themaBoorproces goed op weg820108themaBoorproces goedVoor de Noord/Zuidlijn inAmsterdam worden tussen denoordelijke startschacht aan hetDamrak en de zuidelijke schachtaan het Scheldeplein twee boor-tunnels gerealiseerd. De totalelengte bedraagt 3,1 km (3,8 kminclusief stations). Het boorpro-ces is in het vroege voorjaar van2010 begonnen. Met een voort-gang, die kan oplopen tot 20 mper dag, verloopt het boorprocestot nu toe zeer voorspoedig. Hetproces wordt zodanig goedbeheerst dat de invloed op debebouwde omgeving beperkt is.Boortunnels Noord/Zuidlijn:van vernieuwend ontwerp naar succesvolle uitvoeringBoorproces goed op weg 82010 91 De oostelijke boortunnelfoto: G? Dubbelman / HollandseHoogteOp 25 maart 2010 is vanaf de startschacht aan het Natte Damrakhet boorproces gestart. Tunnelboormachine (TBM) Noortje heeftin een tijdsbestek van 14 weken de eerste 730 m van het oostelijkeboortunneltrac? tussen startschacht en station Rokin succesvolgeboord. Op 16 augustus 2010 is de tweede tunnelboormachineGravin vanuit de startschacht gestart met het boren van de weste-lijke tunnelbuis. Deze machine en heeft in een tijdsbestek van11 weken op 29 oktober 2010 station Rokin bereikt. Door degerealiseerde droge, vlakke en gave tunnelwand van de tot nu toegeboorde tunneldelen mogen deze tot ??n van de kwalitatiefhoogwaardigste tunnels in Nederland worden gerekend.TunnelontwerpDe boortunnels hebben een uitwendige diameter van 6,52 m enworden ter plaatse van het Beursplein, Muntplein en de Vijzel-straat onderling verbonden met dwarsverbindingen. Dezeworden met de beproefde vriesmethode gebouwd. Deze vries-methode wordt ook toegepast ter plaatse van drie nooduitgan-gen, waarbij een verbinding tussen de boortunnel en een vlucht-schacht wordt gemaakt. De boortunnels zijn gesitueerd op eendiepte tussen de 20 en 30 m onder NAP en bevinden zich goed-deels in de tweede zandlaag of, zoals onder de Vijzelstraat, in dediep gelegen Eemklei (fig. 2). De boortunnels volgen metuitzondering van een beperkt trac?gedeelte onder de Amster-damse Pijp het bestaande stratenpatroon. In de smalle Ferdi-nand Bolstraat zijn ze hiertoe boven elkaar gesitueerd.De geboorde tunnels bestaan uit een 35 cm dikke gesegmen-teerde prefab betonnen lining (sterkteklasse C45/55) met eenringbreedte van 1,5 m. De lining is opgebouwd uit vijf segmen-ten en een halfgrote sluitsteen (5 + ? ringdeling). Ten behoevevan een eenvoudige en nauwkeurige ringbouw zijn de langs-voegen voorzien van guiding rods (foto 3). Ze bevatten, behou-dens de langsvoegen van de sluitsteen, g??n boutverbindingen.De ringvoeg wordt gekenmerkt door elf compacte oplegvlak-ken. In het hart van deze oplegvlakken bevindt zich eenna-injecteerbare constructieve kom-nokverbinding. Niet alleende na-injectie, ook de compacte vormgeving en wapening vankom en nok is vernieuwend. Later in dit artikel wordt nader opdeze verbinding ingegaan.De gekozen ringdeling op basis van een halfgrote sluitsteen is inmeer tunnelprojecten toegepast, waaronder in de Hubertustun-nel in Den Haag. Deze deling komt voort uit de ontwerpoverwe-ging de segmenten statisch bepaald in het ringvoegvlak op teleggen ter plaatse van de vierendeelpunten van het segment. Diepunten vormen tevens de aangrijpingspunten van de TBM-vijzels. Montagespanningen in de segmenten worden met hetgekozen statisch bepaalde systeem zoveel mogelijk beperkt.Hiertoe zijn de oplegvlakken tevens zo compact mogelijkontworpen en voorzien van een achterliggende geconcentreerdesplijtwapening. Door toepassing van guiding rods in de langsvoe-op weg1ir. nikolaas van empel,ir. frank Kaalberg, ir. frank HaringAdviesbureau Noord/Zuidlijn /Witteveen+BosthemaBoorproces goed op weg82010102 Het boortunneltrac?: de boortunnelsbevinden zich goeddeels in de twee-de zandlaag of in de diep gelegenEemklei3 Segmenten opgelagen op het tasveld4 Situatie in Vijzelstraat (tunnel inEemklei en belast door grond- en fun-deringsdrukken)5 Faalboom gesegmenteerde boortun-nel en alternerende krachtsafdracht intwee naburige tunnelringen6 Dwarsdoorsnede conventionele nok-verbinding met aanwezige tolerantie7 Ringstijfheid versus afschuiving nok-verbindingDe gevolgen van de combinatie van verhoogde en asymmetri-sche gronddruk ten gevolge van funderingslasten en een beddingvan de tunnel in de elatief zachte Eemklei zijn met behulp vangeavanceerde grond-constructie-interactieberekeningen inDIANA doorgerekend. Dat geldt ook voor de overige tunnelsec-ties. Hierbij is de grond als continu?m gemodelleerd op basis vanhet in DIANA beschikbare Modified Mohr Coulombmodel datvergelijkbaar is met het PLAXIS Hardening Soilmodel.De gewapend-betonnen segmenten zijn in het DIANA-modelgemodelleerd als fysisch niet-lineaire, gewapende gekromdeschalen. Tevens is het niet-lineaire gedrag van langsvoegen enringvoeg (tijdelijke wrijvingskoppeling door oplegvlakkenvijzels en permanente koppeling ter plaatse van nokken) oprealistische wijze in het model opgenomen. Hiermee wordt dekrachtsafdracht binnen de tunnelconstructie realistisch bepaald.De uitgevoerde berekeningen toonden aan dat op een aantaltunnelsecties een constructieve koppeling van de tunnelringennoodzakelijk was. Uit de berekeningen bleek tevens dat voor dewestelijke tunnelbuis in de Vijzelstraat en de tunnelsectie onderde al gepasseerde kademuur aan het Natte Damrak (funderings-lasten kademuur) zwaarder gewapende segmenten nodig waren.Toch is aangetoond dat voor het gehele boortunneltrac? eentunnel op basis van conventionele gewapend-betonnen segmen-ten mogelijk is. Voorwaarde hiervoor is echter wel dat de stabili-serende werking van de nokken ook daadwerkelijk door hetgekozen nokontwerp wordt bewerkstelligd.In [1] is uitvoerig aangetoond dat om de draagcapaciteit van eengesegmenteerde boortunnel te maximaliseren en de aanwezigewapening daadwerkelijk en volledig te benutten, niet alleen eisenmoeten worden gesteld aan de werking maar tevens aan de draag-kracht van de nokken. Figuur 5 toont hoe de draagcapaciteit vande gesegmenteerde boortunnel wordt bepaald door het samenspelvan gewapende segmenten en langs- en ringvoegen. De kernge-dachte bij dit samenspel is dat de zwakste schakels in de tunnel,gevormd door de koud op elkaar geplaatste langsvoegen (A) ende aangrenzende gewapend-betonnen segmentvelden (B), eenparallel draagsysteem kunnen vormen. Dit draagsysteem, met eentotale draagcapaciteit Mu= Mu,A+ Mu,B, kan alleen ontstaan alseen koppeling in de ringvoeg (C/D) is geborgd. Deze koppelinggen wordt een nauwkeurige segmentplaatsing bewerkstelligd.Ook hierdoor worden montagespanningen beperkt en wordt dekans op montageschade geminimaliseerd. Ook de grotendeelseomissie van boutpockets ter plaatse van de langsvoegen heeft alsdoel scheurinitiatie en scheurvorming tijdens montage te voorko-men. De kerngedachte achter het ontwerp is dus een conditione-ring van krachtswerking (beheersing grootte en locatie contact-spanningen) ten gevolge van ringbouw door a) statisch bepaaldeaxiale afdracht van vijzelkrachten in compact uitgemeten engewapende zones, b) voorkomen van scheurinitiatie door omissievan boutpockets en c) voorkomen van montagespanningen dooraccommoderen van een nauwkeurige segmentplaatsing metguiding rods.Niet-lineaire berekeningenBij de Vijzelstraat, waar de tunnel zich in de Eemklei bevindt,staan vooral aan de westzijde grote gebouwen met een substanti-ele massa. Deze gebouwen zijn op de eerste en tweede zandlaaggefundeerd (fig. 4). Kenmerkend is bijvoorbeeld het monumen-tale Stadsarchief van Amsterdam (gebouw de Bazel), dat is gefun-deerd op de eerste zandlaag. Door de ligging van de tunnel tenopzichte van de aanwezige bebouwing worden funderingslastenvan deze bebouwing gedeeltelijk afgedragen op de tunnel.23stationEuropapleinstationCeintuurbaanstationVijzelgrachtstationRokinstationCSBS. = -8.000BS. = -17.500BS. = -19.000BS. = -32.000BS. = -26.500 BS. = -26.000BS. = -21.500BS. = -15.200EemkleiEemklei3e zandlaagzandlaag2e zandlaag1e zandlaagLaag van HartingBS. = -32.000 BS. = -32.600BS. = -25.124Boorproces goed op weg 82010 110%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0conventioneletolerantiemaat (5 mm)tolerantiewresterenderingstijfheid(%)radiale verschilverplaatsing w (mm)Komt nog vervanging voorABABC DDCbezwijken tunnelbezwijkenlangsvoeg (A)g??n koppelingringvoeg (C/D)bezwijkensegmentveld (B)afschuivenvoegplaten (C)bezwijkennokken (D)OFOFAABC DC DC DBsnedekrachtensnedekrachtenA BC DuAMC/DF MBtolerantiebrugd voordat de nokverbinding aanslaat en er zich stabilise-rende koppelkrachten in de verbinding opbouwen. De koppe-lende werking treedt bij bovengenoemde tolerantiemaat zodaniglaat in dat de tunnelring op dat moment al in vergevorderde staatvan vervorming of ovalisatie is. In figuur 7 zijn de stijfheid(weerstand tegen ovaliserende belasting) van de tunnelring en deafschuiving van de ringvoeg ter plaatse van de nokverbinding,tegenover elkaar uitgezet. De ringstijfheid neemt ten gevolge vanvoortgaande openstand van de langsvoegen bij toenemendevervorming van de tunnelring scherp af en is nagenoeg nihil ophet moment dat een afschuiving van 5 mm ter plaatse van denokverbinding wordt bereikt. Dit impliceert feitelijk dat detunnelring een zeer grote vervorming heeft ondergaan en bezwe-ken is, alvorens de nokverbindingen aanslaan. De nokken funge-ren derhalve als een `noodrem', die pas na verregaande vervor-ming van de tunnelring in werking treedt.zorgt ervoor dat bij een toenemend buigend moment en uiteinde-lijke gaping in de langsvoeg (A) ringkrachten naar het naburigesterkere en stijvere segmentveld (B) worden omgeleid. De sterkteFu,C/Den karakteristiek KC/Dvan de koppeling moeten hierbijzodanig zijn dat bij toenemende belasting op de tunnel hetbezwijkmoment Mu,Avan het gewapend-betonnen segmentveldwordt benut, v??rdat de koppeling bezwijkt en het parallelledraagsysteem wordt ontkoppeld en de tunnelring bezwijkt. Deambitie om de maximale draagkracht uit een gewapend-beton-nen boortunnel te halen door de aanwezige segmentwapeningvolledig te benutten, stelt dus eisen aan de werking en minimaledraagkracht van de koppeling. Deze ambitie was mede aanleidingom aan het begin van het ontwerpproces de daadwerkelijkewerking van gangbare nokontwerpen te evalueren en te optimali-seren, niet alleen qua gedrag maar tevens qua sterkte.Evaluatie bestaande nokverbindingenMet behulp van constructieve nokken worden de in halfsteens-verband geplaatste tunnelringen gestabiliseerd en de draagca-paciteit ervan aanmerkelijk verhoogd ten opzichte van eenongekoppelde, zelfdragende gesegmenteerde tunnelring. Inboortunnels worden nokverbindingen, naast overige ontwerp-oplossingen als de vlakke of verdeuvelde voeg (bicones), sindsjaar en dag met wisselend succes (schades aan nokverbinding)toegepast. Ze beogen naast stabilisatie veelal ook het uitlijnenvan de segmenten tijdens ringbouw te vereenvoudigen. Tenbehoeve van deze ringbouw en ter overbrugging van de hierbijoptredende plaatsingstoleranties van de segmenten en tunnel-ringen, worden de nokverbindingen in de regel zodanigontworpen dat er een speling tussen de 5 en 10 mm tussen dekom en nok aanwezig is (fig. 6).Door deze toegepaste speling wordt echter de beoogde construc-tieve werking van de nokverbinding ondermijnd. Immers eerstmoet de aanwezige speling tussen kom en nok worden over-4567themaBoorproces goed op weg121. montage 3a. nok ?2. injectie1. montage 3. nok geactiveerdactieve nok ?niet actieve nokactieve nok !niet actieve nokb) Noord/Zuidlijn nokontwerpa) conventioneel nokontwerpDe onzekere en willekeurige overdracht van koppelkrachten enhiermee het willekeurige statische systeem van de tunnel, wordtin de klassieke statische ontwerpberekeningen van een tunnel-constructie meestal niet in rekening gebracht; deze berekenin-gen gaan veelal onterecht uit van acuut aanslaande koppelingenin het gehele ringvoegvlak.Nokverbinding op basis van na-injectieNaar aanleiding van bovengenoemde bevindingen is eennokontwerp ontwikkeld, waarmee de hiervoor beschrevennegatieve invloed van de luchtmaat in de nokverbinding wordtondervangen. Na afweging van een aantal alternatieven, is eruiteindelijk voor gekozen een nokontwerp uit te werken opbasis van opvulling van de aanwezige luchtmaat met eenverhardend injectiemateriaal, enige tijd na ringbouw. De lucht-maat is daardoor alleen ten behoeve van een conventionele enprobleemloze ringbouw aanwezig en wordt, nadat het dezefunctie heeft vervuld, opgevuld om het langetermijn statischesysteem van de boortunnel te optimaliseren.Op korte en middellange termijn na realisatie van de tunnelworden de tunnelringen door wrijving gestabiliseerd in hetringvoegvlak, dat onder voorspanning staat ten gevolge van deafzetkrachten van de TBM. Met deze voorspanning kan, tengevolge van relaxatie en degradatie van de voegmaterialen in deringvoegen, echter alleen tijdens de korte en middellangetermijn worden gerekend. De nokverbindingen hebben in dezeperiode geen constructieve functie en dienen alleen als monta-gegeleiding van de segmenten tijdens ringbouw.Figuur 9 toont een vergelijking tussen het conventionelenokontwerp en het ontwerp op basis van na-injectie. Daar waarde krachtoverdracht door de nokverbinding in het conventio-nele ongeval ongewis en onbeheersbaar is, wordt in het gevalvan het Noord/Zuidlijnontwerp door de opvulling van deluchtmaat iedere nokverbinding geactiveerd met de navolgendepositieve consequenties:1 De stabiliserende werking van de koppelingen is voor iederekoppeling instantaan (koppeling slaat direct aan bij afschui-Vanaf het moment dat een nokverbinding (veelal met bitumi-neus kaubit ingelegd) aanslaat nemen koppelkrachten tengevolge van de nagenoeg bezweken tunnelring zodanig sterk enongecontroleerd toe, dat het de vraag is of deze nokverbindingdergelijke krachten ?berhaupt op kan nemen. Hier komt bij datvoor een gegeven ingebouwde tunnelring de daadwerkelijkge?ffectueerde speling voor elk van de in de ringvoeg aanwe-zige nokverbindingen onbekend is. Bij een plaatsingstolerantievan bijvoorbeeld +/- 5 mm is het denkbaar dat ??n of meernokverbindingen al contact maken, terwijl overige nokverbin-dingen nog een luchtmaat van 10 mm af te schuiven hebbenalvorens krachten in de betreffende nokverbindingen wordenopgebouwd.Het statische systeem van een dergelijke tunnelring is derhalveongedefinieerd. Nokverbindingen die toevalligerwijs aanslaanmoeten een koppelkracht overdragen die door het uitblijvenvan de koppelende werking van de overige nokverbindingen inde ringvoeg onbeheersbaar groot kan worden. Dit kan totbreuk van de betreffende nokverbinding leiden. Afhankelijkvan het gekozen materiaal in de oplegvlakken van de ringvoeg(zoals bitumineus kaubit of hardboard platen) kan dit schade-mechanisme op korte termijn (kaubit) dan wel langere termijn(hardboard) optreden.89b9aontluchting balgvormig kussenelastisch materiaalinjectiekanaalinjectieBoorproces goed op weg 82010 13kaubitstrippenwapening scheur omwapeningScheur doorwapeningepoxy"cakes"flankhelling 15?met horizontaalafschuivingkrachtafschuivingkrachtnok-karakteristieknok-karakteristiekFFflankhelling 45?met horizontaal8 Injectiekussen in kom-nokverbinding9 Conventioneel nokontwerp (a) versus nok-ontwerp Noord/Zuidlijn (b)10 Conventionele noklayout (a) versus noklay-out Noord/Zuidlijn (b)holle ruimte in het kussen, gecombineerd met de dikte van hetlaminaat, is zodanig gekozen dat de kussens bij maximaleplaatsingstolerantie (+/- 7 mm) contact maken met de tand vande nokverbinding. Hierdoor kan worden volstaan met geringeinjectiedrukken. De twee balgvormige kussens vormen via hetinjectiekanaal communicerende vaten met een constant totaal-volume, dat onafhankelijk is van de uiteindelijke plaatsingstole-rantie van de nokverbinding. De vullingsgraad van de kussenskan daardoor tijdens het injectieproces nauwkeurig op volumeworden gecontroleerd.Vormgeving en wapening nokverbindingZoals eerder gesteld zijn ook de compacte vormgeving enwapening van kom en nok vernieuwend. Figuur 10 toont eenvergelijking tussen de vormgeving van een conventioneel Topf-Nocke systeem (a) en de voor de boortunnels van de Noord/Zuidlijn toegepaste nokverbinding (b).Het aangepaste ontwerp heeft de navolgende kenmerken:HoekDe flanken van de kom van de nokverbinding maken een hoekvan 45? met de segment-as, terwijl bij een conventionele Topf-Nocke veelal sprake is van een aanzienlijk flauwere hoek. Dezehoek van 45? komt voort uit de doelstelling de nokkrachtendoor de in de kom van de nokverbinding aanwezige kamwape-ning te leiden, waarbij afdoende dekking op deze kamwapeningaanwezig is. In het geval van de conventionele Topf-Nocke ishet vanuit duurzaamheidsoverwegingen (dekking) veelalbeperkt mogelijk de wapening volledig door te voeren totvoorbij het aangrijpingspunt van de nokkracht. Hierdoor wordtveelal bros bezwijken van de kom om de wapening geconsta-teerd. Door de onder 45? en onder het aangrijpingspunt van dekoppelkracht geplaatste kamwapening wordt:a) de draagkracht van de nokverbinding verhoogd door active-ring van de wapening en een groot betonvolume (scheurvlak) enb) een ductieler gedrag van de kom tijdens bezwijken bewerk-stelligd (wapening werkt mee en bros bezwijken om de wape-ning wordt voorkomen).Doordat bros bezwijken wordt voorkomen, is de bezwijkkrachtvan de nokverbinding door de wapening bepaald en daarmeeeenduidiger dan in het geval van brosse breuk (hogere karakte-ristieke waarde bezwijkkracht door lage spreiding). Een laatsteafweging van de 45?-hoek ten opzichte van een flauwere15?-hoek is dat zich bij afschuiving van de nokverbinding nietenkel dwarskrachten opbouwen, maar tevens spatkrachten intunnellangsrichting. Deze spatkrachten leveren een voorspan-ning op de ongewapende tand van de nokverbinding, waarmeede draagkracht van deze tand wordt verhoogd.ving) en gegarandeerd, waarmee de stabiliteit en stijfheid vande tunnelring is gemaximaliseerd.2 Alle koppelingen dragen bij aan de totale ringkoppeling engelokaliseerde onbeheersbare koppelkrachten worden voor-komen. De waarde van de maximale koppelkracht is dusgedefinieerd en minimaal. Daarmee is de kans op schadedoor nokbezwijken eveneens minimaal.3 Het daadwerkelijk ge?ffectueerde statische systeem komtovereen met het statische systeem dat in de ontwerpbereke-ningen wordt gehanteerd. De gedefinieerde krachtswerkingin de tunnel laat zich dan ook in het ontwerpproces reken-kundig beter voorspellen.Van ontwerp naar oplossingTen behoeve van de injectie van de in de nokverbinding aanwe-zig luchtmaat zijn verschillende technische oplossingen onder-zocht, waaronder een injectie door het inwendige van hetsegment. Uiteindelijk is gekozen voor injectie langs de contourvan het komgedeelte met behulp van speciaal vervaardigdeinjectiekussens (fig. 8).Deze injectiekussens zijn in een in de kom uitgespaarde groefverlijmd en zijn voorzien van een aansluiting, die vanuit detunnel kan worden aangesloten op een injectiepistool. Hetinjectiekussen bestaat uit een in bovengenoemde groef verzon-ken injectiekanaal, waarmee twee cylindrische en balgvormigekussens worden gevuld. Het injectiekanaal is aan de tunnelbui-tenzijde voorzien van een onluchtingsopening teneinde eenvolledige vulling van het injectiekussen te borgen. De tweecylindrische kussens zijn voorzien van een laminaat van harden elastisch plaatmateriaal, waarmee de gewenste veerstijfheidvan de koppeling wordt bereikt (75 kN/mm). Het op epoxygebaseerde twee-componenten injectiemateriaal vormt in dedunne kussenhuid twee cirkelvormige duromeer cakes, die naverharding druksterktes van meer dan 100 MPa bereiken endoor hun hoge stijfheid niet bijdragen aan de veerstijfheid vande koppeling. Die wordt alleen door de elastische eigenschap-pen van het geselecteerde laminaat bepaald. De hoogte van de10a10bthemaBoorproces goed op weg140501001502002500,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0nagenoeglineaire kurve75 kN/mmsofteningscheurvormingbezwijklastkruip onder "plateaubelasting"F(kN)Urad (mm)11 Last-vervormings-diagram12 Proefstukken, metDywidag voorspan-staven13 Proefinjectie in oos-telijke tunnel14 Bezweken nok (a) enkom (b)ProeventrajectEen belangrijk onderdeel van het ontwerpproces is de herhaal-delijke afstemming met en verkenning van alle disciplines diehet eindproduct mogelijk maken. Vanuit de bekistingstechniekvan de prefab segmenten (maakbaarheid vorm nokverbinding),de productietechniek van kunststof onderdelen (injectiekussensen overige materialen) en de betontechniek (injectie en injec-tiematerialen) worden niet alleen randvoorwaarden opgelegd,maar tevens mogelijkheden geboden door combinatie vanbestaande technieken en materialen vernieuwende toepassin-gen te realiseren. Door middel van drukproeven op materialenen halffabricaten bij TNO Bouw en Ondergrond zijn uiteinde-lijk keuzes gemaakt voor het in de nokverbinding toe te passenplaatmateriaal en het te hanteren injectiemateriaal, die de hogecontactdrukken in de nokverbinding kunnen weerstaan.Het proeventraject werd afgesloten met een aantal bezwijk-proeven op de nokverbinding, dat in het laboratorium vanTNO Bouw en Ondergrond is uitgevoerd. Hiertoe zijn gewa-pend betonnen proefstukken vervaardigd, waarin de nokver-binding en nokwapening ??n op ??n zijn opgenomen enwaarop tevens de injectiekussens zijn aangebracht. Foto 12toont hoe twee H-vormige proefstukken, waarin de kom van denokverbinding is uitgespaard, een middenstuk omsluiten. Ditstuk bevat aan weerszijden de tand van de nokverbinding. Deproefstukken zijn met Dywidag-staven voorgespannen, waarbijhet middelste proefstuk met een verticale vijzel tot aan bezwij-ken is belast. Een etmaal voor beproeving zijn de injectiekus-sens ge?njecteerd met het epoxy-duromeer.In totaal zijn zes proeven uitgevoerd, waarbij het middenproef-stuk in beide mogelijke belastingsrichtingen (inwaarts enuitwaarts) is weggedrukt. Foto 14 toont de bezweken nok ?nkom van de nokverbinding. Opvallend was dat bij de uitgevoerdeGrootteTen opzichte van de langwerpige conventionele Topf-Nocke isde layout van het Noord/Zuidlijnontwerp relatief compact.Hiermee wordt een 3D-krachtsafdracht bewerkstelligd. Deaanwezige kopse splijtwapening in het segment dient tevens alsophangwapening. De compacte cirkelvormige contactvlakken,gevormd door de injectiekussens (? 75 mm) resulteren in eenmeerassige spanningstoestand, waarbij met hoge druksterktesvan het beton mag worden gerekend.VeerfunctieDaar waar de conventionele Topf-Nocke is bekleed met bitumi-neus kaubit, vervullen de elastische injectiekussens in hetNoord/Zuidlijn ontwerp de elastische veerfunctie van de nok.Bij de Topf-Nocke loopt de koppelkracht bij toenemendeafschuiving na overbrugging van de aanwezige luchtmaat expo-nentieel op. Bij het Noord/Zuidlijnontwerp is de opbouw vankoppelkracht instantaan en gelijkmatig.Tabel 1 Geconstateerde bezwijkkracht nokverbinding bij de zes uitgevoerde proeventunnel-inwaartse belasting tunnel-uitwaartse belastingFu(kN) bezwijken van Fu(kN) bezwijken van1 243 nok 229 kom2 250 kom + nok 224 nok3 263 kom 228 kom + nok11 1213Boorproces goed op weg 82010 15De karakteristieke waarde van de bezwijkkracht van de nokver-binding, groot circa 200 kN, is niet alleen hoog gezien debeschikbare segmentdikte van 350 mm, maar is eveneensaanzienlijk hoger dan bezwijkkrachten geleverd door conventi-onele Topf-Nocke systemen van vergelijkbare afmetingen. Degerealiseerde bezwijkkracht is niet alleen meer dan toereikendom de voorziene koppelkrachten in bijvoorbeeld de Vijzelstraatop te nemen, maar borgt tevens dat de in de segmenten aanwe-zige wapening volledig en onder ductiel gedrag wordt benut.Hiermee wordt een maximale draagkracht van de boortunnelals geheel bewerkstelligd.Tot slotDe vooraf gedefinieerde ontwerpdoelstellingen ten behoevevan een robuuste tunnelconstructie door een optimaal voeg-ontwerp zijn alle bereikt. De goede proefresultaten, debeproefde maakbaarheid van de nokverbinding ?n de gewaar-borgde conventionele handling van de segmenten waren danook aanleiding de nokconstructie daadwerkelijk in de geboordetunnels van de Noord/Zuidlijn toe te passen.Nu anno eind 2010 een kleine 1,5 km boortunnel is aangelegdkan worden geconcludeerd dat de performance van het boor-tunnelontwerp zeer goed is. De voortgang van het boorprocesis met een dagproductie tot 20 m eveneens zeer goed, wat medemogelijk wordt gemaakt door een vlotte en probleemlozeinbouw van de tunnelsegmenten. Ook de kwaliteit van detunnelwand is zeer goed te noemen.Samenvattend bieden de opgedane positieve ervaringen methet vernieuwende boortunnelontwerp vertrouwen ten aanzienvan de performance van de boortunnelconstructie voor de nogte boren trac?delen van de Noord/Zuidlijn. proeven zowel de nok als de kom bij gelijkwaardige bezwijkbe-lastingen afwisselend en soms beide gelijktijdig bezweken. Ookde bezwijksterkte in beide belastingrichtingen was gelijkwaardig.De nokverbinding kent derhalve geen uitgesproken zwakkeschakel (kom of nok) of belastingrichting. Dit duidt op een opti-maal en gebalanceerd gebruik van materiaal (beton en staal). Uithet geconstateerde bezwijkpatroon van zowel de kom als de nokblijkt dat een aanzienlijk betonvolume wordt aangesproken, datver buiten de compacte nok reikt. Dit is een bevestiging vanbeoogde 3D-krachtsafdracht in de nokverbinding. Voorts werdde kamwapening in de kom van de nokverbinding in sterkvervormde staat aangetroffen, wat bevestigt dat de wapeninginderdaad bijdraagt aan de opname van nokkrachten.De substanti?le plastische bezwijktak in het last-verplaatsings-diagram, zoals weergegeven in figuur 11, is een bevestiging vanhet beoogde ductiele gedrag van de nokverbinding. Het infiguur 11 getoonde last-verplaatsingsdiagram toont ook de lichtprogressieve veerkarakteristiek van de nokverbinding. Hieruitkan worden geconcludeerd dat er inderdaad sprake is van debeoogde instantane en nagenoeg lineaire opbouw van krachten.Ten behoeve van de bepaling van de langetermijn-veerkarakte-ristiek zijn tevens langeduurproeven uitgevoerd. Hierbij heefthet proefstuk gedurende verscheidene dagen onder constantegebruiksbelasting (80 kN) gestaan. De na een levensduur van100 jaar ge?xtrapoleerde bijkomende verplaatsing bedroegslechts 0,3 mm (20% afname veerstijfheid).In tabel 1 is voor iedere proef de bepaalde bezwijkkracht enbezwijkmodus van de nokverbinding weergegeven. Geconclu-deerd kan worden dat de bezwijkkracht:a) zeer eenduidig is;b)voor kom en nok gelijkwaardig is;c) voor beide belastingsrichtingen gelijkwaardig is. RefeRenties1 Empel, W.H.N.C. van, et al, Optimi-sation structural capacity Amster-dam bored tunnel by appropriatejoint design. ITA World TunnelingCongress, Agra, 2008.2 Empel, W.H.N.C. van, et al, Innova-tive joint design bored tunnelsNorth-South Metroline Amster-dam. ITA World TunnelingCongress, Budapest, 2009. PRojectgegevensopdrachtgever Dienst Noord/Zuidlijnontwerp en directie Adviesbureau Noord/Zuidlijnv.o.f. (voor de boortunnel Witteveen+Bos)aannemer Saturn X (Dura Vermeer en Z?blin)leverancier segmenten Rekers, Spelle (D)OnlineOp www.hierzijnwij.nu is de voortgangvan het boorproces op de voet te volgen.14b14a