vloerplaat zijn ontstaan die gedeeltelijk op staal engedeeltelijk op drukpalen zou rusten. Daarom werden hier palen toegepast, die alle vast ver-bonden werden aan de vloeren die, afhankelijk van de rekenuitkomsten, of trekpaal ?f druk-paal of trek/drukpaal bleken te zijn. De altijd op druk belaste palen werden met Torstaaigewapend; de trekpalen en de trek/drukpalen werden voorzien van een Dywidagstaaf, terwijlin deze palen de zachtstaalwapening achterwege bleef i.v.m. het betonstorten (fig. 12). Dezenoodzaak om een trek/drukpaalfundering te maken, bleek niet zo erg oneconomisch, zodatook in de overige tunnelvakken paalfunderingen zijn gemaakt, waarbij de gedachte aan funde-ren op staal is verlaten.Het gebruik van prefabpalen - ook van voorgespannen prefabpalen - is in de zandlagen vanCement XXVIII (1976) nr. 1 1212Voorgespannen druk-trekpaaiPrestressed pressure-tension pileSchiphol, die hoge weerstanden bieden, gevaarlijk. D?ze palen zouden tijdens het heienmogelijk aan scheurvorming onderhevig zijn. Daardoor en door het hoge chloor-ionengehaltevan het grondwater was de gedachte aan corrosie van het staal geen trouvaille. Vandaar datde keus op de Vibropaal viel. De Vibropaal is een in de grond gevormde paal, die ontstaatdoor het inheien van een stalen buis (hier met een schachtdoorsnede van 1460 cm2) die aande onderzijde is voorzien van een losse bodemplaat. Nadat de wapening, c.q. de Dywidagstaafmet zijn verankering, gesteld is, wordt de buis met beton gevuld en wordt de buis alternatiefheiend en trekkend teruggewonnen. Deze handelwijze geeft een gunstig geribbeld oppervlakaan de paal, waardoor deze een hoge wrijvingsweerstand in de grond krijgt; een bijkomendvoordeel t.o.v. een prefabpaal.Het ontwerp van een Vibrotrekpaal is onderworpen aan drie criteria:1. De Dywidagstaaf moet voldoen aan de veiligheidsfactor = 1,7.2. De schuifweerstand tussen paalschacht en grond moet voldoen aan = 2. Hierbij wordt alsvuistregel toegepast de eis dat 2 tmax 0,5% van de gemiddelde sondeerwaarde van degrond.3. De paal moet lang genoeg zijn om voldoende kluitgewicht te mobiliseren. De vorm van dekluit wordt bepaald door het raster waarin de palen zijn geplaatst en door de -waarde vande grond; aldus ontstaat een merkwaardig lichaam, dat beneden de vorm heeft van een afge-knotte kegel, boven van een parallellepipedum en een tussenvorm. T.a.v. het kluitgewichtwordt een = 1,5 ge?ist.Voor de trek/drukpalen komen hier nog enkele criteria bij, zoals de breukdruksterkte.Het beton is van de kwaliteit 22,5 volgens klasse II, waarbij onder de uitwendige belastingdoor vliegtuigen en treinen = 1,7 wordt aangehouden.Bij het bovendien incalculeren van de eis van de Luchthaven Schiphol, dat de grondwaterstandtot 9 m -- NAP moet kunnen worden verlaagd, wordt de veiligheidsfactor = 1,3 voor dedrukkracht aangehouden.Aldus rekenend, blijken er in de dwarsdoorsnede van de tweesporige tunnel 2 palen nodig, diein lengterichting op 2 m afstand staan, behoudens aan de einden, waar wegens excentrischevliegtuigbelasting de afstand verkleind is tot 1,70 m. Deze palen staan, wellicht in tegenstel-ling tot de verwachting, niet onder de wanden. Hieraan ligt een kluitbehoedende gedachte tengrondslag: bij het trekken van de damwand moet de grond rond de paal zo min mogelijk wor-den verstoord; enige afstand tussen paal en damwand werd daarom aantrekkelijk gevonden.Er zijn uiteraard trekproeven op enkele Vibropalen verricht. Wij komen hierop terug bij debeschrijving van een paar alternatieve palen.De bescherming van het Dywidagstaal heeft grote aandacht gekregen. De blanke staaf wordtin een extrudeermachine omhuld met een zachte hypalonlaag, die weer wordt beschermd dooreen polyethyleenlaag. De dichtheid van deze lagen wordt tijdens het fabricageproces onder-zocht d.m.v. afvonken. Aangezien de staaf nog moet worden gerekt bij het aanspannen vanpaal aan vloer, moet hij los in het beton zitten en dit wordt bereikt door tijdens de montage ophet werk, waar onder meer de verankeringen worden aangebracht, een polyethyleenslang meteen wanddikte van 3,5 mm om de staaf te schuiven en deze slang aan de onderkant van destaaf vast te klemmen. Aan het bovenste draadeind moet i.v.m. het spannen van de staaf deboven beschreven omhulling worden weggenomen, zodat daar via een injectieslang eenepoxybescherming wordt gecre?erd, waarna ook de verankering aan de kop met epoxyharswordt nabehandeld. De sparingen in de vloer, voor de verankeringen, worden met cement-zandmortel aangebrand en gevuld met beton 22,5. In de fase tussen het verwijderen van defabriekmatig vervaardigde bescherming t.p.v. de verankering en het injecteren met epoxyharsaan het boveneind van de staaf, wordt het bovenste draadeind beschermd met Shell Ensis 264.Cement XXVIII (1976) nr. 1 137-3De verschillende bekistingenThe various types of forrhwork10.7 BetonwerkOfschoon op een Betondag eigenlijk veel over beton zou moeten worden gesproken, zullenwe ons zeer matigen, omdat het betonwerk slechts ??n der facetten van de tunnelbouw is, wathierboven reeds is gebleken.Het beton is van de kwaliteit 22,5, klasse II en de wapening bestaat in hoofdzaak uit staalFeB 400 HK-NR. De kolommen in het ondergrondse deel van het NS-station zijn alle 0 0,49 men 0 0,46 m, zij hebben voor een deel een zeer zware wapening, die oploopt tot 8% van dedoorsnede. De kolommen die een hogere belasting te verduren hebben dan bereikt kan wor-den met de genoemde kolommen, vinden een rempla?ant in de vorm van stalen buiskolommenmet dikke wand en gevuld met beton.Worden de belastingen nog hoger, wat onder de verhoogde voorrijweg van de luchthaven hetgeval is, dan zijn pendelende smeedstalen kolommen met 0,10 m dikke kop- en voetplaat toe-gepast; het tunneldek is dan verdikt.De langswapening in de wanden is bepaald door de wens scheuren in het beton te voor-komen en de wapening is ??n der middelen. De langswapening van de wanden bedraagt on-geveer 0,5% van de doorsnede, maar tussen 0,50 m en 2,50 m uit de bovenkant van de vloergemeten is het percentage 0,9.De tunnelmoten zijn 20 m lang en het blijkt dat zij bij goede uitvoering vrij van scheuren kun-nen zijn. Aangezien het beton als zodanig ook goed dicht is, is aan de buitenzijde van wandenen dek volstaan met het aanbrengen van een conventioneel laagje steenkoolteerpek.In het thans onder meer in uitvoering zijnde tunnelstuk van 2080 m lengte worden 2 stel be-kistingen meer dan 50 maal gebruikt. Er worden hoge eisen gesteld aan de maatvastheid vande constructies en vooral aan die van de railgoten. Om deze redenen, de grote repetitie en demaatvastheid, zijn in dit gedeelte stalen bekistingen gebruikt, dit in tegenstelling tot hetstationsgedeelte (fig. 13). Voor het normale tweesporige tunnelgedeelt? zijn in de vloerbekis-ting te onderscheiden: de kist van de zijkanten, de kopkisten, de railgotenkist en de opstort-kisten voor de schuine aanzet van de wanden. De wanden- en dekbekisting bestaat uit buiten-schotten en een verrolbare binnenbekisting, waarvan de wanden in- en uitklapbaar zijn. Eenbuitenschot bestaat uit 4 panelen van 5 m breedte. Zij kunnen tussen de stempels van dedamwanden, die h.o.h. 6 m afstand hebben, met een kraan in- en uit de bouwput gebrachtworden. De binnenkist bestaat uit 4 segmenten van 5 m lengte, maar ook op de lengte-as iseen naad aangebracht, zodat deze bekisting tevens bij een in de breedte verlopende tunneldienst kan doen. Een dergelijk verbreden van de tunnel vindt bij voorbeeld plaats in vak 5,waar wissels tussen de twee sporen komen, alsmede een wissel voor aansluiting van hetderde spoor bij het station.Cement XXVIII (1976) nr. 1 1414Het koelsysteemCooling systemHet beton wordt gestort met giekpompen; de zetmaat voor de vloer en het dek is 4-6 cm envoor de wanden 6-8 cm. De gemiddelde stortsnelheid is 30 m3/uur. Een vloer bevat 220 m3enwanden en dek samen 310 m3beton. In het beton wordt een plastificeerder verwerkt.De bovenste laag van elk stort wordt 1 ? 1-J uur na het storten naverdicht. De bekisting wordtgelost als het beton 70% van de ge?iste sterkte heeft bereikt en als 5 etmalen zijn verstreken.Nabehandeling bestaat uit het afdekken met plastic folie en het vochtig houden van het beton.Voor de wintertijd zijn er overkappingen die boven de bouwsleuf worden geplaatst en ver-plaatst. Waterdichtheid van de voegen tussen de tunnelmoten wordt verkregen met rubber-bandstaalstroken, breed 0,35 cm.Hierboven is reeds gesproken over de wandwapening i.v.m. het verdelen van de krimpkrach-ten. In dit opzicht is ook de hoeveelheid en soort cement van belang, terwijl er bovendienkoeling van het beton in de wanden plaatsheeft; hierover gaat het volgende punt.10.8 Koeling van het betonKoeling van het beton begint bij het toepassen van cement met lage hydratatiewarmte en bijhet beperken van de hoeveelheid ervan. Het cementgehalte bij deze tunnelbouw bedraagt280 kg/m3; het tekort aan fijne korrels dat hierbij optreedt, wordt aangevuld met glaciaal zand.De soort cement is hoogovencement. Afvoer van de hydratatiewarmte vindt plaats d.m.v. koel-buizen in de wanden {fig. 14). Er is gestreefd naar een geleidelijke vermindering van de tem-peratuur van het verse beton in het dek naar de heersende temperatuur in het verharde betonvan de vloer; de temperatuursprong tussen de vloer en de wanden dient zo klein mogelijk tezijn. Uiteraard kwamen al deze wensen voort uit de hoofdbegeerte een scheurvrije tunnel temaken.Thermokoppels (ijzer-constantaan meters) nemen de temperaturen op van de buitenlucht, vanhet ingevoerde water, van het uitkomende water, van het beton in de vloer, onder de stort-naad en van het beton op verschillende hoogten in de wand. Alhoewel in beide wanden ge-koeld wordt, worden slechts in ??n van de wanden temperaturen opgenomen. Het sturen enregistreren gebeurt met een automaat, die is gebaseerd op een ontwerp van de Afd. Beton-bouw van NS en die is ontwikkeld in samenwerking met de aannemer en de Rotterdamsefirma Croon & Co. Met de apparatuur kan aan het begin van de procestijd een tijdsduur wor-den ingesteld, waarna de koeling automatisch begint. Een recorder tekent het temperatuur-verloop ter plaatse van de bovengenoemde meetpunten op. Het koelwater is leidingwater, datmet behulp van een koelaggregaat op de vooraf ingestelde temperatuur gebracht kan worden.Het debiet is eveneens instelbaar d.m.v. twee doorstroommeters en het bedraagt veelal 750 Iper uur, maar het kan worden aangepast aan de heersende buitentemperatuur. De normaledruk op het leidingwater is 3 ato; indien deze druk door enigerlei oorzaak lager wordt dan1,4 ato, treedt de pomp in werking, die de druk opvoert tot 4 ato. Stijgt de leidingwaterdrukweer boven 1,4 ato, dan wordt de pomp automatisch uitgeschakeld.Bij stijgende betontemperatuur blijft de koeling in werking, ook wanneer gedurende kortere oflangere tijd een dalende tendens is geregistreerd. Er is nl. tevoren een minimale koeltijd in-gesteld. Aan het eind van de geprogrammeerde minimum koeltijd zijn er twee mogelijkheden:de betontemperatuur stijgt nog, of hij daalt. Indien de temperatuur stijgt, schakelt de koelingzich weer in; als de temperatuur 1 ?C daalt, wordt de koeling automatisch tot stilstand ge-bracht. Indien er zich nu weer een temperatuurstijging van 1 ?C voordoet, schakelt de koelingzich weer in, enz. Het gehele proces eindigt 60 uren na de inwerkingstelling van de automaat.Cement XXVIII (1976) nr. 1 15Als de elektrische stroom uitvalt, zorgt een noodbatterij (NC-accu) voor een gelijkspanning,die via een ingebouwde transistoromvormer de nodige stroom voor de recorder levert. Dezenoodbatterij wordt op spanning gehouden door een druppellader. Ondanks het uitvallen vande elektrische stroom, blijft dus de recorder doorschrijven. Het nu verder niet gereguleerdekoelwater blijft circuleren door de druk van de waterleiding. Storingen in de automaat wordendoor signaallampen zichtbaar gemaakt.10.9 Herstel van de waterafsluitende veenlaag en trekken van damwandenVoor het herstel van de waterdichte laag wordt aan weerszijden van de tunnel tussen 10,50 en11,50 m --NAP een laag grind met korreldiameter 30-80 mm aangebracht. Deze beide grind-pakketten sluiten vooralsnog aan tegen de damwanden. De holle ruimte wordt gevuld met eenmengsel van 300 kg poederklei, 50 kg bentoniet op 1 m3water en 1 kg NaOH. Tijdens hettrekken van de damwand wordt door een injectielans ter hoogte van de onderkant van ditgrindpakket een cementhoudende bentonietspoeling aangebracht. Tijdens deze injectie magde plank slechts langzaam getrokken worden.De controle op het niet passeren van zoutwater door de dichtingslaag vindt plaats in peil-buizen, waaraan watermonsters worden ontleend. Voordat de damwand kan worden getrok-ken, heeft eerst de zandaanvulling aan weerszijden van de tunnel plaatsgehad, de stempelszijn verwijderd en vervolgens ook de gordingen en ten slotte is er ongeveer een meter grondop het tunneldek aangebracht, tenzij er een baan van de luchthaven over de tunnel heen ge-voerd moet worden. Het uittrillen van de damwanden gaat soms moeilijk en in die gevallenontstaan er vrij aanzienlijke bodemzettingen en dit verschijnsel kan plaatselijk weer kostenaan het herstel van wegen of platforms veroorzaken. De invloed op de bodemzetting door dediverse bewerkingen: inbrengen damwand, inbrengen injecteerlansen, heien van Vibrobuizenen uittrekken van damwand is nog niet op alle onderdelen vastgesteld. Er zijn metingen gaan-de om hierin meer inzicht te krijgen.10.10 GroutankersIn de tunnelvakken van het stationsgedeelte is de toepassing van stempels tussen de dam-wanden niet goed mogelijk, de onderlinge afstand van de damwanden is hier ruim 30 m. Daar-om zijn de damwanden hier aan de bovenzijde verankerd met behulp van groutankers. Deinbrenghoek is afwisselend 33,5? en 38,5? met de horizontaal. De staven bestaan uit Dywidag-staal 0 32 mm, kwaliteit 80/105 met opgewalste schroefdraad.De staven zijn in twee?n gedeeld die onderling zijn verbonden door een koppelmof, die op14,25 m -- NAP zit. Dit was nodig ingevolge een eis van de luchthaven, die alle ankers tot opde in dit gebied gebruikelijke heidiepte van palen, verwijderd wil hebben. Het onderste deelvan de D-staaf moet in de koppelmof worden gelijmd.Het groutlichaam (verankeringsgebied) is 5 m lang; de grout bestaat uit HA + leidingwater.Rond het bovenste deel van de D-staaf is een polyethyleenslang aangebracht, waarbij er isgezorgd dat er bij het inpersen van de grout geen grout in deze slang dringt. De ankers wor-den minimaal 7 dagen na het maken van het groutlichaam gespannen in trappen tot 18, 36, 45en 54 tf en vervolgens afgelaten tot 80% van de werkbelasting. Per 10 ankers wordt 1 exem-plaar, na het spannen als boven vermeld, ontlast tot nullast en vervolgens in twee trappenweer opgespannen tot 80% van de werkbelasting. De krachtwegdiagrammen worden hierbijgeregistreerd.De draadeinden aan de bovenzijde worden tegen corrosie beschermd; bovendien zijn alleankerplaten met een staaldraad geborgd, zulks nadat eenmaal na spanningscorrosie eenankerplaat de put in vloog. In tunnelvak 7 is het nodig gebleken op enkele plaatsen de anker-lichamen 6 m in plaats van 5 m te maken, nadat tijdens proefbelasting was gebleken, dat devereiste ankerkracht niet geleverd werd.11. Onderzoek naar trillingen in de bodemTen tijde dat tunnelvak 6 werd gebouwd, waren de kelders van de uitbreiding Noord van hetluchthavenstationsgebouw in aanbouw. De bouwputten lagen dicht bij elkaar. In tunnelvak 6moesten achtereenvolgens damplanken en injectie-elementen de bodem worden ingetrilden na ontgraving van de bouwput moesten Vibropalen worden geslagen. Uiteraard werd devraag opgeworpen of de in vak 6 geproduceerde trillingen schade aan het (verse) betonwerkvan het luchthavenstationsgebouw konden aanrichten. Daarom heeft de researchafdeling vanNS tijdens de genoemde drie fasen van het werk aan vak 6 zowel de amplituden als de ver-snellingen van de verticale en de horizontale trillingen gemeten.Tijdens het intrillen van de damwand is gemeten op 10, 15, 20 en 30 m afstand. Op 30 mafstand waren de verticale amplituden kleiner dan 8 micron, de horizontale kleiner dan 20micron en op 10 m afstand resp. 50 en 55 micron.De verticale en horizontale versnellingen waren maximaal 0,5 resp. 0,6 m/sec2[fig. 15). Bij hetaanbrengen van de injectie-elementen bleek, dat voor afstanden groter dan 10 m de amplitu-den niet groter zijn dan 50 micron. (Figuur 15 is onderdeel van een rapport waarin veel meermetingen worden beschreven, maar deze figuur geeft wel de maximum- en minimumwaardenweer).Bij het heien van de palen bleek op 25 m afstand de amplitude max. 23 micron te bedragen.De afstanden tussen de activiteiten in beide bouwputten varieerden van 30 tot 60 m. Er is geenschade veroorzaakt.Cement XXVIII (1976) nr. 1 1615Trillingen in de bodem door het aanbrengenvan de damwandVibrations in the subsoil during the placing ofthe sheet piling12 Gewapend-betonvloer in tunnelvak 3aTer herinnering zij vermeld, dat vak 3a is uitgevoerd zonder tunnelyioer. Het grondwaterwordt tegengehouden door een monosolinjectie ter diepte van onderkant diepwanden en doorhet bovenliggende zandpakket. Destijds was er nog geen direct op het beton bevestigd spooren het was de bedoeling een ballastbed op het zand aan te brengen.Na de bouw bleek, dat de injectielaag redelijk dicht was, maar in het zoute milieu vormdenzich met de chemicali?n telkens weer waterdichte laagjes, die de waterspanning in het zand-pakket deden oplopen. Zij konden wel met zoutzuur worden bestreden, maar dit had niet deliefde van de betonmensen. Doorbreken van deze laagjes tijdens de exploitatie van de lijnwas evenmin aantrekkelijk en men zou toch de waterspanning kwijt moeten raken, wilde mentreinen op het zandpakket laten rijden. De beste oplossing bleek een gewapende betonvloer,die aan de zijkanten is afgestempeld tegen het tunneldek m.b.v. gewapend-betonkolommen.De uitvoering van dit werk is niet eenvoudig, maar het voert te ver de problemen en de oplos-singen hier te bespreken.13. PlanningE?n van de bestedingsstukken was de 'line of balance', een planningsmethode voor repete-rend werk. Op de verticale as zijn de tunnelmoten en de tunnelvakken getekend. De horizon-tale as is verdeeld in jaren (fig. 16).Uit voorbeschouwingen is aan de hand van ervaringen de bouwsnelheid vastgesteld; in eersteinstantie was het betonwerk - de eigenlijke produktie - maatgevend. Vervolgens zijn in hori-zontale zin de tijden afgemeten die v??r en na het betonwerk moeten worden gedaan. Aldusontstaat als een parallelle bundel het tijdschema in hoofdonderdelen. De tussenliggendewerkzaamheden zijn niet met name genoemd. Zo is bijv. niet aangegeven dat er tussen hetinjecteren en palen maken gordingen en stempels moeten worden aangebracht, dat de grondmoet worden ontgraven en de drainering gemaakt. Bij een optimale inzet van equipment enmankracht worden op deze wijze eigenlijk alle werkzaamheden kritiek.Cement XXVIII (1976) nr. 1 1776Tijdschema's voor de vakken 1 t/m 5Time schedules for the tunnel parts 1 to 5De belangrijkste werkzaamheden van derden, voor zover maatgevend voor startpunten, zoalshet bouwrijp maken van terreinen door de luchthaven en het omleggen van Rijksweg 4 doorde Rijkswaterstaat t.b.v. vak 1 zijn mede ingetekend. Aan de hand van de line of balance kanmen ook de hoeveelheid benodigde damwand bepalen en men kan zien, wanneer deze vrij-komt voor een volgend tunneldeel. Naast de line of balance wordt het conventionele staaf-diagram gebruikt. In de hier weergegeven line of balance is er van uitgegaan dat het zuidelijkdeel van tunnelvak 5, dat naar vak 6 toe breder wordt in verband met de overgang van tweesporen naar drie sporen, min of meer traditioneel bekist zou moeten worden. Hierboven is almeegedeeld, dat de aannemer de rolbekisting deelbaar in de lengterichting heeft gemaakt.Hierdoor is het mogelijk, door tussenvoeging van schegstukken, ook hier de rolbekisting tegebruiken. Dit gaf tijdwinst voor vak 5 en aanleiding tot enkele andere wijzigingen in het tijd-schema. Het start- en het eindpunt bleven ongewijzigd, waardoor het tempo iets verlaagd konworden.14. Andere mogelijke bouwwijzenMen kan wel zeggen, dat veranderingen de technicus in het bloed zitten. Aan alle bouwme-thoden kunnen verbeteringen worden aangebracht: technisch, financieel of temporeel. Maarhet is niet all??n de lust tot verbeteren die hier heeft aangezet tot de bestudering van anderebouwmethoden. De Schiphollijn heeft in Amsterdam het Museumplein tot eindpunt. Er wordtthans gebouwd tot in de nabijheid van de RAI. Maar om het Museumplein te bereiken, zijn nogenkele kilometers tunnel in de Boerenwetering nodig. Een tunnel, omdat men in Amsterdamna uitvoering van dit stuk spoorlijn precies dezelfde toestand wenst als die thans bestaat.Bovenkant dek van deze tunnel zal een halve meter onder de bodem van de Boerenweteringkomen te liggen. Het water zal weer zachtkens kabbelen, de scheepjes zullen varen en er zalgeen boom gerooid zijn.Cement XXVlil (1976) nr. 1 1817Varianten voor de tunnel onder de Boeren-wetering in AmsterdamPossible solutions for the tunnel construc-tion under the canal Boeren/weteringin AmsterdamHet slaan van stalen damwanden, zoals op Schiphol gebeurt, maar dan te midden van eendichte bebouwing zou geen goed uitgangspunt voor een ontwerp zijn.a. Vandaar dat er een ontwerp is gemaakt met prefab-diepwandpanelen, die zacht zoevend ineen cement-bentonietvloeistof de grond in glijden en er is gedacht aan prefabpalen, die nietworden geheid (fig. 17d). De palen zullen in geboorde buizen worden geplaatst; daarna wordteen dergelijke buis weer getrokken en tegelijkertijd wordt grout in de holle ruimte geperst. Deaanhechting van deze grout, enerzijds aan de ruw gemaakte paal, anderzijds aan de grond,moet een paal opleveren die een 25 ton trekkracht moet kunnen opnemen. Of zo'n gedachtepraktisch realiseerbaar is, is dan de vraag en daarom zijn er proeven op dergelijke palengedaan, waarover wij in een volgende paragraaf zullen spreken.Deze palen moeten dus onder water, in de grond, worden voltooid. Na onderlinge afstempe-ling van de diepwandpanelen en de ontgraving van de bouwsleuf, wordt onderwaterbetongestort van ruim een meter dikte en deze vloer houdt, samen met de trekpalen, de waterdruktegen. Boven dit onderwaterbeton steken de (hier geribbelde) koppen van de palen uit. Erwordt aangenomen, dat de onderwaterbetonvloer enigszins zal lekken. Vandaar dat er eendrainagelaag, afgedekt met folie, op