? tunnelbouw ? uitvoeringstechniek?ir.R.Cosyn, eerste ingenieur afdelingschef NMBSir.E.Hemerijckx, afdelingshoofd Centrale Studiedienst De Lijnir.F. de Schutter, projectco?rdinator Centrale Studiedienst De L?nTer bevordering van hehpoorvervoer naar de luchthaventerminal te Zaventem enals ge-volg van de uitbreiding van de luchthaven wordt de spoorverbindingtussen de bestaandespoorlijn Brussel- Leuven en de luchthaventerminal vernieuwd en ingekort. Tevens wordteen nieuw ondergronds station gebouwd.NIEUWE SPOORVERBINDINGNAARLUCHTHAVENZAVENTEMCD Situatie22Het totale NMBS-project voor Zaventem,waarvoor de Centrale Studiedienst van deVlaamse vervoermaatschapp? De L?n hetprojectmanagement verzorgt, omvat debouw van een spoorwegstation en de bouwvan een tunnel met een lengte van circa 1km onder de luchthaven, die het nieuwe sta-tion met de bestaande spoorl?n Brussel -Leuven verbindt (fig. 1).Om een korte (voetgangers-)weg te realise-ren tussen het treinperron en de check-inbalies of de exit van de luchthaven, is hetnieuwe station tegen de voorgevel van hetluchthavengebouw geprojecteerd, onder deopritten van het wegverkeer. Het station ligtdan ook vr? diep (19 m ondermaaiveld) enligt ingeklemd tussen het bestaande en hetnieuwe luchthavengebouw aan de ene z?deen deparkeergarage en het hotel aan de an-dere z?de. Dit bepaalde sterk de wijze vanuitvoering, gedeeltel?k ondergronds.De aansluiting van het station aan de be-staande aftakking van de lijn Brussel - Leu-ven vereist de bouw van een tunnel onderhet vliegveld. Ook hier wordt de uitvoeringbepaald door de eis van minimale hindervoor het luchtverkeer, wat op bepaaldeplaatsen eveneens ondergrondse werkme-thoden noodzakelijk maakte.De raming voor de totale werken (ruwbouw,afwerking, installaties) bedraagt circa BeF 3miljard (excl. BTW).B?het bestuderen van de methoden van uit-voering is gestreefd naar een zo econo-misch mogel?ke, technisch verantwoordeuitvoering. Enkele technische aspecten vandeze uitvoeringsmethoden zullen wordenbesproken.ProjectmanagementDe NMBS heeftvoorde bouw van hetstationen de tunnel onder hetvliegveld de CentraleStudiedienst van De L?n aangewezen voorhet projectmanagement.De Centrale Studiedienst De L?n heeft eenzeer ruime ervaring met het ontwerpen, desupervisie en de controle van ruwbouw, af-werking en elektromechanische uitrustingvan ondergrondse infrastructuren, in hetb?-zonder b? de pr?metro te Antwerpen.Dest?ds werden verschillende imposanteondergrondse technieken bestudeerd enuitgevoerd, onder meer de schildmethode,persen van buizen, bevriezen en injecteren.CEMENT1996/9SPOORWEGSTATIONOntwerpHet station heeft drie ondergrondse niveaus(fig. 2) en omvat twee trappenhuizen, res"pectievelijk ter plaatse van de in- en uitgangvan het nieuwe en van het oude luchthaven-gebouw.Op het onderste niveau liggen drie sporenmet bijhorende perrons met een lengte vancirca 385 m en een breedte van circa 4 m.Het daarbovengelegen niveau (bij de bouwvan het nieuweluchthavengebouw leve-ringsniveau genoemd) is de verbinding tus-sen de perrons en het luchthavengebouw enistevens bestemd voor detechnische instal-laties van het station.Het niveau direct onder de straatoppervlak-te (busniveau genoemd) dient eveneens viatrapzalenvoor de doorstromingvan de trein-reizigers vanaf het perron naar deluchtha-ven en naar de NMBS-loketten. Tevens zijnhier de diensten gevestigd die betrokken zijnbij .de exploitatie van het station zoals baga-gebehandeling, telefooncellen, was- enkleedruimten, sanitair, magazijn e.d.? Dwarsdoorsnede over het nieuwe station, naast het luchthavengebouw en onder deaan- en afvoerwegenE?n trappenhuis ligt het dichtst bij het nieu-weluchthavengebouw, waar in de toekomstalle reizigers in principe de luchthaven moe-ten verlaten en waar de internationale reizi-ger onderhevig blijft aan douanecontrole.Het andere trappenhuis is voorzien ter hoog-te van het huidige station, dat momenteelreeds rechtstreeks met hetluchthavenge-bouw is verbonden.Vanaf het nieuwe station blijft deze verbin-ding behouden.Beide trappenhuizen staan met elkaar inverbinding, zowel via het perronniveau, viahet busniveau als via de aankomsthal vanhet luchthavengebouw.Bij het ontwerp werd er rekening mee gehou-den dat het station in drie delen zou wordenuitgevoerd.Uitvoering deel 1Dit deel met een lengte van circa 145 m om-vat het trappenhuis ter plaatse van denieuwbouwvan de luchthaven en werd gelijk-tijdig hiermee uitgevoerd.Door de ligging kon dit gedeelte op vrij klas-sieke wijze worden gebouwd. De buitenwan-den werden uitgevoerd als slibwanden en dedakplaatwerd op de grondslag gestort. Ver-volgens werd onder de dakplaat van bovennaar beneden degrond weggegraven (stros-suitgraving) met het respectievelijk beton-neren van tussenplaat en bodemplaat.CEMENT1996/9Uitvoering deel 2Dit deel met een lengte van circa 110 m be-vindt zich voor een deel ter plaatse van hetbestaande kopstation tegen het oude lucht-havengebouw. Het omvat tevens de bouwvanhettrappenhuis ter plaatse van de in- enuitgang van het oude luchthavengebouw.Bij het bepalen van de uitvoeringsmethodediende rekening te worden gehouden metde complexe ligging, namelijktussen de par-keergarage en het luchthavengebouw enmet de aanwezigheid van de esplanade(vertrekniveau), die hoogtebeperkingen op-legde. Tevens moest het bestaande stationworden gekruistzonderonderbrekingvan deexploitatie.In eerste instantie werd gedachtaan een vol-ledige afbraak van het te kruisen gedeeltevan het bestaande station. Gezien de aan-wezigheid van de vele nutsleidingen terplaatse, onontbeerlijk voor de exploitatievan de luchthaven, bleek deze oplossing zo-wel technisch als qua kostprijs niet haalbaar.Daarop werd het ontwerp zodanig gewijzigd,dat de leidingen, het dak en de kolommenvan het bestaande station onaangetast bIe-ven.De kolommen en het dak (op aankomstni-veau) worden opgevangen door de eronderliggende nieuwe tussenplaat op busniveau,doch dienden tijdelijk te worden opgevangendoor VHP-groutpalen.De uitvoeringsfasen en -methoden kunnenvoor dit deel als volgt worden samengevat(de cijfers verwijzen naar figuur 3):? uitvoeren van wanden in beschoeide sleu-ven (toelichting hierna) voor het gedeeltenaast het bestaande station vanaf aan-komstniveau, met inbegrip van het opvan-gen van de kolommen van de esplanade(vertrekniveau) met vijzels op een staal"constructie. Deze staalconstructie steun-de op vooraf uitgevoerde wanden in be-schoeide sleuven met beperkte lengte;? uitvoeren van de dakplaatvoor hetgedeel-te naast het bestaande station, opde aan"wezige grondslag, aansluitend tegen hette behouden gedeelte van het bestaandestation;? opvangen van de funderingszolen van dekolommen in het bestaande station met. VHP-groutpalen (1) (toelichting hierna),waarna vanuit het station dewanden in be-schoeide sleuven kunnen worden ge-maakt (2);? uitgraven onder de dakplaat van het ge-deelte naast het bestaande station tottussenplaat op busniveau (+ 41,20 m);? uitvoering van de tussenplaat op busni"veau met verankering van de funderings-zolen van de kolommen van het bestaan-de station in deze plaat (3);23? tunnelbouw ? uitvoeringstechniek?? Aanleg nieuwe station ter plaatse van kruising met bestaande stationPARK=I=N?~tt=~~~?~~~~~~====iEJFT=ER=M=I=N=A=L_ 11 NIVEAU AANKOMSTUitvoering deel 3Dit deel met een lengte van circa 130 mwordt tezamen met de tunnel onder deluchthaven uitgevoerd en wordt enkel opspoorniveau uitgebouwd.Vanuit een bouwput gelegen op de grenslandside-airside wordt een stalen langsbuismet grote diameter (02960 mm, uitw.) overeen lengte van 200 m in de richting van hetop dat ogenblik reeds uitgevoerde stations-deel 2 geperst (foto's 4 en 5).Deze buis fungeert als werkruimte van waar-uit betonnen dwarsbuizen met kleinere dia-meter (0 2100 mm, uitw.) worden geperst,die uiteindelijk, na wapenen en betonnerenhet dak zullen vormen.De langsbuiswordt geperstvolgens hetCBC-buisdoorperssysteem van Smet-Tunnellingte Dessel (foto 6).Bij het onderhavige werk is het volgende ge~bleken:? Afmetingen van de groutpalenDe beoogde diameter van 900 mm werdniet op alle plaatsen bereikt en bedroeg insommige gevallen slechts 700 mmo Deoorzaak hiervan kon niet worden vastge-steld, doch kan hetgevolgzijn van een min-dergoed gekozen verhouding van injectie-druk, debiet en optreksnelheid.? Druksterkte groutBij de berekening was uitgegaan van eengemiddelde druksterkte van 8 N/mm2; bijde beproeving van uit de palen geboordekernen werden druksterkten tussen 18 en30 N/mm2 bereikt, wat voor het draagver-mogen een ruime compensatie beteken-de van de kleinere diameter.? Aansluiting groutpalen - funderingszoolOm de aansluiting van de groutpalen aande funderingszool te kunnen controleren,is bij het uitgraven onder de funderingszo-len in eerste instantie in beperkte zonesgewerkt. De aansluiting bleek nagenoegperfect.? ZettingenZowel tijdens de uitvoering van de groutingals tijdens het ondergraven van de funde-ringszolen werden aan de te ondervangenkolommen geen zettingen waargenomen.met de grout. Het resultaat is een homoge~ne emulsie bestaande uit water, cementen grond, die na verharding een aaneen-gekitte kolom vormt;? bij het einde van de injectie wordt over debovenste 4 meen wapeningsstaaf 0 40mm aangebrachtom de kolom in de funde-ringspiaat te 'verankeren'.gen de grond aansluiten, hetgeen aanlei-ding zou kunnen zijn voor zettingen, wordtachter de w.and geYnjecteerd.Door in de beschoeide sleuf bekistingen teplaatsen kunnen kolommen worden ge-maakt.Ondervangen kolommen met VHP-groutingDe VHP-groutingtechniek bestaat in grote lij-nen uit de volgende stappen:? voorafgaand aan de eigenl?ke groutingwordt de bovenzijde van de funderingszoolvrijgemaakt en worden gaten met een mi-nimalediameter van 150 mm door deplaat geboord;? met behulp van een mini-boormachinewordt een stalen boorbuis op de gewenstediepte gebracht door middel van eenspoelboring met water ofmet een verdun-de cementspecie. De boorbuis is voorzienvan een boorkroon, waarmee door zand,leem en steen kan worden geboord;? een water-cementmengsel (grout ge-"noemd) wordt onder zeer hoge druk (VeryHigh Pressure) door drie boven de boor-kroon gelegen injectieopeningen, meteendiameter tussen 1,8 en 4 mm, ondervoortdurend ronddraaien van de boorbuisgeYnjecteerd;? de boorbuis wordt opgetrokken met eensnelheid van 8 s/40 mm en maakt 1 ? 2ro-taties per 40 mm stijging. De uitstroom-energie van de injectiespecie is zo hoog,dat de grondstructuur ter plaatse wordtvernietigd en de grond wordt vermengdNIEUW TREINsTAnONGROUTKOLOMMEN 91 a,90m/ //":""iI - - - -. --f--! g1'U._--I-. NSP~.I.: JIr-'+--~-_.-' -L-. -- IlI 1 .perron - Llangsbuis -gewapend betonwand d=1,00m bouwput26 CEMENT1996/9beton. Als wapening kan zowel zachtstaaI-wapening als voorspanning worden toege-past.Op het werk te Zaventem bestaan de gewa-pend-betonnen dwarsbuizen uit stukkenvan 1 m {foto 9). In totaal worden 91 dwars-buizen geperst (foto 10). De buizen wordengewapend met zachtstaalwapening en ron-de beugels (foto 11). De lengte van de 41meest zuidelijk gelegen buizen varieert van12 m tot 21,70 m, de overige buizen tot te-gen het bestaande station zijn 24,5 mlang(fig. 12).Na het persen van de dwarsbuizen wordenvanuit de tweede buis, ongeveer 15 cm bo-ven de buisas, wapeningsstaven geboordtot de wanden van de eerste en de derdebuis, vanuit devierde buistot de wanden vande derde en vijfde buis enz. Direct na ontgra-ven wordt spuitbeton tegen deze wape-ningsstaven aangebracht, waarmee de 15?20 cm brede openingen tussen de buizenvoorlopig worden afgedicht. Doordat de wa-peningsstaven boven de buisassen liggen,wordt ook nog gebruik gemaakt van geweIf-werking.Tenslotte wordt een definitieve waterdich-ting tussen de buizen aangebracht. In hetstation bestaat deze uit een mortelstop, af-gedekt met een speciaal ontwikkelde glas-vezelversterkte epoxylaag en bespoten meteen brandwerende en vochtabsorberendeeindlaag. Buitenhetstation in de tunnel wor-den betonnen balken tussen de buizen ge-realiseerd met tussenvoeging van snelrub-bet' en kleimatten.CEMENT1996/9SPOORTUNNELAlgemene problematiek van werken onderde luchthavenHet uitvoeren van grote werken op en ondereen luchthaven houdt vanzelfsprekend hetnemen van bepaalde veiligheidsmaatrege-len in. Het ontwerp moet zodanig zijn, dat de,exploitatie van de luchthaven minimaalwordt gehinderd, doch deze voorwaardemag de bouwkosten niet onnodig opdrijven.Er moet dus een oplossing worden gevon-den die zowel technisch als economisch ver-antwoord is en tevens aanvaardbaar voor deexploitatie van de luchthaven.Om deze reden werd een gedeelte van dedakplaat van de tunnel onder start- en lan-dingsbaan 07.R reeds voorafgaand uitge-voerd. Aanvankelijkwas hier een volledig on-dergrondse oplossing voorzien, met eendakplaatgerealiseerd metde buizenmetho-de. In overleg met de luchthavendirectiebleek dat de baan gedurende ??n maandkon worden ingekort, waardoor de dakplaat(over een lengte van 157 m) in open bouw-put kon worden uitgevoerd. De maand vanonderbreking (augustus '93) werd door deluchthavendirectie toegestaan omdat in de-ze maand statistisch gezien de kans op mistgering is. Baan 07.R is namelijk de enigebaan die voorzeer grote vliegtuigen kan wor-den gebruikt om te landen bij mist, daar zehiertoe is uitgerust met een ILS (InstrumentLanding System).De uit te werken uitvoeringsmethoden wor-den dus sterk be?nvloed door de op de lucht-haven geldende veiligheidsvoorschriften zo-als:? Tunnelbouw in open bouwwijze? rekening houden met de nodige veilig-heidsafstanden tot het vliegtuigverkeer,afhankelijk van de weersomstandighedenen zichtbaarheidsgrenzen;? hoogtebeperkingen voor machines enwerktuigen;? geen storingen van radar en radio door ma-chines, draagbaretelefoons en dergelijke;? voorzieningen treffen om werknemers enmaterieel te beschermen tegen het blast-effect, dit is de enorme luchtverplaatsingdie de motoren van opstijgende vliegtui-gen veroorzaken.Naast deze technische dient tevens reke-ningte worden gehouden meteen aantal ad-ministratieve voorschriften zoals toegangs-bewijzen voor alle personen en voertuigendie op de luchthaven komen, verkeersregle-mentering op de luchthaven, verzekeringvan de voertuigen tegen wettelijke aanspra-kelijkheid en verzekering van het werk metABR-polissen (alle bouwplaatsrisico's) meteen dekking tot 20 miljard BeF voor schadeaan vliegtuigen en passagiers.Een ander aspect is de administratieve af-handeling van de stukken, waarbij vooraleen goede planning van goedkeuringen enaanvangsdata van belang is in verband metde door de luchthavendirectie toegestaneperioden waarin mag worden gewerkt.UitvoeringsmethodenWaar mogelijk werd gekozen voor een klas-sieke bouw van de tunnel in open bouwput(foto 13). Op twee locaties was dat niet mo-gelijk, namelijk onder baan 07.R en onderhet platform.27??__t~u~n:.:..n:.::e::..::lb::.::o::.::u:.:.:w:...-_~__...---"uc..:it:.:..vo:::.:e:::.:r..:.:in.: