CEMENT 1 2021 ?11 Het betonnen viaduct is circa 9 m breed en bestaat uit een fundering met hierop twee kolommen en een onderslagbalk met daarop prefab liggers met een druklaag (fig. 1). Deze prefab liggers zijn voor het grootste deel omgekeerde T-liggers en voor één veld kokerliggers. Op het spoordek zijn ontsporingsgeleidewanden en randelemen - ten aangebracht. De liggers, de randelemen - ten en het grootste deel van de onderslag - balken zijn geprefabriceerd, alle overige onderdelen zijn in situ gestort. Onderslagbalken Bij de steunpunten ligt dwars op de dubbele kolommen een horizontale balk, de onder- slagbalk. Hier bovenop zijn de langsliggers gemonteerd, die tussen deze onderslagbal - ken overspannen. De meeste onderslagbal - ken zijn in prefab beton uitgevoerd. Deze hebben een afmeting van 9 m x 2,5 m x 1,25 ? 1,8 m (l x b x h) en een gewicht van 76 ton tot 94 ton. In de onderslagbalken zijn 2 x 32 verticale gains opgenomen ten behoeve van de stekwapening uit de kolommen (foto 2). Na montage is de balk aan de twee 1 Standaard doorsnede spoorviaduct (verouderde figuur; in werkelijkheid loopt het afschot naar het midden omlaag) 2 Inhijsen prefab onderslagbalk 4 km lang spoorviaduct Het grootste deel van het 4 km lange Theemswegtracé bestaat uit een hooggelegen betonnen viaduct, deels uitgevoerd in ter plaatse gestort beton en deels met prefab elementen. 1 2 Theemswegtracé (3) 12? CEMENT 1 2021 kolommen vastgestort door middel van een gietvoeg met cementgebonden, krimparme gietmortel. Hierna zijn in het werk de op- stortingen ten behoeve van de oplegcon - structies van de prefab liggers aangebracht (foto 3), evenals de opstortingen voor een HWA-verzamelbak (hemelwaterafvoer). Er zijn langsliggers toegepast met verschil - lende hoogte. Bij de overgang van het ene type ligger naar het andere type, zit daarom een sprong in de hoogte van de onderslag - balk (foto 3). Aan beide kopse kanten van de balken zijn prefab-betonnen 'schaamschot- ten' bevestigd (foto 4). Deze werken de naad 3 Onderslagbalk met sprong in de hoogte en oplegconstructies voor de prefab liggers 4 Randelementen aan spoordek vast gestort 3 4 CEMENT 1 2021 ?13 tussen de prefab liggers visueel weg. De wapening in de prefab onderslag - balken bestaat uit hoofdwapening van Ø20 mm en Ø32 mm met minimaal 96 stuks 7-draads voorspanstrengen Ø15,7 mm (VMA) in de lengterichting van de balk. Aan de kopse kanten en bovenop zijn thermisch verzinkte schroefhulzen voorzien voor bevestiging van de schaamschotten en het tijdelijk leuning - werk. De onderslagbalken zijn door Spanbe- ton geproduceerd en gestort met zelfver- dichtend beton in de sterkteklasse C60/75 met cementtype CEM III/A 52,5. Afwijkende onderslagbalken Op diverse locaties kon niet worden volstaan met de standaard onderslagbalken en moes- ten afwijkende vormen en maten worden gemaakt. Hoedliggers? Op meerdere plaatsen kruist het tracé een leidingstrook. Daardoor moes- ten bij vier steunpunten de kolommen met fundering buiten de leidingstrook worden gepositioneerd, waardoor extra lange onder- slagbalken nodig waren. Deze zijn allemaal uniek (de langste 18 m x 4,6 m x 3,0 m) en zijn zo groot, dat ze in verband met proble- men met transport niet in prefab beton zijn uitgevoerd maar in situ zijn gestort. In door- snede hebben deze balken een 'hoed'-vorm (fig. 5). Dit was nodig omdat hier ook een grote vrije ruimte nodig was en daarmee een hoog tussenstuk (de hoed). Van deze hoedliggers is als eerste het brede onderste deel gestort. Hier kwamen later de prefab liggers op te liggen. Het smal - lere hoge middendeel loopt tot bovenzijde druklaag en is in een tweede fase gestort. Om scheurvorming te voorkomen, werd het beton van de tweede fase met behulp van een inwendig koelsysteem gekoeld. De hoedliggers zijn voorzien van zes kabels elk met 19 stuks 7-draads voorspan- strengen Ø15,7 mm (VMA), ingestort in het onderste deel van de hoedligger. Voor de ka - bels zijn kunststof HDPE-kabelomhullingen toegepast, in plaats van het gebruikelijke staal in verband met bovenleidingsspanning van 25 kV. De strengen zijn maximaal 48 uur na de tweede stort op 20% krimpvoorspan - ning gezet. Na minimaal 21 dagen is 100% van de voorspanning aangebracht, waarna de ondersteuningsconstructie is verwijderd. Onderslagbalken bij trogbruggen? Een afwijkende onderslagbalk ('special') bevindt zich bij de aansluiting van de beide naast elkaar gelegen trogbruggen op de prefab Bij vier steun - punten moesten de kolommen buiten de leidingstrook worden gepositioneerd waardoor extra lange onderslagbalken nodig waren +8.814 +9.724 +10.049 +8.684 +9.534 +9.834 75 75 130 720 190 325 130 720 190 325 DETAIL 8 DETAIL 9 4600 1050 2500 1050 500 75 1725 1725 75 500 3-04 3-04-B 3-04-A 850 300 1849var. inkassing r ondom d oo k t.b.v bitumen 5 Doorsnede hoedligger (met ronde doken) 5 Theemswegtracé (3) 14? CEMENT 1 2021 6 Doorsnede onderslagbalk steunpunt 7.02 7 In situ gemaakte onderslagbalk voor de stalen boogbrug over de Rozenburgsesluis liggerconstructie (het 'standaard' viaduct). Vanwege de grotere breedte van de troglig - gers heeft deze onderslagbalk een grotere afmeting (15,3 m x 4,9 m x 2 m (l x b x h)). Door het grote gewicht is ook deze onder- slagbalk in situ gestort. Hij heeft een recht- hoekige doorsnede en is wel in één stort uit- gevoerd, waarbij voor de gehele constructie koeling is toegepast. De kolommen zijn in de aslijn van de trogliggers gepositioneerd, waardoor kleinere momenten ontstaan en er geen voorspanning nodig was. Onderslagbalken bij kokerliggers? De andere special is een grote hoedligger voor de oplegging van een zijde van de kokerlig - gers (de andere zijde is gecombineerd met de onderslagbalk van een aanbrug van een van de boogbruggen). Vanwege de vele lei - dingen in de ondergrond is de funderings- 7 6 CEMENT 1 2021 ?15 poer hier relatief lang en smal. Hierdoor ligt de onderslagbalk onder een hoek met de funderingspoer. Ook de kolomvorm is hier- door noodzakelijkerwijs aangepast. De bouwwijze komt overeen met de eerder beschreven vier onderslagbalken over de leidingstraten: een hoedligger die in twee fasen is gestort en in beide fasen is ge- koeld met een inwendig koelsysteem. Ook hier is voorspanning toegepast. In dit geval in langsrichting vijf voorspankanalen in het bovenste deel en in dwarsrichting negen voorspankanalen in het onderste deel (VMA). De kanalen bestaan elk uit 19 7-draads voor- spanstrengen Ø15,7mm (VMA). Door de hoge belasting vanuit de prefab kokerliggers en de afwijkende vorm van de kolommen, zijn de voorspankanalen in de eerste stort (in dwarsrichting) met een forse kromming aangebracht. De vijf voorspankanalen in de tweede stort (langsrichting) lopen in een rechte lijn (fig. 6). Net als bij de onderslag - balken over de leidingstraten is eerst een krimp- en vervolgens de eindvoorspanning aangebracht. Onderslagbalken bij boogbruggen? Ook de in totaal zes onderslagbalken onder beide stalen bruggen (incl. de aanbruggen van een van de boogbruggen) zijn dusdanig groot en zwaar, dat deze allemaal in situ gemaakt zijn (foto 7). Hierin is geen voorspanning toege- past omdat de opleggingen van de stalen boogbruggen recht boven de kolommen zijn gepositioneerd. Doken Voor het opnemen van langs-, dwars- en remkrachten uit het spoordek zijn in de bal - ken zware verticale stalen doken ingestort, waarmee het steunpunt en het spoordek zijn verbonden. Dit via de aan te storten in situ koppelbalk (foto 8). De wapening rond deze doken loopt op tot zes lagen Ø32mm 'gestapeld' om deze krachten op te kunnen nemen (foto 9). De doken zelf bestaan uit stalen kokers van rond 356 mm (fig. 5) of vierkant 220-280 mm met een wanddikte van 35-50 mm. De ronde doken zijn voor de vaste punten van een dek en staan de beweging van het dek in één richting toe. Over die vierkante doken vallen rechthoeki - ge contrakappen, die zijn ingestort in de koppelbalk (foto 10). De holle doken zijn gevuld met gietmortel. Verdere ingestorte voorzieningen zijn een HWA-doorvoer die in de kolom uitkomt, hijsvoorzieningen en aan de onderzijde drie sparingen voor architectonische verlichting inclusief kabeldoorvoeren. Voor het opnemen van langs-, dwars- en remkrachten uit het spoordek zijn er in de onderslagbalk zware, verticale stalen doken ingestort 8 8 Doken waarmee het steunpunt en het spoordek zijn verbonden; koppelbalk hier nog niet gestort Theemswegtracé (3) 16? CEMENT 1 2021 Prefab liggers Het viaduct bestaat in totaal uit 691 voorge- spannen prefab-betonnen langsliggers die zijn opgedeeld in drie hoofdtypen: ZIPXL, TRS (beide fig. 1, foto 11 en 12) en SKK. De ZIPXL-liggers zijn omgekeerde T-liggers en vormen de veldliggers (488 stuks). Deze zijn onderverdeeld in drie verschillende lengte/hoogte-verhoudingen. De standaard is 30 m / 1,60 m (l x h). Bij inritten, leiding- straten en pasvelden wordt ook gebruik- gemaakt van liggers met een hoogte van 1,80 m en 2,20 m. De lengte varieert hierbij van 32 m tot 38 m. De TRS-liggers zijn asymmetrische T-liggers en vormen de randliggers (194 stuks), per veld twee stuks. Deze hebben dezelfde lengte/hoogte-verhoudingen als de ZIPXL-liggers. Om deze liggers stabiel te kunnen aanbrengen, zijn ze gefixeerd aan de veldliggers met draadstangen in het mid - den en aan de uiteinden. De SKK-liggers zijn kokerliggers (9 stuks) (foto 13) en worden slechts in één veld gebruikt, namelijk het veld over de hoek van de binnenvaartterminal van tank - overslagbedrijf Vopak aan de Neckarhaven. Als gevolg van de beperkte hoogte tussen het spooralignement en de terminal konden hier geen hoge(re) ZIPXL-liggers worden toegepast. De kokerliggers hebben een iets beperktere hoogte van 1,90 m. 9 11 10 12 9 Wapeningconcentratie rondom de in te storten doken (hier nog niet ingestort) 10 Doken met rechthoekige contrakappen 11 Aanbrengen ZIPXL-veldligger?12 Aanbrengen TRS-randligger CEMENT 1 2021 ?17 Het zijn de langste liggers van dit project met een lengte van circa 43 m. Door een bocht in het spoor zijn de buitenste liggers langer dan de binnenste liggers. Het gewicht varieert tussen de 135 ton en 149 ton per stuk. Deze liggers moesten overigens wel in een buitendienststelling van de binnen - vaartterminal worden aangebracht omdat eronderdoor, zowel boven- als ondergronds, leidingen met gevaarlijke stoffen lopen. De liggers zijn voorzien van 102 tot 130 7-draads voorspanstrengen Ø15,7mm (VMA). Ze zijn gemaakt met een zelfver- dichtend betonmengsel op basis van CEM III/A52,5 met kalksteenmeel. Sterkteklasse is maximaal C70/85. Koppelbalk? Aan de uiteinden van elk veld met prefab liggers is in situ een betonnen koppelbalk gestort (dwarsdrager). Deze zit deels tussen en deels buiten de kop van de prefab liggers. In deze koppelbalken is langswapening aangebracht die door hijs- sparingen in de veldliggers loopt. In de randliggers zijn hiervoor schroefkoppelin - gen ingestort om stekken in te monteren. De randligger is tevens de kopkist van de koppelbalken, zodat deze van buitenaf niet zichtbaar zijn. De koppelbalken zijn uitge- voerd in sterkteklasse C45/55. Druklaag? Nadat aan beide uiteinden van een veld de koppelbalken zijn gestort, is op de prefab liggers een druklaag onder af - schot (200-260 mm) gestort. De druklaag is gewapend met Ø8-Ø16. Er is gestort met een betonmengsel sterkteklasse C35/45 met cementtype CEM III/B 42,5 LH-HS. Aan weerszijden van de toekomstige sporen zijn ontsporingsgeleidewanden gestort. Het afschot van de druklaag loopt naar het midden omlaag, waardoor het water via doorvoeren (zogenoemde 'mouse- holes') in de middelste ontsporingsgeleide- wanden naar de watergoot in het midden van het spoordek loopt. Vanuit hier wordt het water vervolgens via het steunpunt naar het riool afgevoerd. De HWA is in de poer, kolom, onderslagbalk en koppelbalk ingestort en daardoor onzichtbaar wegge- werkt. 'Hangende' liggers? Een speciale construc- tie is toegepast bij de kruising van het via - duct met de Neckarweg. Het tracé kruist de Neckarweg onder een flauwe hoek, waardoor de onderslagbalken in het profiel van vrije ruimte (PVR) van de Neckarweg komen. Deze zijn daarom aan één zijde ingekort. Hierdoor hebben de buitenste twee prefab liggers hier aan één uiteinde geen oplegpunt. De prefab liggers zijn daarom met een verzwaarde koppelbalk aan elkaar gestort. Deze prefab liggers 'hangen' uiteindelijk aan één zijde aan het spoordek. Om dat mogelijk te maken zijn extra sparingen in de kop van de liggers opgeno- men, om voldoende langswapening voor de koppelbalk aan te kunnen brengen Over de gehele lengte van het viaduct is een betonnen borstwering aangebracht, voorzien van een verticaal geprofileerde structuur 13b 13a 13  Kokerliggers: (a) veldligger, (b) randligger Theemswegtracé (3) 18? CEMENT 1 2021 (foto 14). Bij de montage zijn de balken op een hulpconstructie geplaatst die in een tij- delijke wegversmalling stond. Na voldoende verharding is deze hulpconstructie weer verwijderd. Randelementen Aan het contract van het project is een architectonische visie gekoppeld. Hierin is bepaald dat aan beide zijden over de gehele lengte van het viaduct een borstwering door middel van randelementen moest worden aangebracht (fig. 15), in totaal bijna 6000 stuks. De hoogte van de randelementen is zodanig gekozen dat deze gelijk als valbevei - liging fungeert. Doordat de prefab liggers en ook de druk - laag een zeeg hebben en de randelementen in een rechte lijn moesten komen, is een kim aangebracht op de druklaag die het hoogteverschil opvangt. Met twee hoekstalen is het element op de kim gezet en met een schoor vastgehouden totdat het element is vastgestort, tegen een betonnen wand, op de druklaag (foto 16). Tussen deze wand en de ontsporings- geleidewanden bevindt zich een kabelkoker. De kabelkoker is afgedekt met betonplaten en vormt het inspectiepad (fig. 1). De randelementen zijn voorzien zijn van een verticaal geprofileerde structuur. Voor de elementen is oppervlakteklasse B2 14 Prefab ligger met extra sparingen voor wapeningdoorvoer 15 Doorsnede prefab randelementen inclusief de houtvezelcementplaten 14 15 CEMENT 1 2021 ?19 en grijsschaal III conform CUR-Aanbeveling 100 Schoonbeton van toepassing. Belangrijk aandachtspunt was dat de kleur van de ran - delementen zoveel mogelijk overeenkomt met de kleur van het in situ gestorte beton en de kleur van de prefab liggers. Het in situ gestorte beton is voornamelijk geproduceerd met cementtype CEM III/B 42,5, hetgeen een vrij lichte kleur oplevert. Na het beoordelen van de monstertegels, zijn de randelementen geproduceerd met cementtype CEM III/A 52,5 (foto 17). Ze zijn uitgevoerd met beton in sterkteklasse C45/55, in de milieuklasse XC4/XF4. Ze zijn bij Durisol Raalte geprodu - ceerd (foto 18). Om het betonoppervlak aan de zichtzijde (dit is de niet-spoorse zijde) zolang mogelijk vrij van vervuiling te houden, zijn er twee extra maatregelen genomen: De elementen zijn aan de bovenzijde iets schuin gestort, waardoor regenwater via de niet-zichtzijde wordt afgevoerd. Hierdoor blijft de zichtzijde langer schoon. Om verontreiniging in het betonoppervlak door vlekken veroorzakende ijzer- en vana - diumverbindingen (zogenoemde oer of py - riet) zo veel mogelijk te voorkomen, is tijdens de productie het grove toeslagmateriaal grind vervangen door gebroken kalksteen. Geluidswering? Hoewel het tracé door een industriegebied loopt, is extra geluidswe- ring nodig omdat het nieuwe tracé dichter bij het dorp Zwartewaal, aan de overzijde van het Hartelkanaal, komt te liggen. In het ontwerptraject hebben de bewoners inten - sief meegesproken over voorzieningen om geluidsoverlast tegen te gaan. Aan de spoorzijde tegen de rand - elementen, boven de kabelgoten, wordt geluidsabsorberende beplating (houtvezel - cementplaten) aangebracht. Deze platen moeten een geluidsreductie van 9dB(A) rea - liseren. Er worden twee houtvezelcement- platen op één randelement gemonteerd (fig. 15). Een goede montage is van belang om te voorkomen dat ze in de gebruiksfase los gaan zitten door de zuiging en stuwdruk van de treinen. De platen worden per stuk met vier ankers M8 gemonteerd. Deze wor- den ter plaatse geboord, waarna ze op een vooraf vastgesteld moment worden aange- draaid. Andere geluidswerende maatregelen zijn dat het spoor volledig in ballastbed 16 Gemonteerde randelementen 17 Monstertegels en grijsschalen 16 17 Theemswegtracé (3) 20? CEMENT 1 2021 wordt aangebracht en ook op de beide stalen boogbruggen wordt een ballastbed op een betonvloer aangebracht. Verder worden de randelementen over het hele tracé extra verhoogd tot 1,70 m boven bovenkant spoorstaaf, meer dan voor valbeveiliging nodig zou zijn. Tussen de rand elementen onderling zit een naad van 25 mm. Om toch een 'geluid - dichte' aaneengesloten wand de realiseren, wordt de naad tussen de houtvezelcement- platen in het midden van het randelement geplaatst, waardoor één houtvezelcement- plaat een overstek heeft en aansluit op het naastliggende randelement (fig. 15). Om bouw toleranties in de randelementen op te vangen en om te voorkomen dat daar- door de relatief broze houtvezelcement- platen bij monteren zouden breken op de rand van het naastliggende randelement, wordt aan de achterzijde een verjonging aangebracht. Door deze overlappende methode wordt toch een 'geluidsdichte' wand gecreëerd. De ruim 11.000 houtvezelcementplaten worden eveneens bij Durisol Raalte gepro- duceerd. Durisol had de houtvezelcement- platen ook aan de randelementen 'nat in nat' vast kunnen storten in één proces. Er is bewust voor gekozen de platen los te produceren en in het werk te monteren (foto 16). Hierdoor wordt voorkomen dat schade optreedt als gevolg van afbouwwerk - zaamheden op het dek. In de gebruiksfase kunnen bij onderhoud of schade de platen gemakkelijk worden vervangen. 18 Opslag randelementen 18 CEMENT 1 2021 ?21 1 2 Aardingssysteem constructie PREFAB SCHUIMBETON BLOKKEN Om de realisatie van het nieuwe hooggelegen spoorviaduct mogelijk te maken is de bestaande Theemsweg voor aanvang van de werkzaamheden verlegd. Het nieuwe tracé van de Theemsweg kruist hierbij een kabel- en leidingstrook (K&L). Hier is gekozen om boven de kabel- en leidingstrook licht ophoogmateriaal toe te passen. Hierdoor wordt de gewichtstoename op de K&L van het nieuwe asfalt- en funderingspakket gecompenseerd. Een tweede vereiste was dat de kabel- en leidingstraat goed bereikbaar moest blijven en dat het lichte ophoogmateriaal snel en eenvoudig moest kunnen worden verwijderd. Uiteindelijk is de oplossing gevonden in het maken van stapelbare prefab schuimbetonblokken met een volumieke massa van 500 kg/m³. Vooraf zijn enkele elementen gemaakt waarop een proefbelasting van 10 maal het eigen gewicht (5000 kg) is aan- gebracht (foto 1). In totaal zijn 117 prefab schuimbetonblokken toegepast met afmeting 1000 mm x 1000 mm in drie verschillende hoogtes. AARDING KUNSTWERK Op de Havenspoorlijn wordt een bovenleidingspanning van 25 kV AC (50 Hz) als tractie-energievoorziening toegepast (overige spoor in Nederland is 1500V). Een nadeel van deze tractievoorziening is dat er relatief veel retourstroom door de spoorstaven en de grond teruggaat naar het onderstation (verdeelstation voor de energie- voorziening). Ongecontroleerde retourstromen kunnen schade aan de beton- constructie veroorzaken. Bijvoorbeeld corrosie van wapening en (thermische) schade aan voorspankabels als gevolg van te hoge stroomconcentraties. Om dergelijke schade te voorkomen is een aardingssysteem ontworpen met als doel de retourstromen gecon- troleerd door de betonconstructie te leiden en af te voeren (fig. 2). Hiervoor zijn in alle onderdelen van de betonconstructie zoge- naamde aardstaven opgenomen. Deze staven zijn uitgevoerd als gladstaal (FeB220/B500A) met een diameter van Ø16mm en wor- den fysiek met het wapeningsnet in de betonconstructie verbon- den. De gladstaalstaven hebben geen constructieve functie. De retourstroom wordt via de aardstaven uit de spoordekken naar de steunpunten en de funderingspalen naar 'moeder aarde' geleid. 2 1 Proefbelasting van een prefab schuimbetonblok Theemswegtracé