C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u w - B o r encement 2001 130DeboortunnelGroeneHartiseenonderdeel van het HSL-Zuidproject. De HSL-Zuid behelst deaansluiting van Nederland op hethogesnelheidslijnennetinEuropaen zal de lijn Parijs-Brussel uit-breiden tot aan Amsterdam. Hetdoel van de aansluiting is eenbetere bereikbaarheid van grotesteden in Nederland en de econo-mische stimulans die hieruitvoortvloeit. Daarnaast wordt zoeen goed alternatief geboden voorhet auto- en vliegverkeer tussenEuropese steden.De verbinding bestaat uit eenBelgisch en een Nederlands deel.Het Nederlandse deel, de HSL-Zuid, loopt vanaf de Belgischegrens,langsBredanaarRotterdam.Van Rotterdam langs Leiderdorpen Hoofddorp tot aan Schiphol enAmsterdam. Haltes voor de HSLzijn Rotterdam CS, LuchthavenSchipholenAmsterdamCS.Voorde 91 km HSL-spoor die in Neder-land wordt aangelegd zijn tien-tallen grote en kleine kunstwer-ken nodig. De civieltechnischeinfrastructuurvoordelijnisinzescontracten onderverdeeld.Het deel van Leiderdorp tot aanWesteinde is ??n van de zes con-tractenenisdoordeoverheidaan-gewezen om als boortunnel teworden uitgevoerd. Deze uitvoe-ringsmethode is gekozen om hetGroene Hart, een uniek polder-landschap tussen de steden DenHaag, Leiden en Rotterdam, niette verstoren.Op 17 december 1999 heeft deminister van Verkeer & Water-staat een Design & Construct-De Groene Hart boortunnel is met een diameter van 14,5 m, de grootstetunnel ooit geboord in zachte grond. Rond september dit jaar zal de boor zicheen weg banen vanuit de startschacht in de Bospolder naast de A4 bijLeiderdorp richting het zuiden, om bij Westeinde in Hazerswoude-Dorp weerboven te komen. In totaal is dan een weg afgelegd van meer dan zeven kilo-meter. Dit artikel behandelt het geboorde deel. Na een globale beschrijvingvan het project zal worden ingegaan op het ontwerp van de boormachine, hetsegmentontwerp en het logistieke concept. Als laatste zullen enkele specialeconstructies van het ontwerp worden toegelicht.Groene Hart tunnelir. F.E. Boerma (HSL-Zuid; Holland Railconsult)ir. J. Ruitenberg (HSL-Zuid; Bouwdienst Rijkswaterstaat)1 | Artist' impression van detunnelC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTunnelbouw -Borencement 2001 1 31contract getekend voor de aanlegvan de Boortunnel Groene Hartmet de aannemerscombinatieBouygues S.A. uit Frankrijk enKoop Holding uit Groningen.De hoofdcriteria waaraan hetontwerp van de tunnel moetvoldoen zijn een levensduur van100jaar,eenhogematevanveilig-heid en een ontwerpsnelheid vande treinen van 300 km/uur,zonder verlies aan comfort doorluchtdrukverschillen. Opleveringvan de boortunnel staat geplandvoor juni 2004. Op 1 januari 2006moeten de eerste treinen over hetHSL-trac? gaan rijden.O n t w e r p v a n d e t u n n e lDe tunnel bestaat uit twee toe-ritten en een geboorde tunnel(figuur1).Detoerittenbestaanuiteenopeneneengeslotengedeelte.Het gesloten gedeelte wordt ge-bouwd door middel van de cut&cover-methode. In totaal zijn hetnoordelijke en het zuidelijke ge-sloten deel respectievelijk 710 men 770 m lang. Bij de toerittenwordt veelvuldig gebruikgemaaktvan diepwandtechnieken, zowelvoor de grondkerende wanden alsvoor de trekelementen voor deonderwaterbetonvloer.Het geboorde gedeelte heeft eenlengtevan7160m.Hiermeekomtde gehele lengte van de tunnel op8640 m. Het geboorde gedeeltebestaat uit een enkele buis meteen uitwendige diameter van14,5 m. In de enkele buis zijn detwee HSL-sporen ondergebrachtdie gescheiden worden door eentussenwand. In de tussenwandzijn om de 150 m deuren aan-gebracht om in geval van calami-teiten personen naar de anderezijde van de buis te verplaatsen.De vloer ligt op een zand-cementbed. In het zand-cement bevindtzich de technische galerij. Hierinworden kabels en leidingen ge-legd voor de technische instal-laties. In het geboorde gedeeltezijn drie onderhoudsschachtenvoorzien. Via deze schachten kanmen van de boortunnel naar hetmaaiveld. In geval van calami-teiten vervullen deze schachteneen aanvoerroute voor hulp-verleningsdiensten en een vlucht-route voor personen. Voor debeheersing van de drukgolven dieworden veroorzaakt door hetpasseren van de trein, wordenluchtschachtenaangebracht.Dezeworden ge?ntegreerd in de start-en ontvangstschacht en de drieonderhoudsschachten.T B MDoordat het tunneltrac? voor 95procent door pleistocene zand-lagen zal gaan is door de aanne-mer gekozen voor een slurry-schild tunnelboormachine (TBM).Bij een slurryschild TBM wordtde grond afgegraven door hetgraafwiel en vermengd metbentoniet. Achter het graafwielwordt het mengsel afgepompt envia een pijpleiding getranspor-teerd naar een scheidingsinstalla-tie. Uitkomende grond en bento-niet worden gescheiden door descheidingsinstallatie, waarna debentoniet weer hergebruikt wordtaan het boorfront.DeTBMzalwordengeleverddoorde Franse firma NFM en wordt inde Franse plaats Le Creusot ver-vaardigd. Het zal de grootsteslurryschild TBM van de wereldworden met een externe diametervan 14,87 m. Deze diameter isgroter dan de externe diametervan de lining, omdat de liningbinnen het schild van de TBMwordt opgebouwd. De ruimtetussen het schild en de liningwordt tijdens het boren opgevuldmet grout. De lengte van hetschild is ongeveer 12 m. Aan heteinde van het schild bevindenzich 19 vijzelparen voor de voort-stuwing van de TBM. Achter deTBMzullentweevolgwagenswor-den opgesteld die onderling ver-bonden zijn door een 60m langestalen vakwerkligger (figuur 2).De afstand tussen de twee volg-wagens is nodig voor het plaatsenvan de technische-galerij-elemen-ten en de aanvulling daarvan metzand-cement. De eerste volg-wagen rijdt over de lining, detweede volgwagen rijdt over dezand-cementstabilisatie. De totalemassa van de gehele machinebedraagt 1932 ton en heeft eenlengte van ongeveer 120 m.De grondomstandigheden zijntypisch voor West-Nederland.De eerste 12 m vanaf maaiveldbestaanuitslappeholocenelagen,daaronder bevindt zich hetpleictocene zand. Daar waar deTBM door holocene lagen moetboren, wordt een grondverbete-ring toegepast. De gronddekkingop het ondiepste punt bedraagtongeveer 5 m, op het diepste puntongeveer 30 m. Start boren isvoorzien voor september 2001,waarna de TBM voor ongeveertwee?nhalf jaar onder de grondzal verdwijnen.2 | Doorsnede TBMC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u w - B o r encement 2001 132L i n i n gDe betonnen lining heeft een uit-wendige diameter van 14,5 m(figuur 3) en is opgebouwd uitnegen segmenten met ongeveergelijke afmetingen en een sluit-steen. De sluitsteen heeft delengte van een half segment.De maximale massa van de0,60 m dikke segmenten bedraagt14,5 ton. Een ring heeft eenbreedte van 2 m. De vijzelkrach-tenvandeTBMwordenpervijzel-paar via pads op de segmentenovergedragen. Pads zijn beton-nen contactvlakken (400 x 1200mm2, hoogte 4 mm) op de ring-vlakzijde van het segment.Per segment zijn er twee padsaanwezig (figuur 4), op de sluit-steen ??n. Dit zorgt voor eenstatisch bepaalde vijzelbelastingper segment. Doordat de pads inelkaars verlengde liggen, over deringen, heeft een gecontroleerdekrachtsafdracht plaats van devijzelkrachten in lengterichtingvan de tunnel. Er zullen geenvijzelschoenen over de voegenworden geplaatst.De waterdichting bestaat uit eendubbele kering. Aan de buitensterand wordt een zwelrubber aan-gebracht, dit zwelt tot drie maalhet originele volume bij contactmet water. Daarachter bevindtzicheenrubberenwaterdichtings-profiel.De ringen hebben allen dezelfdevorm en coniciteit, zogenaamdeuni-ringen. Dit heeft logistiekevoordelen ten opzichte van linkseen rechtse ringen. Doordat rondde omtrek negentien pads aan-wezig zijn kan de sluitsteen opnegentien mogelijke positiesworden aangebracht. Door deconiciteitenhetverdraaienvanderingen kunnen de bochten inhet alignement worden gevolgd.De positie van de sluitsteen wordtper ring bepaald door middel vaneen computerberekening.De langsvoeg tussen de segmen-ten heeft om en om twee hardplastic geleidebalkjes (de connec-tors) en een groef. Dit geleide-balkje vergemakkelijkt het plaat-sen van de segmenten bij ring-bouw, maar heeft geen construc-tieve waarde. Er worden geenbouten toegepast in de langsvoeg,behalve tussen de sluitsteen en deK-stenen (dit zijn de stenen naastde sluitsteen). Uniek in dit projectis het toepassen van een vlakkevoeg bij de ringvoeg; dit is de voegtussen de ringen. In de ringvoegis geen fysieke verbinding aanwe-zig zoals bij een Nocken- of eenNut&Feder-verbinding.Dedwars-kracht-capaciteit wordt geleverddoordewrijvingvanhetbeton-op-beton contact tussen de ringendoor de voorspanning die vanuitde vijzelkracht in de tunnelwandachterblijft. Maatgevend voor ditconcept is het beton-op-betoncontact tussen de ringen. Om ditcontact te waarborgen rond deomtrek van de ring worden hogeeisen gesteld aan de vlakheid vande ringvoeg. De toegestane af-wijking van de ringvlakheid isslechts vier mm. Bij een over-schrijding van deze maat zal dering lokaal worden uitgevlakt.De vlakheid zal worden berekenduit lengtemetingen van vijzel-slagen door middel van rek-strookjes die op de negentienvijzelparen zijn aangebracht.In de ringvoeg worden weltijdelijke bouten toegepast in debouwfase. Iedere pad heeft tweeboutgaten. Dit segmentontwerpis en wordt inmiddels met succestoegepast door Bouygues bijtunnelprojecten in Lyon, Ca?ro,Sydney en Hong-Kong.De segmenten voor de GroeneHart tunnel zullen in het Belgi-sche Amay geproduceerd wordendoor de aannemerscombinatie.Dit gebeurt in een tijdelijkefabriek in vier productielijnen.3 | Dwarsdoorsnede tunnel4 | Opbouw segment metaangegeven de plaatsvan de padscement 2001 1 33Naast de segmenten vindt daarook de productie plaats vande technische gallerij-elementen.Voor het vervoer naar Nederlandworden binnenvaartschepen in-gezet,waarnahetlaatstestuknaarde bouwplaats met vrachtwagensplaatsvindt.B o u w p r o c e sBij de aanleg van de Groene Harttunnel worden de bouw van detunnelwand en de afbouw gecom-bineerd. Binnen het schild van deTBM worden de ringen geassem-bleerd door middel van eenerector. De elementen van detechnische gallerij zullen tussende eerste en tweede volgwagenworden geplaatst. Aan weers-zijden van de gallerij wordt inlagen de zand-cementstabilisatieaangebracht en verdicht. De twee-devolgwagenrijdtaloverdezand-cementstabilisatie. Twee maan-dennahetpasserenvandetweedevolgwagen, zal de vloer wordengestort.Daarnavolgendewandenvoor de kabelkokers en de op-stort voor de tussenwand. Beidestorten vinden plaats in sectiesvan 24 meter. Bij het storten vande vloer en de kabelkokers zalaltijd ??n zijde van de tunnelbeschikbaar blijven voor aan- enafvoer van materieel en materiaalvoor het boorproces. Een maandna het gereedkomen van de kabel-kokers wordt de 9 m hoge tussen-wand gestort. De wand wordt overde gehele hoogte in secties van12m gestort. Voor een snellevoortgang van de bouw van deinterne constructie zal veelvuldiggebruik worden gemaakt vanprefab wapeningsnetten en ver-rijdbare bekistingen.De aanvoer van materiaal enmaterieelzalwordenverzorgddoorspeciaal voor dit project ont-worpen vrachtwagens en vracht-wagen-combinaties. Deze wagenshebben aan beide zijden stuur-cabines. Personeel zal wordenvervoerd met busjes van en naarde plaats van bestemming.Het streven is zo min mogelijkpersoneel door de tunnel te latenlopen. Na afloop zullen de tunnel-wand en de tussenwand wordenafgedekt met een brandwerendebekleding.P a s s a g eo n d e r h o u d s s c h a c h t e nDe drie onderhoudsschachtenbestaan uit een betonnen cilindermet een uitwendige diametervan 31m. Binnen de cilinderwordt een onderwaterbetonvloeraangebracht. De onderkant on-derwaterbetonvloer ligt op NAP?39,5 m (fig. 5).Bovenop de OWB-vloer wordtover de gehele oppervlakte, totNAP ?19,5 m een Lage SterkteMortel (LSM) aangebracht. DeTBM zal zich bij het passeren vandeontvangschachteenwegbanendoor dit LSM-blok. In geval vanschade of groot onderhoud aanhet snijrad of andere onderdelenvan de TBM kunnen binnen hetLSM-blok onder atmosferischedrukreparatieswordenuitgevoerdPasnadevolledigepassagevandeTBM en een gedeeltelijke afbouwvan de tunnel worden de sparin-gen en aansluitingen gemaakt opde liften en de schachten.S p a r i n g e n i n d et u n n e l w a n dBij de onderhoudsschachten zijnverschillende sparingen nodig.Naast de openingen voor de druk-golven in de kruin van de tunnel,zijn aan de zijkanten sparingennodig voor aansluitingen op delift- en trappenhuizen. Aan deonderzijde van de tunnel (onderde rijvloer) is nog een aansluitingvoorzien. Via deze verbindingworden kabels en leidingen van-uit de technische galerij verbon-den met de onderhoudsschacht.De sparingen hebben alle eenrechthoekige vorm met verschil-lendeafmetingen.Degrootstespa-ringen zijn nodig voor de druk-golven. Per spoor is een vrijoppervlak nodig van 12 m2, ditresulteert in twee openingen vanelk 3 bij 4 meter.De uitvoering van de sparingenvindtgefaseerdplaats.Tijdenshetdoorbreken van de lining wordendeomliggenderingenondersteunddoor een stalen constructie diebinnenderingwordtopgebouwd.Hierbij moet rekening wordengehouden met het logistiekeproces, dat nodig is voor het boor-proces, en dat onverminderddoorgaat. Rond de sparing wordteen randbalk aangelegd, die nahet verwijderen van het stalenframedebelastingenmoetkunnendragen. sBouwpartnersaannemerscombinatie:Bouygues S.A. en Koop Holdingopdrachtgever:Ministerie van Verkeer en Waterstaatontwerp:Bouygues S.A. en Koop Holdingprojectbegeleiding:Projectorganisatie HSL-Zuid5 | Passage onderhouds-schacht, links de passagevan het LSM-blok, rechtsafbouw en aansluitingenvan de lining op deonderhoudsschachtC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTunnelbouw -Boren