C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBouwputcement 2005 1 41Kenmerkend is het verschil inmaaiveldniveau Conradstraat(circa NAP -0,3 m) en NS-em-placement (circa NAP +3,0 m)(fig. 1 en 2). Bovendien wordende bouwkuipen getypeerd dooreen sterk asymmetrische geome-trie, vanwege de variatie in dehorizontale afstand van de spoor-dijk tot de ontgraving. De uitersteNW-punt van het dichtblok ligthet dichtst bij de NS-sporen enwordt deels in het talud aange-legd. De bodemopbouw in deConradstraat, typerend voor deregio Rotterdam, is geschemati-seerd in tabel 2.S p e c i a l e e i s e n v o o rb o u w p u t o n t w e r pBeheersing waterpeilDe bouwputwanden worden uitge-voerd als diepwanden met wand-dikte 1500 mm. De onderkant vande diepwandpanelen ligt op NAP-42,5 m en reikt daarmee tot on-der de waterafsluitende klei-/veen-/leemlagen van de Kedichemfor-matie. Hierdoor wordt het Pleis-tocene zandpakket binnen debouwkuip ook aan de onderzijdege?soleerd van de omgeving, waar-door het waterpeil tijdens en naontgraven eenvoudig is te beheer-sen.Ontvangstschacht boorprocesir. V.M. Thumann en ir. J. Gerritsen, Projectbureau RandstadRail RotterdamDe Conradstraat is tot twee keer toe de plaats van aankomst voor de tunnel-boormachine (TBM). Hier bevinden zich het dichtblok en de achterliggendeontvangstschacht, waar de TBM uiteindelijk zal worden gedemonteerd (tabel1). De bouwput voor de realisatie van dichtblok en ontvangstschacht bestaatuit ter plaatse gestorte betonnen diepwanden met daaraan verbonden eenbetonnen vloer, alsmede twee stempellagen boven het peil van de kruin vande TBM. Dit geheel is in staat om de reactiekrachten van de TBM op te nemen.Als beide boortunnels gereed zijn, wordt in de ontvangstschacht de nieuwemetrotunnel met vluchtschacht en vluchttrappenhuis ter plaatse gestort.In dit artikel wordt nader ingegaan op enkele constructieve en geotechnischeaspecten die bij het ontwerp van de bouwput en de definitieve tunnelcon-structie een rol spelen.1 |Overzicht van debestaande situatie in deConradstraat, met daar-op de contouren vandichtblok en ontvangst-schacht1:91:91:91:91:91:91:91:91:91:91:91:91:91:91:91:91:91:9km0.100km0.200km0.2185km0.300as spoor 1as spoor 2hoofdasas spoor 3rb 01rb 02rb 04 rb 03rb 05rb 06rb 07rb 08as spoor 2hoofdasas spoor 1km0.093bestekgrensdoor derdenSchaatsbaanconradstraat99bepl.struikenrelaish.rang.verbl.bepl.dienstg.dienstg.2e perron1e perronstruikens.o.v.kantinebepl.bepl.abriabri4e perron3e perronkioskoverkappingoverkappingoverkappingcd-2.700-0.400-2.700-0.400foto b.foto a.X=91800mY= 437700mX=91800mY= 437700ma2 |Indruk van de terrein-conditiesbC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBouwputcement 2005 142Passage TBM - wapeningsvrijevenstersAan de westzijde van het dicht-blok wordt voor de boortunnel eengrondverbetering van jetgroutko-lommen aangebracht. In de weste-lijke wand van het dichtblok iseen tweetal wapeningsvrije ven-sters opgenomen, om de passagevan de tunnelboormachine moge-lijk te maken. De wapeningsvrijezones strekken zich uit vanaf500 mm rond de buitendiametervan de boortunnel tot aan de voetvan de diepwand. Het gemis aanwapening in de betreffende diep-wandpanelen wordt gecompen-seerd door de achterliggendegrondverbetering (jetgroutkolom-men) en het handhaven van hetwaterpeil binnen de ontgravenbouwkuip op een voldoende hoogniveau (NAP -0,5 m). Deze maat-regelen zorgen voor voldoendeverkleining van de buigendemomenten in de diepwandpane-len vanwege het sterk reduceren-de effect op de horizontale belas-tingen. Een vervangende glasve-zelwapening is hier niet nodig.De diepwand tussen dichtblok enontvangstschacht is wel voorzienvan (betonstaal)wapening. Voordatde TBM hier arriveert moet dewapening inclusief diepwand wor-den weggebroken. Dit gebeurtnadat de betonnen voorzetwandvan 800 mm dik, inclusief hetafdichtingsprofiel voor de TBM,klaar is.Stabiliteit openstaandediepwandsleufBij beschouwing van de stabiliteitvan de openstaande diepwand-sleuven is gebleken dat het hoog-teverschil tussen Conradstraat enNS-emplacement zeer nadeligwerkt. Daarom is besloten v??raanleg van de diepwanden een tij-delijke zandophoging tot NAP+3,0 m aan te brengen om daar-mee de hoogteverschillen te neu-traliseren. De wateroverspannin-gen die daarmee werden ge?ntro-duceerd zijn gereduceerd totacceptabele waarden door verticaledrainage en inachtneming vaneen consolidatieperiode van circavier maanden. Als de diepwand-aanleg is voltooid wordt de zand-ophoging weer verwijderd. Demaximale paneelbreedte is onderdeze omstandigheden en opgrond van sleufstabiliteitsbereke-ningen vastgesteld op 7,50 m.O n t g r a v e n n a a s tN S - e m p l a c e m e n tOntwerpen met beperkingenDe sporen van het nabijgelegenNS-emplacement worden dage-lijks intensief gebruikt voor reizi-gersvervoer. De ligging van desporen mag derhalve niet (te snel)te veel veranderen. Op de grensvan het werkterrein bevindt zichook nog het nieuwe hsl-geluids-scherm, dat op korte palen isgefundeerd.Als gevolg van de ontgraving vande bouwkuipen kan enige vervor-ming van het achterliggende ter-rein niet worden voorkomen. Hetontwerp van diepwand en stem-pelplan is echter dusdanig opge-zet dat de deformaties binnen deperken blijven. Bovendien is aande noordzijde van de bouwkuip opniveau NAP -1,0 m een extra ver-ankering voorzien. De veranke-ring dient om de nadelige effectenvan de ongelijke maaiveldliggingte neutraliseren. De ankers wor-den ge?nstalleerd door een buisdie in het wapeningsnet van dediepwand is opgenomen. Deori?ntatie van de ankers wordtbepaald door de aanwezigheid vande paalfundering van het geluids-scherm.Vervormingen in drie dimensiesOm een realistisch beeld van deoptredende gronddeformaties alsgevolg van de ontgravingswerkente verkrijgen is een geavanceerdedriedimensionale berekeninggemaakt voor het totaalontwerpvan de bouwkuip (fig. 3). Omwillevan de grootte van het computer-model is de berekening gesplitstin twee delen.Voorafgaand aan de 3D-bereke-ning van de complexe, asymmetri-sche geometrie is een basismodelgeanalyseerd met 1D (MSheet),Tabel 1 | Afmetingen dichtblok en ontvangstschachtbouwput l x b diepte ontgraving stempelniveau opmerkingen(trac? co?rdinaten)I-west (dichtblok) 10,0 x NAP -19,1 m NAP -2,0 m ontgraving in den natte;(km 0,220 to km 0,230) 20,0 m2waterniveau op NAP -0,5 mI-oost (ontvangstschacht) 30,0 x NAP - 16,8 m tot NAP -1,0 m ontgraving in den droge(km 0,188 to km 0,220) 17,5 m2NAP - 18,3 m NAP -7,5 mNAP -13,5 m3 |3D-analyse rekenmodelTabel 2 | Typerende bodemopbouw Conradstraatniveau (NAP m) stijghoogtegrondwatervan: tot: formatie ? grondsoort (NAP m)-0,3 (mv) -4,5 aanvulzand ? zand -1,6-4,5 -17,0 holoceen - klei, veen-17,0 -35,0 pleistoceen ? zand -2,4-35,0 -37,5 Kedichem - klei, zand, veen, leem -2,1C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBouwputcement 2005 1 432D (PLAXIS) en 3D (PLAXIS 3DTUNNEL) rekenprogramma's,teneinde de toegepaste parametersvoor de verschillende grondsoor-ten en modellering van de diep-wandpanelen te valideren.Het 3D-rekenmodel heeft hetmogelijk gemaakt de (combinatievan) volgende fenomenen tekwantificeren:? boogwerking van grondmassie-ven, wat resulteert in kleineregronddeformaties (reductiecirca 60%) dan op basis van 2D-beschouwingen wordt bepaald.De ondersteunende effecten vandwarsgeori?nteerde diepwand-panelen zijn duidelijk herken-baar;? asymmetrie in geometrie; o.a.de vari?rende afstand tot hetemplacement is verdisconteerd;? gereduceerde krachtswerkingtussen diepwandpanelen; inlangsrichting gedraagt de diep-wand zich als afschuifligger;? 3D-verplaatsingsbeeld ter plaat-se van de NS-sporen.Genoemde effecten zijn te onder-scheiden in figuur 4, waarin deresultaten van de 3D-berekenin-gen zijn weergegeven.De uitkomsten van de 3D-bereke-ningen zijn vervolgens geprojec-teerd op de ligging van de NS-spo-ren (fig. 5). Deze gegevens zijnopgenomen in de documentatievoor de vergunningaanvraag omnabij het terrein van ProRail temogen werken. In het kader vande risico- en kwaliteitsbeheersingzal een uitgebreid monitorings-programma (onder meer spoorlig-ging en vervorming bouwputwan-den) worden gevolgd gedurendede werkzaamheden.A a n k o m s t T B M e na f b o u w t u n n e lKrachtenspel bij aankomst TBMAan de kopzijde van elke bouwputstaat een belasting van horizontalegrond- en waterdruk. Bij langge-rekte bouwputten als in deConradstraat kan er geen even-wicht gemaakt worden met debelastingen op de tegenovergele-gen bouwputwand. De belastingop de kop van de bouwput moetdan worden afgeleid naar de zij-kanten van de bouwput om daarevenwicht te maken met degrondwrijving langs de bouwput-wanden. Als een dergelijke bouw-put ook moet dienen als start- ofontvangstschacht voor een TBM,worden de horizontale krachtenwaarmee rekening gehoudenmoet worden nog groter. Voor deontvangstschacht bestaan de extrabelastingen uit de aandrukkracht,waarmee het graafwiel van deTBM tegen het boorfront gedruktmoet worden en de wrijvings-kracht tussen de stalen mantelvan de TBM en de omringendegrond of het dichtblok. De extrakracht uit de TBM op de locatieConradstraat is vastgesteld opcirca 6000 kN. Berekening van dekrachtsafdracht in langsrichtingop de omringende grond heeftgeresulteerd in een aanlegniveauvan de diepwanden tot op NAP -42,5 m.Doorkoppelen diepwandpanelenNaarmate de diepwandpanelensmaller zijn, is de vervorming vande ontvangstschacht in de asrich-ting van het metrospoor groter.Dit is te verklaren uit het feit dater geen wrijving tussen de diep-wandpanelen onderling in reke-ning is gebracht. Een groot paneelwerkt dan meer als ??n geheel.Doorkoppelen van de panelen meteen betonnen sloof boven de diep-wandpanelen heeft een remmendeffect op de vervormingen. Debetonnen sloof heeft een weer-standverhogend effect.5 |Uitkomsten van de 3d-berekeningen geprojec-teerd op de ligging vande NS-sporen4 |Horizontale vervormingkm0.100km0.200Conradstraatconventionele deelconradstraatbepl.struikenrelaish.abriafdakrang.verbl.bepl.bepl. overkappingdienstg.dienstg.dienstg.2e perron1e perronstruikens.o.v.kantineabribepl.abriabriabri4e perron3e perronoverkapping7080hoofdas spoor 1CDzettingslijnen fase 225.00020.00010.00010.00020.000-10.000-20.00010.0000.000C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBouwputcement 2005 144Om de vervormingen van de ont-vangstschacht in de asrichting vanhet metrospoor te beperken,wordt een betonnen sloof met eenhoogte van 1300 mm op de diep-wanden gestort.Dimensionering werkvloerTijdens de aankomst van de TBMwordt de totale door de TBM ver-oorzaakte horizontale kracht opge-nomen door een stalen vakwerkdat aan de vloer van de ontvangst-schacht is verankerd. Het uiteinde-lijk toe te passen ontwerp van hetstalen vakwerk wordt door de aan-nemer verzorgd.Om de krachten vanuit de vloervan de ontvangstschacht naar debouwputwanden over te brengenworden er stekken ?40 FeB 500 inde diepwanden verlijmd en in devloer ingestort. Daarnaast is ergebruik gemaakt van de wrijvingtussen de vloer en de diepwanden.De wrijvingskrachten kunnengroot zijn omdat de vloer als stem-pel tussen de bouwputwandenwerkt. Bovendien neemt de afstandtussen de bouwputwanden van deontvangstschacht af in de richtingvan het metrostation CS, waardoorde vloer bij enige horizontale ver-plaatsing extra wordt ingeklemdtussen de bouwputwanden.Voor de diepwanden is betonsterk-teklasse B 25 en milieuklasse 2aangehouden en voor de vloerbetonsterkteklasse B 35 en milieu-klasse 2. De staalkwaliteit is FeB500 HWL voor beide.Stempeling tijdens demontage TBMVoor de ontvangstschacht zijn driestempellagen voorzien, op NAP -1,0 m, -7,5 m en -13,5 m. Nadat devloer gestort en verhard is, wordtde stempellaag op NAP -13,5 mverwijderd. De TBM kan dan nogonder de stempellaag op NAP-7,5 m door.De TBM moet na aankomst in deontvangstschacht gedemonteerdworden in enkele nog over de wegtransporteerbare delen. Deze delenmoeten zonder problemen uit debouwput gehesen kunnen worden.Derhalve moet de stempelafstanddaarop afgestemd worden. Tentijde van het ontwerp was nog nietbekend hoe groot het grootstegedemonteerde TBM-onderdeelzou worden.Gezien de nabijheid van de NS-sporen moet op stempeluitval vande bovenste stempellaag wordengerekend. Dat houdt in dat debouwput heel moet blijven als eenstempel bezwijkt. Met anderewoorden: de gording en de naast-gelegen stempels mogen nietbezwijken als er een stempel doorwelke oorzaak dan ook uitvalt. Deveiligheidsfactor moet groter blij-ven dan 1,0. Door PRR is een vei-ligheidsfactor van 1,1 aangehou-den.Het ontwerp en de dimensioneringvan de bouwput, maar ook dedimensionering van de wapeningvan de diepwanden is door PRRverzorgd. De uiteindelijke dimen-sionering van de stempels en destalen gordingen wordt verzorgddoor de aannemer, omdat het tijde-lijk hulpwerk is zonder directeinvloed op de definitieve tunnel ener meerdere oplossingen binnende gestelde regels mogelijk zijn.Slechts de stempelkrachten en destempelniveaus alsmede maximaledoorbuigingseisen voor de gordin-gen, en het rekening houden metstempeluitval zijn voorgeschreven.AfbouwconstructieNadat de TBM voor de tweedemaal is gedemonteerd zal terplaatse van de ontvangstschachtde betonnen metrotunnel in situworden gebouwd (sterkteklasse B35, milieuklasse 2). Op deze plekzijn ook een vluchtschacht meteen trappenhuis naar het maai-veld (fig. 6), alsmede voorzienin-gen voor geforceerde rook-/warm-teafvoer bij brand en luchtverver-sing voorzien. Een paalfunderingis hier niet nodig aangezien tot inde draagkrachtige zandlaag is ont-graven. Tevens is rekening gehou-den met toekomstige kantoorbe-bouwing op de tunnel. 6 |AfbouwconstructieRB 08b.s.bs =- 14,042N.A.P.bs =- 13,362RB 07 RB 06