ir.J. W.Bosch, DSBV ingenieurs en architecten bv, RotterdamIn toenemende mate ontstaat er maatschappelijke weerstand tegen het op maaiveld aan-leggen van railtrac?s. Uit kostenoverweging is volledig ondergronds aanleggen slechtszeer beperkt mogelijk. In een aantal gevallen kan het verdiept aanleggen een goede alter-natieve oplossing zijn; de geluidshinder is beter beheersbaar ener isgeen sprake van hori-zonvervuiling. Diverse min of meer traditionele bouwtechnieken zijn daarvoor beschik-baar. Op basis hiervan zijn de kosten voor verdiepte aanleg weliswaar lager dan voor on-dergrondse aanleg, maar in vergelijking met aanleg op maaiveld nog steeds aanzienlijk.De laatste jaren zijn daarom nieuwe bouwmethoden ontwikkeld voor verdiepte aanleg vanrailtrac?s, voornamelijk gericht op het verlagen van de kosten. Een van de meest recentealternatieven is TOMAS, een continue bouwmethode voor de aanleg van een beneden hetmaaiveld gelegen spoortrac? in een terrein met hoge grondwaterstand.TECHNOLOGIEVOORONDERMAAIVELDAANLEGGENSPOORWEG(TOMAS)TOMAS is een bouwmethode voor continuge?ndustrialiseerde aanleg van een U-vormi-ge bak, die geheel beneden het maaiveld isgelegen en waarbij het niet noodzakelijk isgrondwaterbemaling toe te passen.Het ontwerp is ontwikkeld in een samenwer-kingsverband tussen:? DSBV ingenieurs & architecten bv, Rotter-dam, tunnel- en betonbouw;? Bagema bv, Harderwijk, bagger- en zand-scheidingstechnologie;? Ketel Consulting Agents bv, Harderwijk,oorspronkelijk concept.De methode combineert een drietal beken-de civiele technieken, namelijk:? baggeren: door middel van een aangepas-te cutterzuiger wordt de ontgraving gereali-seerd;? tunnelbouw: door middel van daartoe ont-wikkelde montagetechnieken (montage-wiel), gecombineerd met uit de soft-ground tunneling afkomstige tunnelbouw-technieken, worden geprefabriceerdeschaalelementen geplaatst;? betonbouw: door middel van bekendevoorspan- en bekistingstechnieken wordtde binnenschaal gerealiseerd.Voor de bouwmethode is een speciale ma-chine ontwikkeld, de zogenaamde 'uitsleu-ver', die werkt volgens het principe van eentunnelboormachine in zachte grondsoorten(foto 1). De uitsleuver is voorzien van eencutterzuiger, diverse hydraulische installa-ties onder meer ten behoeve van het ver-plaatsen, pompen, een 'montagewiel'eneen kraan.17BouwprocesEerste fase (fig. 2a)Het trac? wordt opgeschoond en ontgraventot op het niveau van de grondwaterspiegel.De funderingspalen worden aangebrachtenop deze palen worden randbalken geplaatstAfhankelijk van de bodemgesteldheid in hettrac? kan worden gekozen voor in de grondgevormde of geprefabriceerde palen. Ookvoor de randbalk is een keuze tussen prefa-(5) Bouwfasena. fase 1, voorbereidingb. fase 2, passage uitsleuverc. eindfasebricage of in het werkte storten open, afhan-kelijk van de omstandigheden op de bouwlo-catie.Tweede fase (fig. 2b)Vanuit een daarvoor traditioneel gemaaktebouwput wordt de'uitsleuver'in het trac? ge-bracht. De randbalken zorgen voor de gelei-ding van de uitsleuver en nemen tijdelijk, tij-dens het monteren van de schaalelemen-ten, de horizontale waterdruk die op de voor-zijde van de uitsleuver wordt uitgeoefend,over.Aan de voorzijde van de uitsleuver wordtdooreen cutter de grond losgemaakt en ver-pompt naar een scheidingsinstallatie die opde uitsleuver aanwezig is. Via persleidingenwordt het ingedikte mengsel van grond enwater afgevoerd, het onttrokken water wordtweer in de sleuf teruggevoerd. Gedurendehet graven worden op de bovenste helft vanhet montagewiel de cirkelvormige schaalele-menten geplaatst en van voorspanstrengenvoorzien. De schaaldelen worden door mid-del van vacuum op het wiel gefixeerd. De vij-zels zorgen voor de voortbeweging van deuitsleuver.Na fixeren van de uitsleuver, in horizontalezin, aan de randbalken worden de vijzels in-getrokken en draait het montagewiel overeen hoek van 180?. De schaalelementenworden geplaatst door opheffen van het va-cuum, waarna de twee (rechthoekige) sluit-panelen worden aangebracht. Als alleschaalelementen in de doorsnede zijn ge-plaatst, worden de voorspanstrengen ge-deeltelijk afgespannen. De aldus gevormdeschaal vormt op dat moment ??n geheel metde randbalken en is vormvast. De naden tus-sen de elementen zijn voorzien van rubberafdichtingsprofielen.Het montagewiel draait opnieuw 180? en devijzels worden weer op de schaalelementenafgezet.Gedurende deze procedure kan het ontgra-ven gedeeltelijk doorgang vinden.De in de figuur aangegeven spleet van 100mm is de benodigde speelruimte voor gebo-gen trac?s.Na passage van de uitsleuver kan onafhan-kelijk van de werkzaamheden daarvan debetonnen binnenschaal worden gemaakt. Erkan daarbij worden gekozen tussen de inzetvan een glijbekistingdan wel van bekistingendie telkens worden verplaatst. Na verhardingvan het beton worden de beide schalen voor-gespannen.Eindfase (fig. 2c)De bakconstructie wordt vervolgens voor-zien van een drainagesysteem en alle ande-re noodzakelijke voorzieningen om het ge-bruik voor railverkeer mogelijk te maken.18OntwikkelingHet in de inleiding beschreven ontwerp isniet zomaar ontstaan; na het eerste ideeheeft het een ontwikkeling doorgemaaktwaarin diverse wijzigingen en aanpassingenzijn aangebracht. Met name het kostenas-pect en de eisen met betrekking tot levens-duurverwachting (design-life) hebben daar-bij een belangrijke rol gespeeld.Het oorspronkelijk idee is weergegeven in fi-guur 3a en had als belangrijkste kenmerkhetgebruik van een aramidevezel-versterktkunststof membraam met een tweeledigefunctie: waterkering en voorspanelement.De fundering van de randbalken werd ge-vormd door in de grond vervaardigde(schoor)palen. Die fundering bleek, na uit-voerige berekening, onvoldoende stijf endaarvoor is een jukvormige funderingscon-structie in de plaats gekomen.In figuur 3b is een funderingsconstructieweergegeven bestaande uiteentrekankerincombinatie met een betonnen prefab paal,als ??n van de oplossingen die in een tus-senfase is onderzocht. Vooralsnog is geko-zen voor een jukconstructie bestaande uittwee voorgespannen geprefabriceerde be-tonpalen (fig. 2c).Het kunststof membraam is gaandeweg ookuit het ontwerp verdwenen omdat enerzijdsbij gebruik van de constructie voor railver-voer de design-life (100 jaar) zodanig is dathet gebruik van kunststof niet wordt geac-cepteerd, terwijl anderzijds de aldus aange-brachte voorspanning te excentrisch is en testerk over de omtrek verloopt als gevolg vanwrijvingsverliezen.Ook is de vormgeving van de schaalelemen-ten aangepast om een optimale samenwer-king tussen binnen- en buitenschaal te reali-seren.Deze aanpassingen werden niet alleen optechnische gronden aangebracht, maar ookuit kostenoverwegingen.Inmiddels gaat de ontwikkeling door enwordt, wederom uit kostenoverwegingen, on-derzocht wat de mogelijkheden zijn om toteen enkele schaal te komen. Daarbij zijn ver-schillende opties mogelijk: een schaal opge-bouwd uit een aantal, relatief kleine, ele-menten versus het toepassen van drie ele-menten of wellicht ??n element. In het laat-19ste geval zal aanvoer door de reeds gereali-seerde bak noodzakelijk zijn.Tenslotte zijn in figuren 4 en 5 mogelijkhedenvan het ontwerp ten aanzien van kruising enafdekking weergegeven.KostenDe belangrijkste reden om een nieuw ont-werp voor een bakconstructie te ontwikkelenis het streven naar een verlaging van de kos-ten/m.Om een re?el kostenplaatje te kunnen schet-sen is uitgegaan van een trac?deel met eenlengte van 10 km. De investeringen in de uit-sleuver en de ontwikkelingskosten zijn opbasis van deze lengte afgeschreven.Op basis van het eerste ontwerp werden dekosten op ongeveer 18 000,-/m geraamd.Dit bedrag heeft alleen betrekkingop de con-structie, dus zonder railaanleg. Er was gere-kend met een bescheiden percentage on-voorzien (10%).Na overleg met het ingenieursbureau van deNederlandse Spoorwegen is dit bedrag aan-zienlijk bijgesteld. Enerzijds door aanpassin-gen In het ontwerp, anderzijds doordat ookde kosten voor de railaanleg zijn meegeno-men. In een tussenfase lag het bedragop on-geveer 60 000,-/m.Op basis van het laatste ontwerp, zoalsweergegeven In figuur 2, worden de kostenop 49 900,-/m geraamd (excl. BTW). Ditbedrag is weliswaar hoger dan de kosten vaneen op maaiveld aangelegd trac?, maar Is la-ger dan andere verdiepte oplossingen. Daar-naast is de verwachting dat door verdere ont-wikkeling en grootschalige inzet de kos-ten/m nog substantieel lager kunnen wor-den.Globaal Is het bedrag tot stand gekomen alsweergegeven in tabel 1.VoordelenMet betrekking tot het ontwerp TOMAS zijnde voordelen vanuit twee verschillende in-valshoeken te formuleren.Enerzijds zijn er de voordelen die betrekkinghebben op het eindresultaat van de vormge-ving, anderzijds liggen de voordelen in hetsysteem van uitvoering en de daaraan ver-bonden kosten.Tabel 1Kosten TOMAS in guldens per m, excl. BTWVoordelen verdiepte ligging, gerelateerd aande gekozen vormgeving:? minder geluidsoverlast door het (treinver-keer geheel beneden het maaiveld te si-tueren;? door de gekromde wanden verstrooiingvan het geluid;? geen horizonvervuiling;? goedkopere kruisingen met het trac?;? minimale aanlegbreedte (minder grond-verwerving);? geen diepere uitgraving dan strikt noodza-kelijk is;? nauwelijks be?nvloeding van de diepliggen-de grondwaterstromingen;? bij calamiteiten blijftde trein geheel binnende bak.Voordelen bouwmethode:? geen bemaling noodzakelijk;? smalle bouwstrook nodig, met slechts aan??n zijde materiaalaanvoer;? aanleg geschiedt op Industri?le wijze ineen semi-continu proces;? constructie kent nauwelijks corrosiepro-blemen door zwerfstromen;? bouwmethode combineert bagger- en tun-nelbouwtechnieken zodanig, dat een nieu-we bouwmethode ontstaat die geschikt isvoor zachte grond in combinatie met hogegrondwaterstand;? methode Is innovatief en de kennis die metmogelijk inzet wordt opgedaan, kan zekerge?xporteerd worden.20bouwkosten (*) 28.900,-bouwplaatskosten (25%) 7.200,-(inclusief winst, risico,l k t )toeslag Onvolledig plan' (10%) 2.900,-subtotaal 39.000,-onvoorzien (10%) 3.900,-trac?-engineering (5%) 2.000,-railaanleg 5.000,-totaal 49.900,-(*) Inclusief investeringen ontwikkelingskosten uitsleuver.