C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n g T u n n e l b o u w 36 cement 2007 6 open bak tunnel open bak tramplaat tramplaat open bak open bak tunnel pompput stationsplein Kruisplein Plaza Bouwcentrum Groothandelsgebouw gebouw Delftse Poort Ka rel Door man st r richting centrum De Weenatunnel, een verkeerstun- nel die bestaat uit twee tunnelbui- zen met in elke buis twee rijstro- ken, is onderdeel van het project Rotterdam Centraal. De tunnel loopt op het Weena van de Karel Doormanstraat tot aan de Dier- gaardesingel en heeft het gesloten gedeelte ter plaatse van het Stati- onsplein (fig. 1). De totale lengte van de tunnelbui- zen bedraagt 350 m, waarvan 135 m gesloten. De twee tunnel- buizen vervangen de huidige enkele tunnelbuis met twee rij- stroken en een geringe doorrij- hoogte. In de zuidelijke tunnel- buis worden voorzieningen aangebracht om aan te sluiten op de toekomstige parkeergarage onder het Kruisplein. Sinds het voorjaar van 2006 is de tunnel in uitvoering, de opleve- ring is gepland eind 2009. B o u w m e t h o d e De Weenatunnel wordt gebouwd in het centrum van Rotterdam ter plaatse van een drukke verkeers- ader (foto 2). De opdrachtgever eiste dat het tram-, bus-, autover- keer en het langzaam verkeer ongehinderd moet kunnen door- gaan. Deze eis heeft geresulteerd in een beperkt bouwterrein voor de aannemer en in een gefaseerde bouw van de tunnel. De tunnel wordt in den droge ont- graven. Aangezien de onderkant van de toekomstige vloer ruim 7 m onder maaiveld ligt, wordt een spanningsbemaling toegepast. B o u w p u t w a n d e n De wanden van de bouwput bestaan uit een diepwand, combi- wand en damwand (fig. 3, 4). De diepwand wordt toegepast ter plaatse van de toekomstige aan- sluiting op de Kruispleingarage, die in een tijdelijke polder zal worden gebouwd. De strenge doorbuigingseisen, vanwege het aanwezige verkeer, bebouwing en kabels en leidingen (K&L), hebben geleid tot een bouwputontwerp met de zwaarst mogelijke damwandprofielen in combinatie met, op sommige loca- ties, drie tijdelijke stempelramen. De redenen voor de zware damwand en stempeling zijn: ? een grondkerende hoogte van 7 m; ? de bouwput wordt in den droge uitgevoerd, zodat geen gunstig werkende tegendruk van water aanwezig is; ? de aanwezigheid van enkele slappe grondlagen onder de toe- komstige tunnelvloer; ? de grote bovenbelasting vanuit het verkeer direct naast de bouwput. Nadat de constructievloer is gestort, wordt deze gebruikt als stempel en kan het tweede en eventueel derde stempelraam worden verwijderd. Het bovenste stempelraam bevindt zich direct boven het toekomstige dak, zodat de wanden en het dak van de tunnel kunnen worden gestort met aanwezigheid van het vloerstempel en het bovenste stempel. B o u w f a s e r i n g De eerste tunnelbuis (zuidtunnel) wordt in twee fasen gebouwd naast de huidige, in gebruik zijnde oude Weenatunnel. Dit omdat de wegverbinding tussen de noord- en zuidzijde van het Weena in gebruik moet blijven. Nadat de eerste fase is voltooid, Bouwput Weenatunnel ir. L.J. Lous, Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam ing. J.J. Kreber, BAM Civiel In 2006 is in Cement reeds een artikel verschenen over de bouw van de Weenatunnel [1], waarin voornamelijk aandacht werd besteed aan de fase- ring en de betonconstructie. In deze bijdrage zal nader worden ingegaan op de bouwmethodes voor dit binnenstedelijke project, met de bijbehorende risico's en de mogelijkheid deze risico's te minimaliseren door uitgebreide monitoring. 1 | Ove r z i c h t n i e u we We e n a t u n n e l s m e t t r a m - p l a a t C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gT u n n e l b o u w cement 2007 6 37 S1 N.A.P. damwand AZ48 (S320 GP) 1110 as tunnel as tunnel as best. tunnel hoofdas -25.000 -20.000 -24.000 var. +0.500 +0.500 G E A B -0.400 = m.v. H s4 s4 balk opstorten t.p.v diepwand t.b.v stempel. werkvloer d= 70 grondverbetering d= 100 -42.000 2 | We e n a wo r d t g e b o u w d b i j e e n d r u k ke ve r ke e r s - a d e r ( f o to: To n P o o r t v l i e t ) 3 | D i e pwa n d e n c o m b i wa n d zal deze wegverbinding over het nieuwe tunneldak van fase 1 worden gelegd en kan worden begonnen aan de tweede fase. Nadat de zuidtunnel gereed is, zal het verkeer hierdoor worden geleid en kan worden begonnen met het slopen van de bestaande Weenatunnel in de bouwput. Hierbij moet het stempelraam van de bouwput gefaseerd worden aangebracht, aangepast aan het slopen van de tunnel. De nieuwe noordelijke tunnel komt op dezelfde locatie als de bestaande Weenatunnel. Ook de bouw van deze tunnel zal in twee fasen (fase 3, 4) worden uitge- voerd in verband met de doorgang van het verkeer. R u i m t e g e b r e k / l o g i s t i e k Doordat de ruimte op het bouw- terrein beperkt is, is opslag van bouwmaterialen hierop vrijwel niet mogelijk. Om de bewegingsvrijheid zo min mogelijk te hinderen, moeten materialen die veel ruimte innemen daarom op het laatste moment worden afgeroepen. Langs het oostelijke bouwterrein ligt het calamiteitenspoor voor de trams. Dit gebied mag worden bereden en gebruikt als bouwter- rein. Wel geldt de voorwaarde dat in geval van een calamiteit op het tramnet rond Rotterdam Centraal, het spoor binnen 45 minuten ont- ruimd moet zijn. Ook de beschikbare ruimte op de wegen rondom het Weena is zeer beperkt. Om verkeersopstoppingen tijdens bijvoorbeeld grote transpor- ten of betonstorten te voorkomen, wordt gebruikgemaakt van ver- keersregelaars. Ook zijn opstelplaat- sen aangewezen waar bouwverkeer kan wachten zonder het verkeer te hinderen. 4 | Da m wa n d m e t d r i e s t e m - p e l l a g e n C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n g T u n n e l b o u w 38 cement 2007 6 M o n i t o r i n g Aangezien het project zich afspeelt in het centrum van de stad is het duidelijk dat de bouw- werkzaamheden hinder en over- last op verschillende aspecten voor omwonenden, bedrijven en reizi- gers veroorzaken. De invloed op de omgeving wordt door monito- ring nauwkeurig online bewaakt. De redenen hiervoor zijn: ? het beheersen van het bouw - proces; ? d e aannemer kan tijdig ingrijpen in het uitvoeringsproces, waar- door hinder of schade in de omgeving kan worden voorko- men; ? het voldoen aan de eisen van de vergunningverleners. De aannemer is tijdens de uitvoe- ring verantwoordelijk voor de monitoring en moet maatregelen nemen op het moment dat de kri- tische waarden worden bereikt. Hij voert gedurende het bouwpro- ces de volgende metingen uit: ? trillingsmetingen; ? geluidsmetingen; ? metingen van freatische grond - waterstand en stijghoogten; ? verplaatsingen tunnel (x,y,z- richting); ? horizontale deformaties (hel - lingmeetbuizen aan damwan- den, in diepwanden en grond langs de bouwkuip); ? verticale deformaties (door middel van extensometers in en buiten de bouwput); ? gronddruk tegen de tunnelvloer met gronddrukdozen om de zwelbelasting te bepalen; ? metingen van stempelkracht in stempelraam bouwput. Voor de grenswaarden wordt onderscheid gemaakt in signale- rings- en interventiewaarden. Bij het bereiken van een signalerings- waarde geldt voor de aannemer een verhoogde waakzaamheid. Bij het bereiken van de interventie- waarde moet het werk direct worden stilgelegd en moeten cor- rectieve maatregelen worden getroffen. Deze maatregelen moeten in de werkplannen van de aannemer zijn opgenomen. Hieronder worden enkele van de genoemde metingen nader toege- licht: Trilingsmetingen Voor de trillingsmetingen is de grens vanuit SBR-richtlijn C maat- gevend. De maximaal toelaatbare snelheid in gebouwen bedraagt 2,0 mm/s en is gebaseerd op het functioneren van computers van de omliggende bedrijven. De maximaal toelaatbare waarden ter voorkoming van schade aan moderne gebouwen ligt ongeveer een factor 5 hoger. Door het toe- passen van de grens van 2,0 mm/s is de kans op schade aan gebou- wen door trillingen vrijwel nihil. Metingen van pleistocene grond­ waterstand en stijghoogten Het niveau van de stijghoogte van het pleistocene grondwater wordt met continue metingen gemoni- tord, zodat het maximale afmaal- niveau niet wordt overschreden. Zodra de signaleringswaarde wordt overschreden, wordt auto- matisch het debiet van de pompen aangepast. Indien de stijghoogte hoger blijft dan de historisch laagste waarde, is de zakking aan het maaiveld beperkt en worden er geen gevolgen voor de aangren- zende bebouwing en wegen ver- wacht. Ook onder de metrotunnel onder het gebouw Delftse Poort wordt het effect van de spanningsbe- maling met waterspanningsme- ters nauwkeurig gemonitord. Indien ter plaatse van de metro- buis een waterdoorlatende ver- binding aanwezig is tussen het pleistocene zand en het freati- sche water, zou een verlaging van de stijghoogte tot een verla- ging van de freatische grondwa- terstand kunnen leiden. Aange- zien de metrobuis een minimale waterdruk nodig heeft om stabiel te liggen, wordt met waterspan- ningsmeters direct onder de metrotunnel de waterstand gemonitord. De fundering van de metrobuis is namelijk gewij- zigd tijdens de bouw van de hoogbouw van Delftse Poort (fig. 5): de driepuntsoplegging (drie opperspalen) is vervangen door twee palen. Om schade aan de metrobuis te beperken, moet een minimale freatische grond- waterstand gehandhaafd blijven. Horizontale deformaties Om de doorbuigingseisen die aan de bouwkuip zijn gesteld te con- troleren, zijn in de diepwanden en aan damwanden hellingmeetbui- zen aangebracht. Tijdens de ont- graving van de bouwput en het instandhouden worden de vervor- mingen van de bouwkuipwand gevolgd. Stempelkrachten Van een aantal van de zwaarst belaste stalen stempels wordt de stempelkracht gemonitord. Dit gebeurt met aangebrachte rek- strookjes en dient ter voorkoming van overbelasting van de stempels. De gegevens van de monitoring zijn door het ontwerpteam via een internetverbinding real-time te volgen, zodat eventuele overschrij- dingen direct worden geconsta- teerd. H e t w e r k e n m e t A r g u s Bij de bouw wordt gebruikge- maakt van het programma 'Argus'. Dit is in feite een data- base waarin alle monitoringsdata worden opgeslagen. Het pro- gramma heeft ook de mogelijk- heid de meetdata in de vorm van dataoverzichten en grafieken te 5 | Op l e g g i n g m e t r o b u i s o n d e r g e b o u w D e l f t s e Po o r t C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gT u n n e l b o u w cement 2007 6 39 -100 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 -22 -24 -26 10 20 30 40 50 60 70 80 inclinometer 203009 afwijking (mm) A-axis diepte (n NAP) 2006-12-11 12:00:00 2007-06-26 12:00:00 2007-06-12 12:00:00 2007-05-31 12:00:00 2007-06-19 12:00:00 2007-06-06 12:00:00 2007-07-03 08:13:00 presenteren. Op het project Wee- natunnel worden de meetdata van alle monitoringsitems, met uitzondering van de trillingsme- tingen, in Argus gepresenteerd. Het grote voordeel is dat overal waar een internetverbinding voorhanden is, de data van het werk kunnen worden bekeken. De aannemer zorgt voor het beheer en de invoer van de monitoringsdata en de opdracht- gever kan te allen tijde de actuele monitoringsgegevens en over- zichten van de meetdata inzien. De meetdata worden vanaf het werk automatisch, vanuit zoge- noemde dataloggers, en handma- tig ge-upload naar de Argus server. Hier worden de meetdata van alle verschillende onderdelen opgeslagen in de projectdata- base. Een ander voordeel van het gebruik van Argus is dat het pro- gramma een controle uitvoert van de meetdata op over- of onderschrijdingen van ingestelde signalerings- en interventiewaar- den. Wanneer er over- of onder- schrijdingen worden geregi- streerd, worden deze per e-mail of GSM doorgegeven, zodat er actie kan worden ondernomen. R e s u l t a t e n m o n i t o r i n g Trillingen en geluid Om de bijdrage van de bouwwerk- zaamheden aan geluid en trillin- gen te kunnen meten, worden gedurende alle bouwfasen meting- en uitgevoerd met geluid- en tril - lingsmeters. De geluidsmetingen bestaan uit handmatig uitgevoerde bron- en gevelmetingen en een continue geluidsmeter die in het midden van het werk op de bouw- keet is geplaatst. De bron- en gevelmetingen zijn hierin het belangrijkst. Hiermee wordt getoetst of de geluidsbelas- ting die wordt veroorzaakt door bij- voorbeeld heiwerkzaamheden, nog binnen de gestelde normen blijft. Er is gezocht naar maatregelen waarmee het geluid kan worden beperkt. Zo worden bijvoorbeeld tijdens het aanbrengen van dam- wanden de heigordingen bekleed met hout en worden de heiblokken tijdens het heien van palen voor- zien van een geluidsmantel. Om de trillingen te meten, zijn gemiddeld veertig trillingsmeters in de gebouwen rondom de bouwput actief. Deze zijn inge- steld op gebouwschade of op apparatuurschade, afhankelijk van het gebouw waarin ze zijn geplaatst. Om te kunnen vaststel- len waardoor eventuele trillingen worden veroorzaakt, is ook gebruikgemaakt van een zoge- noemde maaiveldmeter. Deze wordt dicht bij de bron (bijvoor- beeld een funderingsmachine) geplaatst. Wanneer alarmeringen worden ontvangen van trillings- meters uit gebouwen rondom de bouwput, kan met behulp van deze maaiveldmeter worden getoetst of de trillingen door de funderingswerkzaamheden of door externe factoren worden ver- oorzaakt. Wanneer de gemeten trillingen gerelateerd zijn aan de bouwwerkzaamheden, kan in overleg met de bouwdirectie even- tueel de werkmethode worden aangepast. Hierbij kan worden gedacht aan bijvoorbeeld heien met een gereduceerde valhoogte van het heiblok. Opvallend is dat veruit de meeste overschrijdingen op het gebied van trillingen in de praktijk niet gerelateerd zijn aan de bouwwerk- zaamheden van de Weenatunnel, maar te wijten zijn aan bijvoor- beeld zwaar verkeer, trams en metrobewegingen. Dit is gebleken tijdens de uitgevoerde nulmetin- gen. Horizontale vervormingen Om de horizontale verplaatsing van de combiwanden, damwan- den en diepwanden te kunnen meten, wordt gebruikgemaakt van hellingmeetbuizen aan de damwanden en combiwanden en in de diepwanden. Ook zijn hel- lingmeetbuizen aangebracht in de grond naast een transportwa- terleiding die dicht langs de bouwput loopt. De hellingmeetbuizen zijn voor-zien van vier groeven over de lengte van de buis. De helling- meetbuis wordt zo geplaatst dat één as van de buis haaks op de tunnel staat en één as evenwijdig aan de tunnel. De geleidewielen van de meetsensor vallen in de groeven zodat vergelijkbare metin- gen kunnen worden gedaan. Verplaatsingen worden in kaart gebracht door de meetresultaten te vergelijken met de nulmeting. Figuur 6 toont verplaatsingen die zijn gemeten aan de damwand. Waterstanden en bemaling Voor de bouw van de tunnel wordt gebruikgemaakt van een span- ningsbemaling om opbarsten van de bouwputbodem te voorkomen. In het bestek is een verlaging van de stijghoogte van het spannings- water in het eerste watervoerende pakket van NAP -2,0 m naar NAP -6,0 m voorgeschreven. Om deze verlaging te bereiken, zijn vier bronnen aangebracht die 6 | Ve r p l a a t s i n g e n g e m e t e n m e t d e i n c l i n o m e t e r a a n d e d a m wa n d