C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u wcement 2005 2 29De autosnelweg gaat ter hoogtevan de kruising Maliskamp overeen lengte van 600 m over in eenverdiepte ligging. De onderdoor-gang van gewapend beton is ver-deeld in 25 moten, met een lengtevari?rend van 19 tot 25 m, waar-van achttien open (1 t.m. 9 en 17t.m. 25) en zeven gesloten (10 t.m.16). Boven het gesloten deelbevindt zich op maaiveldhoogteeen rotonde ten behoeve van hetlokale verkeer en de op- en afrit-ten naar de A59 (foto 2). Voor hetverkeer is tijdens de bouwperiodegekozen voor een omleiding(4-0 systeem) aan de zuidzijde,waardoor de onderdoorgang inzijn geheel kan worden gebouwden er aan de noordzijde ruimte isvoor het bouwterrein.In het aanbiedingsontwerp wasvoorzien het kunstwerk te bouwenin een bouwkuip met door grout-ankers verankerde damwanden,trekpalen en onderwaterbeton. Ditontwerp is geoptimaliseerd dooreen gedeelte van de toeritten alsgewichtsconstructie uit te voeren,op staal gefundeerd, en een ge-deelte van de bouwkuip te voor-zien van bemaling in plaats vanonderwaterbeton.De damwanden van de bouwkuipworden na gereedkomen van debetonnen bak getrokken.De ombouw van de aansluitingMaliskamp is gestart in september2003 en zal omstreeks september2005 zijn voltooid. Voorzien is degehele autosnelweg eind decem-ber 2005 op te leveren.G e o t e c h n i s c h e g e g e v e n sHet maaiveld ligt op circa NAP +5,50 m. De bovenste zandlaag totNAP - 4,00 m is losgepakt, daar-onder ligt matig tot vastgepaktzand, op wisselende dieptes door-sneden door relatief dunne klei-en leemlaagjes, in dikte vari?rendvan 0,50 tot 1,00 m. Beneden NAP- 15,00 m worden zand- en grind-lagen aangetroffen.Tijdens de aanbieding waren eralleen 60 sonderingen tot circaNAP - 20,00 m beschikbaar. Bij debepaling van het benodigde aan-vullende grondonderzoek is uitge-gaan van een fundering op staalonder de toeritten en op trek- endrukpalen onder de tunnel.Uitgevoerd zijn twee boringenmet een lengte van 10 respectieve-lijk 20 m voor bepaling van korrel-Onderdoorgang Maliskamp in A59Forse bouwkuip metonderwaterbetoning. H. van Ooijen en ing. P. Timmerman, Delta Marine Consultants bvDe ombouw van de oude N50, Rosmalen - Geffen, tot autosnelweg A59 is heteerste wegenbouwproject in Nederland dat in een Publiek-PrivateSamenwerking (PPS) tussen de overheid en het bedrijfsleven wordt gereali-seerd. Daarbij verzorgt de bouwcombinatie Poort van Den Bosch niet alleende bouw, doch ook de voorfinanciering en gedurende 15 jaar het onderhoud.Met de in het Trac?besluit opgenomen kunstwerken (fig. 1) worden alle gelijk-vloerse kruisingen omgebouwd naar ongelijkvloerse. Het verkeer dient hierbijte allen tijde over twee rijstroken te kunnen beschikken. In dit artikel wordtnader ingegaan op de onderdoorgang Maliskamp.2 |Nieuwe aansluitingMaliskamp, situatiejanuari 2005luchtfoto's: Aeroview - DickSellenraad1 |Situatie ombouw N59 inA59C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u wcement 2005 230verdeling, volumegewichten enwatergehalte, alsmede voor sa-mendrukkingsproeven op klei-/leemmonsters voor bepaling vande parameters voor de zettingsbe-rekening.De gemiddelde grondwaterstandbedraagt NAP + 3,81 m, de hoog-ste NAP + 4,24 m en de laagsteNAP + 2,70 m.Aan de hand van deze gegevens iseen geotechnisch lengteprofielsamengesteld op basis waarvaneen indeling is gemaakt in geo-technische deelgebieden. Per deel-gebied is een representatiefgrondprofiel met de bijbehorendegrondparameters opgesteld.De geotechnische parameters zijnbepaald aan de hand van NEN6740, tabellen 1, 2 en 3.F u n d e r i n g o p s t a a lOp basis van de geotechnischegegevens is de grens bepaald totwaar de betonnen bak op staal kanworden gefundeerd. De construc-tie is hierbij gecontroleerd opopdrijven, optredende zettingenen zettingsverschillen tussen defundering op staal en die op pa-len. Daarbij is het gewicht van debetonnen bak gevarieerd door hettoepassen van dikkere vloerenen/of door grond belaste oren aande zijkant van de bak. Een opti-mum is gevonden bij ongeveer50 m vanaf het begin van beideinritten. Het overige deel van deonderdoorgang is gefundeerd oppalen.De toetsing van de draagkracht ende berekening van de zettingen isuitgevoerd conform NEN 6744.De te trekken damwand van debouwkuip wordt op een dusdanigeafstand van de fundering ge-plaatst, dat deze nauwelijksinvloed heeft op de draagkracht.P a a l f u n d e r i n gHet grootste deel van de paalfun-dering bestaat uit prefab voorge-spannen palen 400 x 400 mm2en450 x 450 mm2, beton B 55, meteen minimale voorspanning van5,5 N/mm2op basis van heianaly-ses, en een gemiddelde lengte van13,5 m. De kopwapening varieertvan 8?16 tot 8?25, afhankelijk vande locatie onder de betonconstruc-tie. Onder de waterkelder ter plaat-se van moot 14 zijn vibro-combipa-len toegepast (? 610 met prefabpaal 350 x 350 mm2) in verbandmet de grote trekkrachten in debouwfase en de heibaarheid.Het dimensioneren van de drukpa-len (gebruiksfase) en de bepalingvan de paalkopzakkingen is geba-seerd op NEN 6743, rekening hou-dend met het trekken van de dam-wanden van de bouwkuip.Maatgevend voor de palen in debouwkuip met onderwaterbetonzijn de trekbelastingen in de bouw-fase. De trekcapaciteiten van depalen zijn bepaald met behulp vaneen spreadsheet volgens CUR-rap-port 2001-4, rekening houdendmet reductie van de conuswaardenten gevolge van ontgraving van debouwput. Ook in de gebruiksfaseis er sprake van trek in de palen,waarbij rekening is gehouden methet trekken van de damwanden.B o u w k u i pDe bouwkuip is verdeeld in achtcompartimenten en bestaat uitdamwanden (AZ18 t.m. AZ48),bovenin verankerd met groutan-kers en gestempeld door onderwa-terbeton (fig. 3). Door de breedte4 |De bouwkuip met com-partimenteringschermen3 |Dwarsdoorsnede bouw-kuip32 monderwaterbetonN.A.P.m.v.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u wcement 2005 2 31van de bouwkuip (ongeveer 32 m)was een stempeling door middelvan een staalconstructie boveninniet economisch.Ter plaatse van de waterkelder isvanwege de grote diepte wel eentijdelijk stempelraam met gordin-gen en buisprofielen aangebracht.De damwandberekening is uitge-voerd met het programma?Bouwput? van DMC/BAM Civiel.Dit programma dimensioneert dedamwand op basis van een veren-model volgens de berekeningsme-thode van CUR-rapport 166.Hiermee worden het meest econo-mische profiel, de inheidiepte enhet planktype inclusief veranke-ring bepaald.De onderwaterbetonvloer mettrekpalen is berekend en getoetstconform CUR-rapport 77.Uitgangspunt was een vloerdiktevan 1,0 m, waarbij het palenstra-mien werd gevarieerd. Hiervoor iseen spreadsheet gemaakt, waar-mee zowel de krachtsverdeling isbepaald als de betonvloer isgetoetst. Een onderdeel daarvan iseen berekening met een modelvan een verend ondersteunde lig-ger, waarbij de volgende uitgangs-punten zijn gehanteerd:? onderscheid in rand- en mid-denpalen (veerstijfheid endraagvermogen);? verschil van de veerwaardentussen de damwand en depalen:combinatie A: damwand hoog -palen gemiddeld;combinatie B: damwand gemid-deld - palen laag;factor `gemiddeld' ten opzichtevan `hoog' of `laag' is 2;? op de damwanden worden geenvoorzieningen aangebracht voorde krachtsoverdracht. Gerekendwordt met een minimum-opleg-reactie gebaseerd op 30% vande stempelbelasting en eenmaximum-oplegreactie geba-seerd op het trekdraagvermogenvan de damwand.Voor het onderwaterbeton bleekcombinatie A (hoge veerstijfheiddamwand en gemiddelde veerstijf-heid palen) en een maximaleoplegreactie van de damwandmaatgevend, voor de trekpalencombinatie B met een minimaleoplegreactie. Voor deze bouwkuipwas voor de toetsing van hetonderwaterbeton de krachtsverde-ling in de uiterste grenstoestandin de korte richting altijd maatge-vend.In de spreadsheet wordt tevensde verbinding tussen het onder-waterbeton en de trekpalen ge-toetst. De trekpalen zijn voorzienvan tweezijdige uitwendige rib-bels.B e m a l i n gVoor het toepassen van een bouw-kuip zonder onderwaterbeton isbemaling nodig. Met een geohy-drologisch model is de bemalinggedimensioneerd, waaruit het teonttrekken debiet en de verlagingvan de grondwaterstand in deomgeving waren te bepalen.Op basis van dit model, de risico'svoor de uitvoering en vergelijkingvan de kosten van de bemaling ende mogelijke besparing, is beslo-ten de toerit aan de oostzijde tevoorzien van onderwaterbeton.Aangezien de eerste 50 m op staalwordt gefundeerd, wordt over ditdeel onderwaterbeton alsgewichtsvloer toegepast.Aan de westzijde kon door de aan-wezigheid van een slecht doorla-tende klei-/leemlaag een bemalingworden toegepast, aangebrachtbinnen de bouwkuip en boven deafsluitende laag. Omdat er ondui-delijkheid was over de lokale aan-wezigheid van de slecht doorlaten-de laag, is een deel van de kuipvoorzien van compartimentering-schermen waarbinnen optioneelnog een onderwaterbetonvloerkon worden toegepast (foto 4). Nahet aanbrengen van de damwan-den en v??r ontgraving van ditdeel is hier een pompproef uitge-voerd, waaruit bleek dat ook ditdeel voldoende afsluitend was.B e t o n c o n s t r u c t i eDe open toeritten bestaan uit eengewapend-betonvloer met eenminimale dikte van 800 mm. Debuitenwanden hebben een dikte32550050012004400300300800153511355001135var.800var.450450500 1330029000800 133003005003600 3600 3600 1300300 4501250 3600 3600 36004400pvc afvoerbuisonderwaterbetonN.A.P. N.A.P.1 : 21 : 2vluchtstrookrijstrookrijstrook2.5% 2.5%5 |Dwarsdoorsnede opentoeritten, moten 9 en 17C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u wcement 2005 232van 500 mm, onderin 800 mm(fig. 5). De rijbanen zijn geschei-den door een 1,20 m hoge voer-tuigkering van 800 mm dikte.Het gesloten deel bestaat uit eengewapend-betonvloer met eenminimale dikte van 1000 mm. Debuitenwanden zijn 1000 mm dik,de tussenwand 800 mm en hetdek 900 mm. Vanwege de over-gang van licht naar donker is terplaatse van de twee buitenstegesloten moten (10 en 16) eendriehoekige sparing met randbal-ken aangebracht. Voor daglicht-toetreding is ter plaatse van demiddelste moot (13) een rondesparing voorzien met een diame-ter van 15 m met rondom eenrandbalk van 1 m breedte en eenhoogte boven het dek van 2,5 m(foto 6, fig. 7). Rondom deze spa-ring wordt de rotonde aangelegd.Vooral deze moten waren quaontwerp en uitvoering een uitda-ging.Ter plaatse van de daksparingenis de tussenwand vervangen dooreen voertuigkering.De rijbanen van de onderdoor-gang liggen onder een verkantingvan 2,5%.De gehele constructie is uitgevoerdin ter plaatse gestort beton B 35,milieuklasse 3. Het ontwerp ismede gebaseerd op de ROBK(Richtlijnen Ontwerp BetonnenKunstwerken) versie 5, waarinnaast de bekende VOSB-belastin-gen een verkeersbelasting is gede-finieerd, afgeleid van de verkeers-belasting uit de Eurocode. Omdatvan tevoren niet is aan te gevenwelk belastingsgeval per te toetsengrenstoestand maatgevend is, vol-gens de VOSB of volgens deROBK, is het aantal belastingsge-vallen en -combinaties verdubbeld.Dit heeft duidelijk tot extra reken-werk geleid, vooral ook door de,toen nog, onbekendheid met dezeverkeersbelasting.Op basis van de resultaten kan welworden gesteld dat de ROBK-belas-ting over het algemeen maatge-vend is voor de hoeveelheid wape-ning. Dit geldt ook voor de viaduc-ten over de A59, bestaande uit pre-fab kokerliggers, waarbij de pons-belasting tot een verzwaring van debovenflens van de koker heeftgeleid. Dit is weer van invloed opde ondersteuningen en fundering.Volgens de ROBK moet ook reke-ning worden gehouden met hetbelastingsgeval aardbeving, datechter niet maatgevend was.Voor het bepalen van de krachts-verdeling in de constructie isgebruikgemaakt van de lineaireelasticiteitstheorie.Voor het ontwerp van de motenmet de sparingen in de dekken isde constructie drie-dimensionaalingevoerd in een eindige-elemen-tenprogramma (ESA-Prima Win).Het model (fig. 8) wordt opge-bouwd uit op elkaar aansluitendeplaten, waarbij de randbalk rond-om het dak wordt ingevoerd alseen verstijvingsbalk. Uit datmodel volgt voor de randbalk debenodigde buigwapening in langs-richting, de dwarskracht in tweerichtingen, maar ook de wringingen de ophangwapening. Voor debuigwapening in dwarsrichting isvolstaan met een handberekening.In eerste instantie was er nog een6 |Daglichtsparingen in hettunneldek7 |Dwarsdoorsnede moot13 met ronde sparing12951535120025121335100015010005128900900479313351000 5001000 13300 800 13300 100029400pvc afvoerbuizen1.5% 1.5%N.A.P.gestabil.zand(diepste punt)uitvullaagonderwaterbetong.h.g.w.s. +3.800N.A.P.2.5% 2.5%C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u wcement 2005 2 33tweede model gemaakt waarin derandbalk als cilindervormigeschijf was ingevoerd. De randbalkkan namelijk ook als een wandworden beschouwd. Bij de analysevan de (normaal-)krachten in deschijf bleek dat de modellering alsrandbalk ongeveer gelijke resulta-ten oplevert.De randbalken zijn scharnierendaan het dak geschematiseerd omde wringing (compatibiliteitswrin-ging, die niet nodig is voor hetevenwicht) in de randbalk te verla-gen. Hierdoor nemen de snede-krachten in het dek wel toe.De palen zijn als lineaire vereningevoerd met horizontale en ver-ticale veerstijfheden en rotatiestijf-heden.Zoals te verwachten was, is dehoeveelheid wapening in de rand-balken vrij fors, ongeveer 195kg/m3. De langswapening is inverschillende lagen aangebracht,met een minimale tussenruimtevan 50 mm (fig. 9). Omdat desparingen rond zijn, moet langs-wapening gebogen worden aan-gebracht. In ??n laag heeft elkewapeningsstaaf een eigen straalen dit vraagt enige nauwkeurig-heid om voldoende ruimte tussende staven te houden voor hetbetonstorten. Tevens is de locatievan de lassen van belang.Ook de verbinding van het deken de randbalk geeft een concen-tratie van wapening, met namedoordat de wapening van derandbalk, beugels, ophangwape-ning en langswapening, niethaaks op de dekwapening ligt.Hierdoor ontstaat een aantallagen, maximaal vijf, die elkaaroverlappen.In overleg met de uitvoering is invloeren en dekken een minimalestaafafstand van 150 mm aange-houden. Dit heeft plaatselijkgeleid tot een derde en vierde laagwapening, maar kwam de uitvoer-baarheid ten goede. Tevens washet een voordeel dat de dwars-krachtwapening in vloeren endekken om de derde laag kon wor-den gelegd. Daarbij kwam weerals voordeel dat de derde laagtezamen met de beugels kon wor-den geprefabriceerd en direct konworden neergelegd. Het toepassenvan een derde en/of vierde laagleverde iets meer wapening op(minder dan 5%) maar leverde incombinatie met de toepassing vangeprefabriceerde wapening op rol-matten (tot rond 25 mm) voldoen-de uitvoeringstechnische voorde-len op.Al met al is er voor dit kunstwerk26 000 m3constructiebeton (excl.onderwaterbeton) en 3 000 tonstaal inclusief hulpstaal verwerkt. Projectgegevensopdrachtgever:Provincie Noord-Brabantontwerp:Multiconsult i.s.m. Delta Marine Con-sultantsaannemer:Combinatie Poort van Den Bosch:BAM, Boskalis, Fluorbouwsom: 218 miljoen534VAR.1150900var.1000VAR.32032024002400750buitenmaatbuitenmaatb.k. dakbuitenmaat1200300?20-150?20-150?20-150?25-150hrsp. ?16-150?16-1508?20hrsp. ?20-300hrsp. ?25-150?25-1501+4?125?25-1501?20hrsp. ?20-300hrsp. ?25-150?25-150?25-1505x8?322x2 hrsp. ?16-300dekking 100 mm8 |3D-model moten 10 en169 |Wapening dek en rand-balk ter plaatse vanronde sparing in moot 13