De beheerder van de Belgische spoorweginfra-structuur, Infrabel, heeft een plan in uitvoeringgebracht om het spoorwegnet uit te breiden inde wijde omgeving van Brussel, GewestelijkExpress Net genaamd. Dit ten behoeve van hetwoon-werkverkeer, en in de hoop daarmee eendeel van het fileleed op de weg op te lossen.Een van de belangrijke schakels in het planbestaat uit de verbinding van 2 bestaande spoor-weglijnen in het centrum van Brussel – de lijnen161 en 26, gelegen in het hartje van de Europesewijk (figuur 2 ).Dit project, ’spoorverbinding Schuman-Josaphat’genaamd, heeft een waarde van € 210.000.000en werd in mei 2008 gegund aan de TijdelijkeHandelsvereniging Leophat, samengesteld uitJan de Nul NV, Cei-demeyer, Galere, Wayss &Freitag en Franki Foundations Group.De werken dienen afgerond te zijn in de loopvan juni 2012. Voor dit project treden Beliris enInfrabel gezamenlijk op als bouwheer. Het aanbestedingsontwerp werd opgesteld door

de THV Bagon-SGI (eerste deel) en Grontmij(tweede deel). De uitvoeringsstudie wordt doorde aannemer uitgewerkt.

De verbinding tussen beide lijnen gebeurt doormiddel van een tunnel van circa 2 km lang. Het tracé van die tunnel kruist diverse bestaandeconstructies en structuren, die voor een goedbegrip verder gebundeld worden in drie items:Gebouweneiland Archimedes, Kortenbergtunnelen Huizeneiland Plasky (figuur 3).

Door de complexiteit van de kruisingen, en doorde onmogelijkheid om grote bouwputten aan deoppervlakte te maken, werd voor de bouw vandeze tunnel geopteerd voor een aantal specialetechnieken, die we hier verder zullen toelichten.Geologisch gezien bevindt de nieuwe tunnel zichquasi integraal in de zandsteenhoudende fijn-korrelige zandlagen van het Lediaan en hetBrusseliaan. De zone van de werken is gekendvoor de aanwezigheid van oude zandsteenontgin-

Meiser

Merode

Delta

Brussel-Schuman

Brussel-Luxemburg

Mouterij

Etterbeek

Arcaden

L 26L 161

Watermaal

Samenvatting

De nieuwe spoorwegtunnel Schuman-Josaphat wordt gebouwd in het hartje van de Europese wijk van Brussel. Het tracé van de tunnel kruist bestaandeconstructies van diverse aard: kantoor-gebouwen, een bestaande tunnel enhistorische woningen. De randvoor-waarden van toegankelijkheid en hindert.o.v. de omgeving zijn bovendienstringent. Dit maakt dat bij de bouw vandeze tunnel diverse speciale uitvoerings-technieken aangewend worden. In dit artikel wordt bondig toegelichthoe de uitvoeringstechnieken aangepastwerden aan de omstandigheden.

Ir. G. VersweyveldProjectleider Burgerlijke Bouwkunde Jan de Nul NV Adjunct-projectdirecteur THV Leophat

Spoorwegtunnel Schuman-Josaphat in hartje Brussel

Figuur 1 Galerij in uitvoering.

Figuur 2 Schematische situering tunnelproject.

Aanpassing uitvoeringstechniekenaan de stedelijke omgeving

8 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

ningen in de ondergrond. Uit deze kleine oudemijngangen en holtes werden de bouwstenenvoor de historische gebouwen van Brusselgedolven. Uiteraard vormen deze bestaandegangen een gevaar voor instortingen en zettingentijdens de werken.Over het algemeen zijn de zanden dichtgepakt,doch plaatselijk komen ook ontkalkte zones voorbeperkte samenhang.

In het vervolg van de tekst wordt het tracé vande nieuwe tunnel overlopen en worden de parti-culariteiten van dit project nader toegelicht.

Gebouweneiland Archimedes (figuur 4)Het tracé start bij de onderdoorgang vanGebouweneiland Archimedes. Dit bestaat uit6 kantoorgebouwen van een tiental bouwlagen(2 à 3 ondergronds), waaronder de ambassadesvan Portugal, Nederland en Oostenrijk. De gebouwen zijn gefundeerd op staal. Deafstand tussen het te realiseren tunneldak ende funderingszolen van de gebouwen is 0,5 à2,5 m. De toelaatbare zettingen tijdens dewerken zijn beperkt tot 5 mm (waarschuwings-

peil) en 10 mm (alarmpeil).Om dit te monitoren werd een automatisch, on-line consulteerbaar waterpassysteem geïnstal-leerd in de kelders van de gebouwen. Slechts 2van de 6 kelders zijn voor de werken toegankelijk,zij het erg beperkt. Daarom werd geopteerdvoor een aantal speciale technieken.

Daar waar de tunnel op zeer korte afstand onderde 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 wordtde draagstructuur van de bestaande gebouwenovergebracht op de micropalen. De tijdelijkevijzels maken compensatie van zettingenmogelijk tijdens de bouwfase.

Eenmaal dit gerealiseerd, worden vanuit dekelder de tunnelwanden handmatig uitgegravend.m.v. de techniek van beschoeide sleuven, meteen breedte van 1,05 m tot een diepte van circa15 m. Na plaatsing van de wapening worden desleuven gebetonneerd. Vervolgens wordt tussende micropalen uitgegraven tot het niveau

Figuur 3 Overzichtsplan tunneltracé.

Figuur 5 Realisatievan micropalen.

Figuur 6 Typesnede passage onder Gebouweneiland Archimedes.

Figuur 4 Grondplanpassage onder Gebouwen-eilandArchimedes.

GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009 9

onderzijde tunneldak en wordt het tunneldakgebetonneerd. Hierbij worden alle bestaandefunderingszolen afgebroken. Tenslotte wordteen direct contact gerealiseerd tussen debestaande draagstructuur en het tunneldakd.m.v. definitieve platte vijzels, geplaatst in paar.

In een volgende fase word de tunnelsectie instross uitgegraven onder het tunneldak enwordt de vloerplaat gerealiseerd. Hierbijworden ook de micropalen afgebroken (figuur 5).

Daar waar de tunnel op grotere afstand onderde bestaande funderingen loopt (1,5 à 2,5 m),wordt gebruikt gemaakt van de galerij-techniek(figuur 6).Vanuit 2 fronten worden hoofdgalerijen met sectieB 2,6 x H 2,6 m handmatig uitgegraven, volgensde langszin van de tunnel (figuur 1). Deze hoofd-galerijen situeren zich aan beide zijkanten van dedwarssectie, ter hoogte van het tunneldakVervolgens worden tussen beide hoofdgalerijendwarsgalerijen van B 1,5 x H 1,8 m handmatiguitgegraven, gewapend en gebetonneerd.Deze worden onderling in langszin verbondend.m.v. schroefmoffen en vormen zo het tunnel-dak. Vanuit de langsgalerijen worden eveneensbeschoeide sleuven B 1,05 m gegraven die nabetonneren de wanden van de toekomstigespoortunnel zullen vormen.

Wanneer deze operatie afgelopen is, wordt detunnelsectie in stross uitgegraven en de vloer-plaat gerealiseerd. In deze zone wordt de zettingscompensatie opdiverse manieren uitgevoerd, afhankelijk van degeometrie van de bestaande funderingen en debeschikbare hoogte tussen tunneldak en funde-ring. Zo worden plaatselijk consolidatieinjectiesuitgevoerd, d.m.v. horizontaal geboorde TAM’sonder bepaalde funderingen. Elders wordengalerijen plaatselijk verhoogd tot aan defunderingszool en worden vanuit de galerijvijzels geplaatst tussen de zool en het toe-komstige tunneldak.

Grondwater wordt slechts in dit deel van detunnel tegengekomen, met name in de onderstemeters van de nieuwe tunnelwand. Daartoewordt een bemaling d.m.v. dieptebronnengeïnstalleerd. De aard van de ondergrond, ende historische voorbelasting die hij onderging,maken echter het gevaar voor zettingen t.g.v.de bemaling zeer klein.

Figuur 7 Dwarsdoorsnede deel onderKortenberglaan.

Figuur 9 Typesnede overgang Archimedes-Kortenbergtunnel.

Figuur 8 Betonneren van een beschoeide sleuf.

10 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

Figuur 10 Grondplan passage onder Huizeneiland Plasky.Figuur 11 Typesnede passage onder Huizeneiland Plasky.

Onder de bestaande KortenbergtunnelEenmaal het Gebouweneiland Archimedes voor-bij, loopt de nieuwe tunnel onder deKortenberglaan, meer bepaald onder de wegtun-nel die zich daar al bevindt. De bestaande wegtunnel dateert uit de jaren ‘80.Hij werd gebouwd door middel van de wanden-dak methode. De wanden bestaan eveneens uitbeschoeide sleuven.De nieuwe tunnel situeert zich binnen de steekvan de bestaande beschoeide sleuven (figuur 7).In eerste instantie wordt vanuit een strossgat,gelegen in de bestaande wegtunnel, de bestaandevloerplaat ondergraven (stross-fase 1) en wordthet nieuwe tunneldak gebouwd op volle grond. Vervolgens wordt de tweede stross-fase uit-gegraven onder het nieuwe tunneldak, tot circa halve hoogte van de toekomstige tunnel. Vanop dat niveau worden de wanden van denieuwe tunnel gebouwd, opnieuw onder devorm van beschoeide sleuven (figuur 8). Op de beschoeide sleuven wordt een kroonbalken steunmuur gebouwd om de verbinding temaken van de dakplaat. Hierbij wordt ook eenverbinding gerealiseerd met de bestaandetunnelwand, zodat de lasten van de bestaandetunnel overgedragen worden naar de nieuwe.

Om de zetting van de bestaande tunnel te beper-ken wordt gewerkt in fases van maximaal 6 mlang. Dat betekent dat over deze lengte zowelbeschoeide sleuven, als kroonbalk en steunmuurgerealiseerd moeten worden alvorens de naast-

liggende sectie aangevat mag worden. Opdie manier wordt het gewicht van de bestaandetunnel zo snel mogelijk overgedragen op denieuwe en wordt het risico op zakking van debestaande tunnel door ontspanning van defundering ervan geminimaliseerd.

Tenslotte wordt de derde stross-fase uitgegravenen wordt de nieuwe tunnelvloer gebouwd.

Complexer wordt het ter hoogte van de overgangtussen Gebouweneiland Archimedes en debestaande wegtunnel (figuur 9).Daar moet immers ingebroken worden in debestaande tunnelwand. Daartoe wordt opnieuwde techniek van galerijen aangewend. In eerste instantie wordt gefaseerd een openingvan circa 2x2 m in de bestaande tunnelwandgeschoten vanuit de strossfase. Deze openingdient als aanzet van de dwarsgalerijen die lood-recht op de tunnelas gegraven worden en zo dedraagbalken van de nieuwe tunneldak zullenvormen. Aan het uiteinde van de dwarsgalerijwordt de nieuwe tunnelwand gebouwd, onderde vorm van een beschoeide sleuf.

Tussen de dwarsgalerij en de bestaande tunnel-wand worden platte vijzels geplaatst om delasten van de bestaande tunnel zettingsvrij over te brengen naar het nieuwe tunneldak. Eenmaal de vijzel op spanning, kan de naast-liggende dwarsgalerij aangevat worden.

Onder het Huizeneiland PlaskyDe laatste sectie van de nieuwe tunnel maaktde verbinding met de bestaande lijn 26, diezich 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 isgebouwd in ongewapend beton. Destijdswerd hij eveneens via galerij-techniek gebouwd,wat maakt dat in de bestaande tunnel veelstortnaden aanwezig zijn. Daardoor wordt de aansluiting op de bestaandetunnel een delicate aangelegenheid.

Allereerst wordt het dak van de nieuw tunnelgebouwd boven dat van de bestaande. Hiervoor wordt de techniek van het buizendakaangewend. Vanuit een centrale werkput worden twee stalenbuizen diameter 3000 mm ingeperst d.m.v.TBM-techniek, en dit in de langse zin van de tun-nel. De langse persingen situeren zich aan elkeuiteinde van het dak, in dwarssectie beschouwd.

De centrale werkput is aan de oppervlakte slechtszichtbaar onder de vorm van een schacht van 8bij 8 m. Ondergronds meet de put echter circa 30bij 8 m. De overbreedte t.o.v. de schacht wordtgerealiseerd d.m.v. galerijen en beschoeidesleuven. Vanuit de stalen buizen worden vervolgensde tunnelwanden gebouwd d.m.v. beschoeidesleuven, met breedtes tussen 1,40 en 1,80 m

Aanpassing van de uitvoeringstechnieken aan de stedelijke omgeving

GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009 11

Figuur 12 GrondplanCompensationGrouting.

Vanuit die zelfde stalen buizen worden eveneensdwarsboringen uitgevoerd, van langse buis naarlangse buis. Het betreft betonnen buizen dia.1600 mm die ingeperst worden d.m.v. openfront-techniek. Op de plaats waar de oude en de nieuwe tunnelnaast elkaar lopen is de overspanning te grootom nog met een buizendak te kunnen werken.Daar worden de dwarse verbindingen dan ookgemaakt d.m.v. galerijen B 1,80 m x H 2,20 m. Eenmaal de structuur van de nieuwe tunnel overde oude gemaakt is, en de oude tunnel daardoorontlast werd, wordt de ruimte tussen de nieuween de bestaande tunnel gedeeltelijk uitgegraven.Vervolgens worden onder de bestaande tunnelstempelbalken gebouwd, opnieuw onder de vormvan galerijen, die de twee nieuwe tunnelwandenmet elkaar verbinden.

Wanneer dit alles gebouwd is, kan de bestaandetunnel volledig vrijgegraven en gefaseerd afge-broken worden.

Dit gedeelte van de nieuwe tunnel loopt onderresidentiële bebouwing. Het betreft namelijkwoningen van rond 1900, bestaande uit een5-tal bouwlagen. Het tunneldak bevindt zich circa 4 m onder dekelders van deze woningen.

Als grenswaarde voor absolute zettingen wordthier 20 mm gehanteerd. De differentiële zettingdient beperkt te worden tot 1/1000 (waarschu-wingspeil) en 1/500 (alarmpeil).Om de zettingen in dit gedeelte te compenseren,wordt Compensation Grouting toegepast vanuit2 werkputten in de middenberm van de Plasky-laan.

Vanuit de werkputten worden injectiebuizenhorizontaal ingeboord in waaiervorm, met eenonderlinge tussenafstand van maximaal 1,60 m.De injectiebuizen bevinden zich circa 2,5 m onderhet niveau van de kelders (figuur 12).Na het boren van de TAM’s worden voorinjectiesuitgevoerd in opeenvolgende fases. In eerste instantie wordt grout geïnjecteerd metde bedoeling om de horizontale spanningen inde ondergrond groter te maken dan de vertikale(prestressing-fase).

Vervolgens wordt opnieuw geïnjecteerd om eenhorizontaal scheurvlak ter hoogte van de TAM’ste creëren en wordt de grond boven de TAM’slichtjes opgedrukt (preheaving-fase).Eenmaal dit doorlopen, is het systeem operatio-neel en kan ingegrepen worden telkens zettingenin de woningen vastgesteld worden boven degrenswaarde. Bij elke interventie worden de

zettingen gecompenseerd door het heffen vande grond tussen de injectielaag en de woningen.Dit door middel van gerichte groutinjecties. Het systeem van Compensation grouting wordtgestuurd door een meetsysteem op basis vanautomatische waterpassing dat in de kelders vande bestaande woningen geïnstalleerd wordt. De metingen zijn online beschikbaar. Tijdensde prestressing en preheaving fase wordt eenrelatie vastgelegd tussen de geïnjecteerdehoeveelheden per injectiepoort en de responsvan de bovenliggende structuur. Hiervoor wordtgespecialiseerde software gebruikt. Wanneertijdens de tunnelwerken zettingen vastgesteldworden op een bepaalde plaats kan dan ook zeergericht opgetreden worden. Op dat moment zalde software aanduiden vanuit welke injectie-poorten hoeveel grout geïnjecteerd moetenworden om de gewenste heffing te bekomen.

Met deze verzameling van speciale techniekenis het toch mogelijk om een nieuwe spoortunnelte bouwen in een zeer druk gedeelte van destad waar al veel infrastructuur aanwezig is.Hierbij is de hinder aan de oppervlakte minimaal. Bovendien zijn de gehanteerde technieken aan-gepast aan de specifieke aard van de onder-grond. �

12 GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009