ir.H. van TongerenBallast-Nedam Centraal-Technische Diens-ten BVSaudi Arabia BahrainCausewayIn duizend vijfhonderdvijfenzeventig dagen ...ennachten*InleidingEen project dat een brug slaat tussen landen is om die reden al markant. De 'Saudi ArabiaBahrai Causeway' zal met de op 20 januari 1986 geplande oplevering een brug slaan tussenSaoedi Arabi? en Bahrein. Een verbinding voor wegverkeer en daarmee een vitale schakel invelerlei betrekkingen tussen twee Arabische landen (fig. 1).Ook als bouwproject is de Causeway markant. In zware internationale concurrentie verwierfBallast-Nedam de opdracht tot de bouw van de Causeway, niet in de laatste plaats door haarkennis van de locale rriarkt. Immers al sinds 1963 - dus ver v??r de oliecrisis - is de Ballastactief in Saoedi Arabi?.Met de ondertekening van het US $564 miljoen-basiscontract op 8 juli 1981 verbond deBallast-Nedam Groep NV zich tot de voltooiing van een indrukwekkende bouwopgave,namelijk ontwerp en aanleg van dammen en bruggen over 25 kilometer Arabische Golf, in225. weken ofte wel 1575 etmalen. Startdatum werd 29 september 1981,Het project, voorbereid en begeleid door Saudi Danish Consultants, voorziet voor beiderichtingen in twee rijstroken en een vluchtstrook. Bij de grensovergang tussen de territoria-le wateren worden douanefaciliteiten voorzien op daartoe aan te leggen eilandvormigeverbredingen. Dit samenstel van douane-eilandjes kreeg al snel de bijnaam naar een kle-dingstuk dat zich licht laat raden. Behalve de 3 kilometer aansluitende wegvakken en hetwegvak op het eiland Umm Nassan bestaat het ontwerp uit 7 damsecties van in totaal 9,5 kmover de ondiepe gedeelten en 5 brugsecties van in totaal 12,5 km over de diepere gedeelten.In eerste instantie voorzag het bestek in een stalen bovenbouw met standaardoverspannin-gen van 85 m. Grote namen van staalfabrikanten en internationale aannemers werden in dietijd op schijnbaar willekeurige wijze gecombineerd. Toen na enige aandrang als een aanvul-ling op het bestek ook een betonnen bovenbouw werd opgenomen - met overspanningenvan 65 m - besloot Ballast-Nedam tot het indienen van een alternatief ontwerp in ditmateriaal. Het was dit ontwerp dat als laagst geprijsde aanbieding tot succes zou leiden.1Situatie van de Saudi Arabia BahrainCauseway in de Arabische Golf* Deze bijdrage vormt de weergave van delezing die ir.H. van Tongeren heeft gehou-den op de Betondag 1982, dd. 19 novemberil?I Cement XXXIV (1982) nr. 12 837Natuur-randvoorwaardenDe grote mate van repetitie in de constructiedelen en het streven naar voldoende duurzaam-heid onder het locaal heersend klimaat met de verkrijgbare materialen, vormen argumentenvoor de toepassing van grote geprefabriceerde elementen.De locale omstandigheden voorzien in de mogelijkheid tot plaatsing van deze grote elemen-ten met speciale werktuigen. Immers de stroomsnelheid van het water, welke ter plekketijdens de bouw maximaal 1,5 m/sec zal bedragen, een significante golfhoogte van 1,30 men een gering tijverschil vormen geen belemmering voor de inzet van zwaar drijvendmaterieel. Wel zullen hier en daar sleuven gebaggerd moeten worden door de ondieperegedeelten teneinde zware elementen op locatie te kunnen brengen.De grote investeringen die bij een dergelijke aanpak nodig zijn, dwingen tot vergaandedoorvoering van het prefabricage-principe in het gehele project, voor zowel bovenbouw alsonderbouw.De grond bestaat behalve uit een dunne bovenlaag van caprock, tot maximaal 8 meter diepteuit sterk wisselende zand- en/of kleilagen. Daaronder worden zachte tot matig harde rotsla-gen aangetroffen, welke in hoofdzaak bestaan uit klei en siltsteen met ook wel kalksteen enzandsteen.Hiermee kunnen de funderingsdimensies binnen zekere grenzen worden gehouden, zodatde natuur-randvoorwaarden als geheel geen beletsel vormen voor het kiezen van het alter-natief ontwerp in grote geprefabriceerde betonelementen.2Pijlercompositie3Gedeelte langsdoorsnede;standaard overspanning: dubbelekokerligger volgens hetGerberligger-systeemhoofdoverspanning: vrije uitbouw metgeprefabriceerde elementen4Dwarsdoorsneden hoofdoverspanningMateriaalhoeveelheden voor hetbruggenontwerpbeton 325 000 m3wapen ? ngstaal 25 000 tonvoorspanstaal 10 000 toncement 140 000 tonConstructief ontwerp bruggenStandaard bovenbouwHet ontwerp van de bovenbouw van de bruggen gaat uit van 2 gescheiden kokerliggers. Deliggers hebben met uitzondering van de hoofdoverspanning een constante hoogte van2,525 m. Ondersteunende pijlers staan in langsrichting van de brug 50 m h.o.h. De totalebreedte is ongeveer 25 m (fig. 3-4).Het draagsysteem van de brug is statisch bepaald gekozen. Niet alleen omdat deze keuze bijprefab erg voor de hand ligt. Andere overwegingen zijn gelegen in de krachtsverdeling alsgevolg van mogelijk ongelijke zettingen en temperatuureffecten.Gekozen is het 'gerberligger' systeem. Behalve door de beperking van de hoeveelheidvoorspanning is deze keuze ook ingegeven door een meer vloeiend vormveranderingsge-drag dan bij een ontwerp met liggers op 2 steunpunten.De lange ligger overspant niet alleen de pijlerafstand van 50 m maar kraagt bovendien terweerszijden 8 m uit (fig. 5). Tussen deze 66 m lange kraagliggers worden liggers van 35 mCement XXXIV (1982) nr. 12 8385Doorsneden kraagligger6Doorsneden inhangliggerlengte gehangen (fig. 6). Op deze wijze worden 2 247 overspanningen geconstrueerd. Nietzo bijzonder voor volle-wandliggers, maar wel voor kokerliggers.De inhangliggers dragen met 4 tanden op de tanden van kraagliggers. Voor de opleggingwordt gebruik gemaakt van rubberblokken, versterkt met staalplaten. Expansievoegenworden elke 300 m voorzien, terwijl bij tussenliggende voegen een continu?teitsgedeelte inhet dek wordt gestort (fig. 7).Als langsvoorspanningworden BBR Cona Multi kabels aangebracht met een breukkrachtvan 5100 kN (fig. 5-6). Nabij de tandoplegging zorgen Dywidagstaven voor verticale voor-spanning, teneinde de dwarskracht te kunnen opvangen. Een test uit te voeren op waregrootte moet bevestigen dat wij straks op locatie de tanden gerust op elkaar kunnen zetten.De dwarsvoorspanning in het dek zal worden aangebracht met BBRV-draadbundels meteen breukkracht van 1220 kN (fig. 8).De randbalken hebben als functie de meewerkende plaatbreedte voor locale oversteksmo-menten te vergroten.Standaardpijler en funderingDe kraagligger ligt op rubber oplegblokken. Deze oplegblokken rusten op een geprefabri-Zoals de standaard bovenbouw bestaat uit twee naast elkaar staande, niet gekoppeldekokerbalken, bestaat de standaardpijler uit twee naast elkaar staande, niet gekoppelde hollecilinders met 0,35 m wanddikte en een uitwendige diameter van 3,50 m (fig. 9). De pijlerszetten zich als palen voort tot het funderingsniveau.De vrije oplegging van balk op pijler maakt het nodig de pijler-paal in te klemmen in dezeebodem. Daartoe is tot 7 m indringing in de harde grondlagen nodig. De paalpunt wordtvoorzien van een ter plaatse te storten plug. Van 2 m onder tot 4 m boven de waterspiegelwordt de paal versterkt door het inbrengen van een 'prefab-plug' waarbij de ruimte tussenplug en binnenwand paal wordt gevuld met grout. Deze voorziening is bedoeld als bescher-ming tegen aanvaring door kleine schepen (fig. 9).De pijler-paalconstructie is opgebouwd uit door voorspanning aaneengeregen secties vanmaximaal 6 m met ge?njecteerde voegen van 20 mm (fig. 10). Bij toenemende hoogte van depijler wordt de aardbevingsbelasting maatgevend in vergelijking met de belasting uit wind8Dwarsvoorspanning in het brugdek9Standaard pijler, pipertype 1Cement XXXIV (1982) nr. 12 83911Pijlertype 2, met koppeling boven en onderwater12Pijlertype 4a, ter plaatse van dehoofdoverspanning13Pijlertype 6, op caissons gefundeerden excentrisch geplaatst verkeer. Zelfs voor de maatgevende aardbevingsbelasting zullenechter, met een in rekening te brengen horizontale versnelling 0,06g, ?n de voegen van depalen geen trekspanningen optreden.De eenvoud van deze constructie kan ?et voor het gehele trac? worden vastgehouden. Naarde 3 secundaire scheepvaartopeningen toe neemt de hoogte van de brug al met meer dan10 m toe en bij de hoofdscheepvaartopening zelfs met meer dan 20 m. Teneinde spanningenen verplaatsingen onder extreme belastingen te beperken worden de volgende constructie-ve maatregelen in successie toegepast:- dwarsverbinding tussen pijlerkoppen,- dwarsverbinding tussen pijlers nabij de waterspiegel (fig. 11),- aantal palen vergroten, en/of- pijlers met rechthoekige doorsnede toepassen (fig. 12).Afwijkend is de fundering van de brug aan Bahrein-zijde. Hier worden in de ondergrondwatervoerende lagen aangetroffen die van vitaal belang zijn voor de drinkwatervoorzieningvan Bahrein. De pijlers zullen derhalve worden gefundeerd op caissons waarin de palenworden ingeklemd (fig. 13).Teneinde het funderingsniveau per pijler definitief te kunnen vaststellen is een uitgebreidgrondonderzoek in volle gang. De voorlopige resultaten bevestigen in grote lijn de ver-wachtingen.De landhoofden kennen in principe een gelijke constructie als de standaardpijlers. Hetdamlichaam wordt later aangebracht.HoofdoverspanningOorspronkelijk moest de hoofdoverspanning een vrije doorvaartbreedte van 90 m garande-ren. Dat is inmiddels gewijzigd in 135 m vrij profiel, terwijl de plaats verwisselde van devierde naar de derde brug vanaf Saoedi-Arabi?. Het oorspronkelijk ontwerp bouwde voort14Langsvoorspanning van dehoofdoverspanningCement XXXIV (1982) nr. 12 84015Overzicht van de 'prefab yard'De betonfabriek zal een capaciteit krijgen van 100 m3per uur. De indeling van het werkter-rein wordt bepaald door het gebruik van de 1400-tons traversekraan met een overspanningvan 80 m en een hijshoogte van 20 m. Onder deze traverse worden de maximaal 1250 tonzware kokerliggers gestort op 2x2 stortplaatsen.In verband m?t de vereiste betondruksterkte achter de voorspanankers en mede gelet op decomplexe vorm van de be?indiging worden 3 m lange kopblokken v??rgestort in verticalepositie. De bekisting van de liggers zelf bestaat uit een vaste stalen buitenkist en eeninklapbare binnenkist, die na het verharden van het beton uit de ligger wordt gerold.De maximaal 6 lange paalsecties worden verticaal gestort in 7 stalen bekistingsmallen. Dezeproduktie vindt plaats in een 24-uurs-cyclus. Om deze produktiesnelheid te kunnen realise-ren wordt de wapeningskooi geprefabriceerd en wordt tijdens de verharding gestoomd. Optwee banen onder de traverse worden uit de paalsecties palen geassembleerd in eentwee-daagse cyclus.Cement XXXIV (1982) nr. 12 84116Relatie leeftijd/conditie vanbetonconstructies in maritiem milieu17Invloed van de cementsoort op de diffusievan chloor-ionenDe kokerelementen voor de hoofdoverspanning, met een gewicht vari?rend van 100 tot170 ton, worden geproduceerd met het lange bank systeem.Betonsamenstelling en duurzaamheidHet te maken beton zal in het algemeen van een kwaliteit moeten zijn vergelijkbaar met 40.Vooral de eisen met betrekking tot duurzaamheid zijn van grote invloed op de samenstel-ling. De constructie zal namelijk zijn blootgesteld aan een zeer agressief milieu. Het zoutge-halte van het zeewater is hier extra hoog. De gemiddelde etmaaltemperaturen en bijgevolgde watertemperaturen zijn hoog, terwijl vooral aan de kust ook de relatieve vochtigheid erghoog kan zijn.Behalve sulfaataantasting van het beton zal blijkens recent onderzoek corrosie van hetwapeningsstaal door chloriden een bepalende factor vormen voor de duurzaamheid van deconstructie. Bovendien blijkt dat de snelheid waarmee de corrosie verloopt, zeer sterktoeneemt bij een hogere temperatuur.De studie van Fookes waarbij een groot aantal constructies in het Midden-Oosten opduurzaamheid is onderzocht, toont aan wat de gevolgen kunnen zijn van het klimaat aldaaren van een weinig zorgvuldig gebruik van locale materialen (fig. 16). In reactie op dergelijkeinformatie wordt al gauw gegrepen naar extra bescherming van het staal met een expoxy-coating of door thermisch verzinken. Deze middelen zijn niet alleen zeer kostbaar in hunconsequente doorvoering, maar daarnaast kan de gemakkelijk optredende schade bij in-bouw deze middelen erger maken dan de kwaal. Voor de Causeway is het beter geoordeeldalle inspanningen te richten op het verkrijgen van een dicht en resistent beton. Daarom zalhoogovencement worden gebruikt. Dit cement geeft voldoende sulfaatbestandheid, maarbelangrijker is dat uit het genoemde onderzoek is gebleken dat hoogovencement de diffusievan chloriden in vergelijking tot portlandcement en gesulfateerd cement aanzienlijk ver-traagt. Voor de samenstelling van de beton wordt daarnaast gebruik gemaakt van toeslag-materialen met een bijzonder lage absorptiewaarde en een laag chloride-gehalte (fig. 17).De palen zullen in de splash-zone (water/lucht) worden voorzien van een coating.Behalve technologische maatregelen worden ook voorzieningen getroffen in het ontwerp.Voorop staat dat scheurvorming voor de diverse bouwstadia zoveel mogelijk moet wordenvermeden, terwijl de betondekking voor de palen in de splash-zone en de bovenkant van hetbrugdek is vergroot van 50 tot 75 mm.Boren paalgaten en plaatsen palen (fig. 18)Voor het boren van de paalgaten in de zeebodem zullen twee hefeilanden worden ingezet.Vanaf elk hefeiland kunnen met twee boorsets twee naast elkaar liggende posities wordengeboord. In totaal moeten ruim 500 gaten worden geboord, met een boordiameter van3,80 m. Een uniek project in de wereld!Na plaatsing van de mantelbuis met de kraan op het hefeiland wordt de boor neergelaten enkan worden geboord tot in de harde lagen. Daarop zal de mantelbuis blijven rusten. Hetboren wordt voortgezet tot het vereiste funderingsniveau.De betonnen palen, na de assemblage vari?rend van 20 m.tot 35 m lengte en een maximaalgewicht van circa 300 ton, worden met de grote traverse vervoerd naar de haven van hetwerkterrein. Daar wordt de paal overgenomen dooreen speciaal palenponton. Aangekomenop locatie wordt de paal met een 1000-tons bok boven de mantelbuis gehesen en neergela-Cement XXXIV (1982) nr. 12 84218Werkmethode voor het boren en plaatsenvan de palenten in het boorgat. Tenslotte wordt de ruimte tussen buitenkant paal een boorgat gevuld metgrout.Plaatsen kokerliggers (fig. 19)Nadat ook pijlerkoppen en opleggingen zijn geplaatst worden de kraagliggers op hun plaatsgebracht. De circa 1250 ton zware liggers worden door de grote traverse naar de haven vanhet werkterrein getransporteerd en daar opgepakt door het hefschip IBIS. Dit zelfvarende,goed manoevreerbare schip brengt de balk op locatie. Gedurende het inhijsen wordt depositie gecontroleerd door middel van een 'constant-tensioning' af meersysteem. Met be-hulp van een centreeruitrusting op de pijlerkoppen worden de liggers uiterst nauwkeuriggeplaatst.19Montage van de kokerliggersCement XXXIV (1982) nr. 12 843Speciale werktuigen voor hetCauseway-project;links het hefeiland 'Buzzard' voor het borenen plaatsen van de palen, rechts hethefschip 'Ibis' waarmee de liggers wordengemonteerdfoto links: Aerophoto - SchipholNa het plaatsen van de kraagbalken over twee overspanningen kunnen op identieke wijze deinhangliggers worden gemonteerd.Montage hoofdoverspanningOok de elementen voor de hoofdoverspanning zullen over water worden aangevoerd. Metverplaatsbare bokken op de kop van de brug worden de elementen gehesen. Vervolgensworden zij ingesmeerd met lijm en aan het reeds gereed zijnde deel vastgespannen. Klimaat-omstandigheden zullen hierbij extra aandacht vragen.Globale planningNa de voor dit soort werken noodzakelijk relatief lange voorbereidingstijd zijn de uitvoe-ringsactiviteiten nu in volle gang. Het werkterrein wordt ingericht, de hefeilanden zijn op hetwerk gearriveerd, het hefschip is onderweg, het baggerwerk is in volle gang, de ontwerpde-taillering vordert. Tot zover het globale overzicht van ontwerp, voorbereiding en uitvoering.WerkgelegenheidBij de uitwerking van het project zijn verschillende Nederlandse ingenieursbureau en labo-ratoria ingeschakeld. Waar leveranties als stortsteen, complete kampementen en tijdelijkeconstructies in eerste instantie worden betrokken uit de beide Arabische landen, wordenveel specifieke zaken vanuit Nederland geleverd, waaronder het cement, het wapeningstaai,de stalen bekistingen en drie kwart van het omvangrijke bestand van drijvend en landmate-rieel. Ballast-Nedam kan met voldoening vaststellen te zijn geslaagd in haar intentie omorders zo mogelijk te plaatsen bij het Nederlandse bedrijfsleven. Een niet onbelangrijkebijdrage aan de werkgelegenheid in Nederland. Een werkgelegenheid welke overigens ookBallast-Nedam zelf zeer ter harte gaat, omdat het om vele redenen van groot belang is omtegenover een groeiende buitenland-omzet met evenveel inspanning een substanti?le bin-nenlandactiviteit te ontwikkelen, waarbij dan in tegenstelling tot de schaal van de Causewayook kleine werken de volle aandacht hebben.BesluitWaterbouw speelt zich nogal eens af op afgelegen plaatsen. Veelal onttrekt zich dan ook demaatschappelijke betekenis van deze projecten aan het oog van de gemeenschap. Zo nietvoor de Causeway! Vooral voor het eiland Bahrein, globaal 15 50 kilometer metend, zullende effecten verstrekkend en voor een ieder merkbaar zijn. \nCobouw dd. 8 oktober j.l. waseen interview gepubliceerd met ir. De Roo, topfunctionaris bij het Ministerie voor Volkshuis-vesting van Bahrein. Daarin was onder andere te lezen:'De realisatie van dit project zal een nieuwe dimensie aan de gehele regio geven en het kaderwaarbinnen bedrijfsleven en bouwnijverheid nu opereren op ongekende wijze uitbreiden'.Veel moet gebeuren om op die 20e januari 1986 dit gigantische project te kunnen opleveren.Verschillende activiteiten, waaronder het plaatsen van de" palen, zullen continu voortgangmoeten vinden; dag en nacht!. Wel nachtleven dus, maar als een sprookje uit duizend en ??nnacht zal het op U niet overkomen. Integendeel, enorme inzet van kennis en kunde, materia-len, materieel en bovenal personeel zal realiteit zijn. Vaak harde realiteit gedurende duizenden vijfhonderdvijfenzeventig dagen en ... nachten.Cement XXXIV ( 1982) r. 12 844