Brussel: aanpassing uitvoeringstechnieken aan ... - GeoTechniek

vakbladgeotechniek.nl

Brussel: aanpassing uitvoeringstechnieken aan ... - GeoTechniek

Spoorwegtunnel Schuman-Josaphat in hartje Brussel

Brussel-Schuman

Brussel-Luxemburg

Mouterij

Etterbeek

Arcaden

L 161

L 26

Meiser

Merode

Delta

Watermaal

Ir. G. Versweyveld

Projectleider Burgerlijke Bouwkunde Jan de Nul NV

Adjunct-projectdirecteur THV Leophat

De beheerder van de Belgische spoorweginfrastructuur,

Infrabel, heeft een plan in uitvoering

gebracht om het spoorwegnet uit te breiden in

de wijde omgeving van Brussel, Gewestelijk

Express Net genaamd. Dit ten behoeve van het

woon-werkverkeer, en in de hoop daarmee een

deel van het fileleed op de weg op te lossen.

Een van de belangrijke schakels in het plan

bestaat uit de verbinding van 2 bestaande spoorweglijnen

in het centrum van Brussel – de lijnen

161 en 26, gelegen in het hartje van de Europese

wijk (figuur 2 ).

Dit project, ’spoorverbinding Schuman-Josaphat’

genaamd, heeft een waarde van € 210.000.000

en werd in mei 2008 gegund aan de Tijdelijke

Handelsvereniging Leophat, samengesteld uit

Jan de Nul NV, Cei-demeyer, Galere, Wayss &

Freitag en Franki Foundations Group.

De werken dienen afgerond te zijn in de loop

van juni 2012. Voor dit project treden Beliris en

Infrabel gezamenlijk op als bouwheer.

Het aanbestedingsontwerp werd opgesteld door

Samenvatting

De nieuwe spoorwegtunnel Schuman-

Josaphat wordt gebouwd in het hartje

van de Europese wijk van Brussel.

Het tracé van de tunnel kruist bestaande

constructies van diverse aard: kantoorgebouwen,

een bestaande tunnel en

historische woningen. De randvoorwaarden

van toegankelijkheid en hinder

t.o.v. de omgeving zijn bovendien

stringent. Dit maakt dat bij de bouw van

deze tunnel diverse speciale uitvoeringstechnieken

aangewend worden.

In dit artikel wordt bondig toegelicht

hoe de uitvoeringstechnieken aangepast

werden aan de omstandigheden.

Figuur 1 Galerij in uitvoering.

Aanpassing uitvoeringstechnieken

aan de stedelijke omgeving

Figuur 2 Schematische situering

tunnelproject.

8 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

de THV Bagon-SGI (eerste deel) en Grontmij

(tweede deel). De uitvoeringsstudie wordt door

de aannemer uitgewerkt.

De verbinding tussen beide lijnen gebeurt door

middel van een tunnel van circa 2 km lang.

Het tracé van die tunnel kruist diverse bestaande

constructies en structuren, die voor een goed

begrip verder gebundeld worden in drie items:

Gebouweneiland Archimedes, Kortenbergtunnel

en Huizeneiland Plasky (figuur 3).

Door de complexiteit van de kruisingen, en door

de onmogelijkheid om grote bouwputten aan de

oppervlakte te maken, werd voor de bouw van

deze tunnel geopteerd voor een aantal speciale

technieken, die we hier verder zullen toelichten.

Geologisch gezien bevindt de nieuwe tunnel zich

quasi integraal in de zandsteenhoudende fijnkorrelige

zandlagen van het Lediaan en het

Brusseliaan. De zone van de werken is gekend

voor de aanwezigheid van oude zandsteenontgin-


ningen in de ondergrond. Uit deze kleine oude

mijngangen en holtes werden de bouwstenen

voor de historische gebouwen van Brussel

gedolven. Uiteraard vormen deze bestaande

gangen een gevaar voor instortingen en zettingen

tijdens de werken.

Over het algemeen zijn de zanden dichtgepakt,

doch plaatselijk komen ook ontkalkte zones voor

beperkte samenhang.

In het vervolg van de tekst wordt het tracé van

de nieuwe tunnel overlopen en worden de particulariteiten

van dit project nader toegelicht.

Gebouweneiland Archimedes (figuur 4)

Het tracé start bij de onderdoorgang van

Gebouweneiland Archimedes. Dit bestaat uit

6 kantoorgebouwen van een tiental bouwlagen

(2 à 3 ondergronds), waaronder de ambassades

van Portugal, Nederland en Oostenrijk.

De gebouwen zijn gefundeerd op staal. De

afstand tussen het te realiseren tunneldak en

de funderingszolen van de gebouwen is 0,5 à

2,5 m. De toelaatbare zettingen tijdens de

werken zijn beperkt tot 5 mm (waarschuwings-

Figuur 4

Grondplan

passage

onder

Gebouweneiland

Archimedes.

Figuur 5

Realisatie

van

micropalen.

peil) en 10 mm (alarmpeil).

Om dit te monitoren werd een automatisch, online

consulteerbaar waterpassysteem geïnstalleerd

in de kelders van de gebouwen. Slechts 2

van de 6 kelders zijn voor de werken toegankelijk,

zij het erg beperkt. Daarom werd geopteerd

voor een aantal speciale technieken.

Daar waar de tunnel op zeer korte afstand onder

de bestaande funderingen passeert (< 1,5 m)

worden in de kelders micropalen gerealiseerd.

D.m.v. een structuur bestaand uit stalen liggers,

klemkragen in beton en tijdelijke vijzels wordt

de draagstructuur van de bestaande gebouwen

overgebracht op de micropalen. De tijdelijke

vijzels maken compensatie van zettingen

mogelijk tijdens de bouwfase.

Eenmaal dit gerealiseerd, worden vanuit de

kelder de tunnelwanden handmatig uitgegraven

d.m.v. de techniek van beschoeide sleuven, met

een breedte van 1,05 m tot een diepte van circa

15 m. Na plaatsing van de wapening worden de

sleuven gebetonneerd. Vervolgens wordt tussen

de micropalen uitgegraven tot het niveau

Figuur 6 Typesnede passage onder

Gebouweneiland Archimedes.

Figuur 3

Overzichtsplan

tunneltracé.

GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009 9


Figuur 9 Typesnede overgang Archimedes-

Kortenbergtunnel.

onderzijde tunneldak en wordt het tunneldak

gebetonneerd. Hierbij worden alle bestaande

funderingszolen afgebroken. Tenslotte wordt

een direct contact gerealiseerd tussen de

bestaande draagstructuur en het tunneldak

d.m.v. definitieve platte vijzels, geplaatst in paar.

10 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

Figuur 7 Dwarsdoorsnede deel onder

Kortenberglaan.

In een volgende fase word de tunnelsectie in

stross uitgegraven onder het tunneldak en

wordt de vloerplaat gerealiseerd. Hierbij

worden ook de micropalen afgebroken (figuur 5).

Daar waar de tunnel op grotere afstand onder

de bestaande funderingen loopt (1,5 à 2,5 m),

wordt gebruikt gemaakt van de galerij-techniek

(figuur 6).

Vanuit 2 fronten worden hoofdgalerijen met sectie

B 2,6 x H 2,6 m handmatig uitgegraven, volgens

de langszin van de tunnel (figuur 1). Deze hoofdgalerijen

situeren zich aan beide zijkanten van de

dwarssectie, ter hoogte van het tunneldak

Vervolgens worden tussen beide hoofdgalerijen

dwarsgalerijen van B 1,5 x H 1,8 m handmatig

uitgegraven, gewapend en gebetonneerd.

Deze worden onderling in langszin verbonden

d.m.v. schroefmoffen en vormen zo het tunneldak.

Vanuit de langsgalerijen worden eveneens

beschoeide sleuven B 1,05 m gegraven die na

betonneren de wanden van de toekomstige

spoortunnel zullen vormen.

Figuur 8 Betonneren van

een beschoeide sleuf.

Wanneer deze operatie afgelopen is, wordt de

tunnelsectie in stross uitgegraven en de vloerplaat

gerealiseerd.

In deze zone wordt de zettingscompensatie op

diverse manieren uitgevoerd, afhankelijk van de

geometrie van de bestaande funderingen en de

beschikbare hoogte tussen tunneldak en fundering.

Zo worden plaatselijk consolidatieinjecties

uitgevoerd, d.m.v. horizontaal geboorde TAM’s

onder bepaalde funderingen. Elders worden

galerijen plaatselijk verhoogd tot aan de

funderingszool en worden vanuit de galerij

vijzels geplaatst tussen de zool en het toekomstige

tunneldak.

Grondwater wordt slechts in dit deel van de

tunnel tegengekomen, met name in de onderste

meters van de nieuwe tunnelwand. Daartoe

wordt een bemaling d.m.v. dieptebronnen

geïnstalleerd. De aard van de ondergrond, en

de historische voorbelasting die hij onderging,

maken echter het gevaar voor zettingen t.g.v.

de bemaling zeer klein.


Onder de bestaande Kortenbergtunnel

Eenmaal het Gebouweneiland Archimedes voorbij,

loopt de nieuwe tunnel onder de

Kortenberglaan, meer bepaald onder de wegtunnel

die zich daar al bevindt.

De bestaande wegtunnel dateert uit de jaren ‘80.

Hij werd gebouwd door middel van de wandendak

methode. De wanden bestaan eveneens uit

beschoeide sleuven.

De nieuwe tunnel situeert zich binnen de steek

van de bestaande beschoeide sleuven (figuur 7).

In eerste instantie wordt vanuit een strossgat,

gelegen in de bestaande wegtunnel, de bestaande

vloerplaat ondergraven (stross-fase 1) en wordt

het nieuwe tunneldak gebouwd op volle grond.

Vervolgens wordt de tweede stross-fase uitgegraven

onder het nieuwe tunneldak, tot

circa halve hoogte van de toekomstige tunnel.

Vanop dat niveau worden de wanden van de

nieuwe tunnel gebouwd, opnieuw onder de

vorm van beschoeide sleuven (figuur 8).

Op de beschoeide sleuven wordt een kroonbalk

en steunmuur gebouwd om de verbinding te

maken van de dakplaat. Hierbij wordt ook een

verbinding gerealiseerd met de bestaande

tunnelwand, zodat de lasten van de bestaande

tunnel overgedragen worden naar de nieuwe.

Om de zetting van de bestaande tunnel te beperken

wordt gewerkt in fases van maximaal 6 m

lang. Dat betekent dat over deze lengte zowel

beschoeide sleuven, als kroonbalk en steunmuur

gerealiseerd moeten worden alvorens de naast-

Figuur 10 Grondplan passage onder Huizeneiland Plasky.

Aanpassing van de uitvoeringstechnieken aan de stedelijke omgeving

liggende sectie aangevat mag worden. Op

die manier wordt het gewicht van de bestaande

tunnel zo snel mogelijk overgedragen op de

nieuwe en wordt het risico op zakking van de

bestaande tunnel door ontspanning van de

fundering ervan geminimaliseerd.

Tenslotte wordt de derde stross-fase uitgegraven

en wordt de nieuwe tunnelvloer gebouwd.

Complexer wordt het ter hoogte van de overgang

tussen Gebouweneiland Archimedes en de

bestaande wegtunnel (figuur 9).

Daar moet immers ingebroken worden in de

bestaande tunnelwand. Daartoe wordt opnieuw

de techniek van galerijen aangewend.

In eerste instantie wordt gefaseerd een opening

van circa 2x2 m in de bestaande tunnelwand

geschoten vanuit de strossfase. Deze opening

dient als aanzet van de dwarsgalerijen die loodrecht

op de tunnelas gegraven worden en zo de

draagbalken van de nieuwe tunneldak zullen

vormen. Aan het uiteinde van de dwarsgalerij

wordt de nieuwe tunnelwand gebouwd, onder

de vorm van een beschoeide sleuf.

Tussen de dwarsgalerij en de bestaande tunnelwand

worden platte vijzels geplaatst om de

lasten van de bestaande tunnel zettingsvrij

over te brengen naar het nieuwe tunneldak.

Eenmaal de vijzel op spanning, kan de naastliggende

dwarsgalerij aangevat worden.

Onder het Huizeneiland Plasky

De laatste sectie van de nieuwe tunnel maakt

de verbinding met de bestaande lijn 26, die

zich op deze plaats ook in een tunnel bevindt

(figuur 10 en 11).

Die bestaande tunnel werd gebouw rond 1920.

Hij heeft een halfcirkelvormige sectie en is

gebouwd in ongewapend beton. Destijds

werd hij eveneens via galerij-techniek gebouwd,

wat maakt dat in de bestaande tunnel veel

stortnaden aanwezig zijn.

Daardoor wordt de aansluiting op de bestaande

tunnel een delicate aangelegenheid.

Allereerst wordt het dak van de nieuw tunnel

gebouwd boven dat van de bestaande.

Hiervoor wordt de techniek van het buizendak

aangewend.

Vanuit een centrale werkput worden twee stalen

buizen diameter 3000 mm ingeperst d.m.v.

TBM-techniek, en dit in de langse zin van de tunnel.

De langse persingen situeren zich aan elke

uiteinde van het dak, in dwarssectie beschouwd.

De centrale werkput is aan de oppervlakte slechts

zichtbaar onder de vorm van een schacht van 8

bij 8 m. Ondergronds meet de put echter circa 30

bij 8 m. De overbreedte t.o.v. de schacht wordt

gerealiseerd d.m.v. galerijen en beschoeide

sleuven.

Vanuit de stalen buizen worden vervolgens

de tunnelwanden gebouwd d.m.v. beschoeide

sleuven, met breedtes tussen 1,40 en 1,80 m

Figuur 11 Typesnede passage onder

Huizeneiland Plasky.

GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009 11


Vanuit die zelfde stalen buizen worden eveneens

dwarsboringen uitgevoerd, van langse buis naar

langse buis. Het betreft betonnen buizen dia.

1600 mm die ingeperst worden d.m.v. open

front-techniek.

Op de plaats waar de oude en de nieuwe tunnel

naast elkaar lopen is de overspanning te groot

om nog met een buizendak te kunnen werken.

Daar worden de dwarse verbindingen dan ook

gemaakt d.m.v. galerijen B 1,80 m x H 2,20 m.

Eenmaal de structuur van de nieuwe tunnel over

de oude gemaakt is, en de oude tunnel daardoor

ontlast werd, wordt de ruimte tussen de nieuwe

en de bestaande tunnel gedeeltelijk uitgegraven.

Vervolgens worden onder de bestaande tunnel

stempelbalken gebouwd, opnieuw onder de vorm

van galerijen, die de twee nieuwe tunnelwanden

met elkaar verbinden.

Wanneer dit alles gebouwd is, kan de bestaande

tunnel volledig vrijgegraven en gefaseerd afgebroken

worden.

Dit gedeelte van de nieuwe tunnel loopt onder

residentiële bebouwing. Het betreft namelijk

woningen van rond 1900, bestaande uit een

5-tal bouwlagen.

Het tunneldak bevindt zich circa 4 m onder de

kelders van deze woningen.

Figuur 12

Grondplan

Compensation

Grouting.

12 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

Als grenswaarde voor absolute zettingen wordt

hier 20 mm gehanteerd. De differentiële zetting

dient beperkt te worden tot 1/1000 (waarschuwingspeil)

en 1/500 (alarmpeil).

Om de zettingen in dit gedeelte te compenseren,

wordt Compensation Grouting toegepast vanuit

2 werkputten in de middenberm van de Plaskylaan.

Vanuit de werkputten worden injectiebuizen

horizontaal ingeboord in waaiervorm, met een

onderlinge tussenafstand van maximaal 1,60 m.

De injectiebuizen bevinden zich circa 2,5 m onder

het niveau van de kelders (figuur 12).

Na het boren van de TAM’s worden voorinjecties

uitgevoerd in opeenvolgende fases.

In eerste instantie wordt grout geïnjecteerd met

de bedoeling om de horizontale spanningen in

de ondergrond groter te maken dan de vertikale

(prestressing-fase).

Vervolgens wordt opnieuw geïnjecteerd om een

horizontaal scheurvlak ter hoogte van de TAM’s

te creëren en wordt de grond boven de TAM’s

lichtjes opgedrukt (preheaving-fase).

Eenmaal dit doorlopen, is het systeem operationeel

en kan ingegrepen worden telkens zettingen

in de woningen vastgesteld worden boven de

grenswaarde. Bij elke interventie worden de

zettingen gecompenseerd door het heffen van

de grond tussen de injectielaag en de woningen.

Dit door middel van gerichte groutinjecties.

Het systeem van Compensation grouting wordt

gestuurd door een meetsysteem op basis van

automatische waterpassing dat in de kelders van

de bestaande woningen geïnstalleerd wordt.

De metingen zijn online beschikbaar. Tijdens

de prestressing en preheaving fase wordt een

relatie vastgelegd tussen de geïnjecteerde

hoeveelheden per injectiepoort en de respons

van de bovenliggende structuur. Hiervoor wordt

gespecialiseerde software gebruikt. Wanneer

tijdens de tunnelwerken zettingen vastgesteld

worden op een bepaalde plaats kan dan ook zeer

gericht opgetreden worden. Op dat moment zal

de software aanduiden vanuit welke injectiepoorten

hoeveel grout geïnjecteerd moeten

worden om de gewenste heffing te bekomen.

Met deze verzameling van speciale technieken

is het toch mogelijk om een nieuwe spoortunnel

te bouwen in een zeer druk gedeelte van de

stad waar al veel infrastructuur aanwezig is.

Hierbij is de hinder aan de oppervlakte minimaal.

Bovendien zijn de gehanteerde technieken aangepast

aan de specifieke aard van de ondergrond.

More magazines by this user
Similar magazines