themaZoektocht naar ruimte6201438themaZoektochtnaar ruimteKruising Europaboulevard sporen OV SAAL: een bouwbaar ontwerpCement_06_2014 38 26-09-14 11:11Zoektocht naar ruimte 62014 391 Situatie na het plaatsen van de prefab liggers van hetnieuwe kunstwerk (KW16) bij station Amsterdam RAIfoto: Jane van Raaphorst2 Visualisatie van het nieuwe kunstwerk bij stationAmsterdam RAIKunstwerk 16 wordt gebouwd tussen het bestaande spoorvia-duct over de Europaboulevard en de zuidbaan van de A10. Denieuwe stationshal ligt onder de bestaande en nieuwe sporen,aan de westzijde van de Europaboulevard. Het perron voor denieuwe sporen maakt deel uit van het nieuwe kunstwerk,waarvan de onderbouw uit twee landhoofden en vijf tussen-steunpunten bestaat (fig. 3 en 4).RandvoorwaardenBehalve de beperkte beschikbare ruimte, was een van deuitgangspunten voor de bouw van het kunstwerk en het stationdat de hinder voor de omgeving moest worden beperkt, zowelvoor de weggebruikers als de treinreizigers. Zo moesten afslui-tingen van de Europaboulevard zo veel mogelijk worden voor-komen. Deze randvoorwaarde had grote invloed op hetontwerp van de funderingen. De afmetingen van de funderin-gen moesten, samen met de samenhangende elementen (palen,heistellingen, poeren en bouwkuip), zo klein mogelijk wordengehouden.Het kunstwerk ligt op het kritieke pad in de planning voor hetgehele project `OV SAAL Zuidtak Oost'. Daarom is niet alleende ruimte maar ook de beschikbare tijd zeer beperkt. Vanbelang was dus een robuust en geometrisch minimaal ontwerp.Robuust om ervoor te zorgen dat een kleine tegenvaller in deontwerp- (DO en UO) en realisatiefase niet zou leiden totvertraging. Geometrisch minimaal omdat kleinere afmetingenvan de constructieve delen eenvoudiger zijn te realiseren. Hier-door worden de faalkosten en de hinder voor de omgevingbeperkt.Een laatste belangrijk gegeven bij het ontwerp was de gestuurdeboring, direct achter het nieuw te bouwen station aan de west-zijde. Deze boring met acht stalen buizen van 820 ? 10 mmbevat vele spoorgebonden en niet-spoorgebonden kabels vanongeveer honderd stakeholders.Bij station Amsterdam RAI kruist de Zuidtak van OV SAAL de Europa-boulevard (fig. 2). Het spoor is hier ingeklemd tussen de noord- en zuid-baan van de A10 Zuid. Ten behoeve van de verbreding van het spoorwordt een nieuw kunstwerk (KW16) met ge?ntegreerd station gebouwd.Al vanaf het begin was het duidelijk dat de ruimtelijke randvoorwaar-den een grote rol zouden spelen. Deze hebben geleid tot een omge-keerde ontwerpvolgorde, vooral voor de onderbouw: eerst de maniervan bouwen vaststellen en daarna het ontwerp.1ir. Robert FransenAlliantie Amstelspoor /BAM CombinatieAmstelspoor2Cement_06_2014 39 26-09-14 11:11themaZoektocht naar ruimte62014402 31B11A20 380 24 00023 61532351000prefab liggers h = 1100NAPBS = var.BS +8,118 BS +8,123BK perronBS +8,129prefab liggers h = 110017001500130044863000 +0,076130025001300+0,750doken t.p.v. assen 1 t.m. 5 en as 7GWS = NAP -1,500 600balken en vloer stationshal C1096+4,690C3 Langsdoorsnede KW164 3D-model KW165 Sonderingbestaande spoorviaduct. Daarnaast waren vele uitvoerings-technische zaken te overwinnen. Hoe moesten de palenworden gehesen (geschatte lengte 20 m) in de heistelling? Waaren hoe moest de heistelling worden geplaatst?Optimalisatie funderingDe ondergrond bestaat ter plaatse uit twee zandlagen: de eersteop een diepte van circa 12 m en de tweede op een diepte van22 m (fig. 5). In eerste instantie is onderzocht of funderen opde eerste zandlaag mogelijk was, met de volgende voordelen:? Toepassen van prefab palen mogelijk. Vanwege de beperktbeschikbare ruimte tussen het bestaande spoorviaduct en hetviaduct in de A10, is het niet mogelijk een paal van 22 m opte slaan, op te pakken en in de makelaar te hijsen.? Aanzienlijke besparing op het heiwerk vanwege de korterelengte van de palen en het feit dat niet door de eerstevastgepakte zandlaag heen hoeft te worden geheid.? Geen invloed op de fundering van de bestaande spoorbrug.Dit dankzij een ander funderingsniveau, waardoor tevensveel dichter op de belendingen kan worden geheid.? Een sterk verminderde bouwtijd en daardoor minderomgevingshinder.Ontwerpkeuzen van de funderingenDe genoemde randvoorwaarden maakten het ontwerp van defunderingen tot een complexe opgave. Deze funderingenhebben bovendien een groot aandeel in de kosten. De (geotech-nische) risico's moesten daarom goed worden afgewogen, netals de omgevingshinder en daarmee samenhangende vergun-ningsrisico's, bouwmethodieken en eisen voor zwerfstromen1).Deze laatste eisen leggen beperkingen op aan de funderingspa-len die onder bepaalde (spannings-)condities kunnen wordentoegepast. Dit vanuit het ontwerpvoorschrift van ProRailOVS00030-1 (art. 6.1.5). In het OVS staat dat in de grondgevormde paalsystemen, waarbij de casing wordt getrokken,niet mogen worden gebruikt wanneer trekspanningen in eenpaal(kop) optreden. Andere in de grond gevormde palen alsTubexpalen en inwendig geheide stalen buispalen, vielen in ditproject relatief duur uit waardoor toepassing van prefab palen(waar mogelijk) de voorkeur genoot.Een extra opgave was de invloed van de nieuwe fundering opde bestaande funderingen van de A10, de trambaan en het1) Zwerfstromen is de benaming voor dat deel van de retourstroom uit het spoorsysteem dat niet viade spoorstaaf loopt, maar door de spoorbaan zijn weg zoekt. In het geval dat stalen (geleidende)onderdelen in de spoorbaan aanwezig zijn (bijvoorbeeld damwanden), zal de retourstroom via dezedelen lopen, met als gevolg dat het staal zal corroderen.34Cement_06_2014 40 26-09-14 11:11Zoektocht naar ruimte 62014 410,000 m4 5 6 719 000 19 000 19 000 18 615124 230BSBS +8,133 BS +8,137 BS +8,141 BS +8,145+4,286prefab liggersh = 900prefab liggers h = 900760kolommen 1000+6,1071700130013004886167030003000PVR4600-0,316-0,3981300300071001300PVR4600Vanuit de toelaatbare toleranties voor de spoorligging is een eisherleid voor de toelaatbare verschilzetting tussen de tweesteunpunten. Zo kon per steunpunt worden getoetst of dezetting binnen de toelaatbare grenzen zou blijven. In dit gevalwas dit nodig omdat onder het funderingsniveau een dikkekleilaag aanwezig is, die door groepswerking van de palen totDe sonderingen waren ter plaatse van de eerste zandlaag sterkwisselend, waardoor het rekentechnisch draagvermogen rela-tief laag uitviel. De optie om op de eerste zandlaag te funderen,bleek alleen mogelijk voor de tussensteunpunten en niet voorde landhoofden.TussensteunpuntenPrefab palen bleken slechts voor twee van de vijf tussensteun-punten mogelijk. Voor de overige drie is gekozen voor inwen-dig geheide stalen buispalen. Deze palen bestaan uit een stalenbuissegment voorzien van een aangelaste voetplaat. Ze wordengeheid met een valblok in het buissegment en vervolgens vol-gestort met beton. Dit systeem heeft een aanzienlijk kleinerestelling nodig dan bijvoorbeeld prefab, vibro- of fundexpalenen veroorzaakt minder hinder.Doordat de tussensteunpunten op de hoogste zandlaag zijngefundeerd, hebben ze een beperkt draagvermogen. Daarom isbesloten deze steunpunten in horizontale richting zo slapmogelijk te maken (fig. 6). Zo trekken ze geen extra horizontalekrachten naar zich toe vanuit wind-, temperatuur-, rem- enaanzetbelasting. De palen zijn hierdoor zo dicht mogelijk bijelkaar geplaatst, teneinde de poerbreedte te minimaliseren.Met deze uitgangspunten is een langskrachtenanalyse gemaakt,waaruit is gebleken dat het kunstwerk zonder compensatielas-sen in het spoor kan worden gerealiseerd. Een compensatielasis een onderbreking van de spoorstaaf die ervoor zorgt datspoorstaafspanningen niet te hoog oplopen, waardoor spoor-spattingen wordt voorkomen. Compensatielassen moeten, methet oog op onderhoudskosten, zo veel mogelijk worden verme-den. Om de verplaatsingen en spoorstaafspanningen binnen degrenzen te houden die het OVS stelt, gaat het ontwerp uit vanfixaties tussen onder- en bovenbouw. Dit is gedaan via dokendie nagenoeg op elk steunpunt zijn geplaatst (fig. 6). Op dedoken wordt verderop in dit artikel dieper ingegaan.De langskrachtenanalyse bevestigde de haalbaarheid van hetuitgangspunt van de (in horizontale richting) slappe steunpun-ten en daarmee het belang van doken in combinatie met dezware (en dus in langsrichting zeer stijve) landhoofden.5Cement_06_2014 41 26-09-14 11:11themaZoektocht naar ruimte62014426 Principe statisch schema7 Palen en damwanden8 Overzicht westelijk landhoofd en stationsgebied9 Model westelijk landhoofd10 Doorsnede bovenbouw, inclusief perron-constructieEen omgekeerde L-wand (met de lange teen aan de niet-grond-kerende zijde) lag voor de hand. De overspanning en daarmeede constructiehoogte van de spoordekken bleek hierbij echterdusdanig groot te worden, dat het nieuwe gedeelte van destationshal een lager dak zou hebben dan het bestaande. Ditwas onacceptabel. Daarom is gekozen voor twee doosconstruc-ties, ??n aan de noordzijde en ??n aan de zuidzijde. Deze doos-constructies bestaan uit twee constructieve wanden: ??n wandvoor de oplegging van de liggers en ??n wand met een grond-kerende functie (fig. 4 en 8). De ruimte die hierbij ontstaat inde doosconstructies wordt gebruikt voor technische doeleindenen als commerci?le ruimte in het station.Ter plaatse van het nieuwe landhoofd bevindt zich eenbestaande keerwand van de oude constructie. Dit vormde eenextra uitdaging. De palen waarop deze keerwand is gefundeerd,moesten worden hergebruikt (grijze palen in fig. 9). Trekkenzou namelijk onacceptabele risico's voor zettingen en onge-wenste be?nvloeding van hydrologische omstandighedenveroorzaken.Het bestaande palenveld was niet adequaat om alle krachten deondergrond in te leiden. Hiertoe moesten nieuwe palen tussende bestaande palen worden ge?nstalleerd. Om goed te kunnenmanoeuvreren in de kleine ruimte is een paalsysteem met eenkleine stelling gebruikt. Er is ook hier gekozen voor inwendiggeheide stalen buispalen.Tijdens het afronden van de berekeningen van het landhoofdwas op een ander kunstwerk binnen het project het heiwerk alin volle gang. Al snel bleek dat de palen hier na de eerste zand-laag sterk verliepen van hun beoogde positie. Dit probleembleek hardnekkig en vroeg om extra maatregelen. Beslotenwerd daarom het palenplan voor het kunstwerk Europaboule-vard drastisch te wijzigen naar een plan met schoorstanden van6:1. Hierbij kwamen de paalpunten zo ver mogelijk van debestaande palen af te staan. Het risico de bestaande palen teraken, nam hierdoor sterk af.De twee doosconstructies worden verbonden met een bak voorde later te plaatsen roltrap (fig. 9). Aan de zuidzijde is het land-hoofd uitgebreid om meer ruimte te bieden voor StationAmsterdam RAI en voor een mogelijk toekomstig extra spoor.Zo ontstaat ??n monoliete betonconstructie die volledig isverweven met het nieuwe station.Om alle raakvlakken te beheersen, is ervoor gekozen het kunst-werk en het station volledig in separate 3D-modellen teontwerpen. Regelmatig werden de modellen uitgewisseld enextra zetting kan leiden. Een palenplan met voor de steunpun-ten uitsluitend `te lood'-palen zou vanuit het oogpunt vanuitvoerbaarheid en beperking van omgevingshinder veruit debeste oplossing zijn. Voor loodpalen was het immers niet nodigrijstroken af te sluiten.Het gevolg zou echter een dusdanig klein funderingsoppervlakvan de paalpunten zijn, dat de seculaire zetting wel eens tegroot zou kunnen worden. Daarom is een schoorstand 10:1aangehouden waarmee het funderingsoppervlak voldoendegroot is. Bij een dergelijke kleine schoorstand was het mogelijkde palen `uit de zij' te heien (stelling haaks op de schoorstand),waarmee de omgevingshinder is beperkt.Het minimaliseren van de poerbreedte leverde niet genoegruimte op voor de bouwkuipen. Daarom is voor een faseringgekozen waarbij de steunpunten om-en-om zijn gerealiseerd.Het laatste stuk ruimte werd gevonden door de damwandenvan de bouwkuipen te staffelen (een hoog en een laag `teen-niveau'), precies op het stramien van de palen, zodat dedamwand zeer dicht tegen de palenrij kon worden geplaatst,zonder een conflict met de palen te veroorzaken (fig. 7).Westelijk landhoofd en stationsgebiedAan de oostzijde van het kunstwerk (niet de zijde van hetstation) is een laaggelegen landhoofd toegepast. Aan de west-zijde was dit niet mogelijk, omdat een groot oppervlak nodigwas voor de uitbreiding van station Amsterdam RAI ?nvanwege de gestuurde boring achter de bestaande keerwand.6724 m 24 m 19 m 19 m 19 m 19 m1 2 3 4 5 6 7spoorstaafCement_06_2014 42 26-09-14 11:11Zoektocht naar ruimte 62014 43tueerd en de spoorgebonden kabels en leidingen van beidesporen worden door de kabelkoker van het zuidelijke dekgeleid.? Er is geen ruimte op de dekken voor de bovenleidingsporta-len. Deze zijn om die reden ge?ntegreerd met de perronkap-constructie waarvan de kolommen op het perron wordengeplaatst.Ontwerp perronOmdat het perron wordt gerealiseerd boven een station (inaanbouw), een tram-/busbaan en een hoofdverkeersader voorhet autoverkeer, is het belangrijk dat de primaire overspannendeconstructiedelen zo veel mogelijk worden geprefabriceerd.De perronconstructie bestaat uit twee liggerparen (fig. 10,foto 1). Tussen de liggers is een ruimte gecre?erd om voorzie-ningen als elektra, datakabels, stationsgebonden kabels en hethemelwaterafvoersysteem in op te nemen.Het perrondek bestaat uit prefab platen waarboven een in situgestorte laag komt. De prefab platen zorgen ervoor dat deconstructiewerkzaamheden altijd kunnen doorgaan, zonder hetverkeer op de Europaboulevard te hinderen. De in situ laagzorgt voor de verankering van de perronoverkapping en deperronoutillage. De plaat is in totaal relatief dik, ongeveer40 cm. Dit is een bewuste keuze om de vele raakvlakken tekunnen beheersen. In het in situ deel worden ook allerlei kabelsingestort. Door deze weloverwogen mix van prefab en in situbeton is een bouwmethodiek en daarmee een constructiefontwerp ontstaan dat binnen de gestelde grenzen van tijd,hinder en raakvlakrisico's blijft.`over elkaar heen gelegd' om conflicten, dubbelingen en nieuweof niet-afgestemde raakvlakken te identificeren en op te lossen.Ontwerpkeuzen bovenbouwHet ontwerp van het kunstwerk houdt rekening met eentoekomstig zesde spoor direct ten zuiden van het te realiserenkunstwerk. De ruimte voor dit toekomstige spoor is zeerbeperkt en is alleen mogelijk dankzij de nodige concessies aande dwarsdoorsnede. Ten behoeve van het toekomstige spoorzijn beide spoorassen zoveel mogelijk richting het bestaandespoorviaduct geschoven, waardoor de maatregelen hoofdzake-lijk invloed hebben gehad op het noordelijk spoor. In figuur 10is de principedoorsnede van het perron en de dekken weerge-geven.De volgende zaken vallen op:? Om ruimte te winnen voor het extra spoor bestaat het noor-delijke dek (links op de figuur) uit drie hoofdliggers in plaatsvan vier. Vier hoofdliggers zijn gebruikelijk en ook toegepastvoor het zuidelijke dek. Vanwege de benodigde sterkte enstijfheid zijn de liggers van het noordelijke dek 20 cm hogerdan de liggers van het zuidelijke dek.? Bij beide dekken ontbreekt een HWA-goot (HemelWaterAf-voer). Het hemelwater wordt via een dwarsafschot richting deperronliggers geleid. Hier wordt het hemelwater weggeleidvan het spoordek.? Voor het noordelijke dek is geen kabelgoot beschikbaar. Destationsgebonden kabels en leidingen worden in de daarvoorbestemde ruimte in de draagconstructie van het perron gesi-9810Cement_06_2014 43 26-09-14 11:11themaZoektocht naar ruimte6201444R7555040 160 4095030 240 306055040 200 4030075050130120/1708?25 h.o.h. 70165165608 ?25160550 45030 161 309501804 ?20R75R75155 1554003106012050 200 506012011 Dookconstructie bovenbouw12 Dookconstructie onderbouwHet ontwerp gaat uit van een stalen huis in de boven- enonderbouw. In het `onderhuis' is een stalen pen (de dook zelf)geplaatst (fig. 12). De dook wordt op afstand gehouden van hetonderhuis en is volgestort met een hogesterktemortel die deelektrische isolatie verzekert. Het onderhuis bestaat uit eendikke plaat (60 mm) van 550 ? 550 mm2. Hieraan is de behui-zing van de dook bevestigd. Aan de plaat en de behuizing zijnvervolgens de wapeningsstaven ?25 mm gelast, bedoeld om dekrachten in het beton te leiden. Het geheel is thermischverzinkt en vervolgens in het wapeningsnet verwerkt, waarnade behuizing in het geheel is ingestort. Het `bovenhuis' (fig. 11)wordt opgenomen in de einddwarsdrager van de bovenbouw.Deze wordt voor de stort van de einddwarsdrager exact overde dook heen geplaatst. In het bovenhuis zit een speling van0,5 mm. Op deze manier wordt de dook in langsrichting vrijweldirect aangeslagen en is de fixatie verzekerd.Omdat de doken pas zijn ontworpen in de uitvoeringsontwerpfasevan het werk, konden niet zo maar aanpassingen aan hoofdmatenworden gedaan. De beschikbare ruimte voor de doken bleek danook beperkt. Daarom werd gekozen voor een plaatsingstolerantievan de onderhuizen van +/- 5 mm. Deze tolerantie was in deuitvoering een serieuze uitdaging, aangezien elke overschrijdingvan de gestelde tolerantie apart moest worden bekeken. Inmiddelszitten alle onderhuizen stevig op hun plaats.Tot slotTijdens publicatie van dit artikel is de uitvoering van kunst-werk Europaboulevard en station Amsterdam RAI in vollegang. Vastgesteld kan worden dat het ontwerp van het kunst-werk degelijk en bouwbaar is en dat de ontwerpkeuzen bijdra-gen aan een effici?nte uitvoering. Alleen bij het ontwerp en deuitvoering van de doken voor opname van de langskrachtenheeft de bouwbaarheid onder druk gestaan. Verder is duidelijkdat de bouw verloopt conform planning en in overeenstem-ming met de afspraken met de stakeholders. Hierdoor blijft detijdige oplevering voor het gehele project overeind. DokenVanwege de grote lengte van het viaduct en de verdeling vanslappe tussensteunpunten en stijve landhoofden doen zich terplaatse van de landhoofden grote krachten voor. Voor het inlei-den van deze krachten zijn, zoals eerder aangegeven, dokentoegepast. Een opneembare kracht van 1000 kN op een dookbleek benodigd.Aandachtspunt bij het ontwerp van de fixaties was een eerderaangevraagde dispensatie, bedoeld om eenvoudigweg stekwa-pening uit funderingspalen te kunnen toepassen en deze tekunnen verbinden met de poerwapening. Aanvullende voor-waarde bij deze dispensatie was echter dat boven- en onder-bouw, elektrisch gezien, strikt gescheiden moesten zijn. Via deopleggingen (rubberblokken) was dit geen probleem. Voor eenverdeuveling waarin geen vervorming mag optreden, was ditechter een uitdaging.1311 1213 Plaatsen van de prefab liggers voor despoordekken van de perronconstructieCement_06_2014 44 26-09-14 11:11