Minimalisering van de gronddekking van geboorde tunnels

Abstract

In Nederland wordt de laatste jaren steeds meer de nadruk gelegd op ondergronds bouwen. Terwijl steeds meer beperkingen worden gesteld aan het openbreken van het oppervlak. In opkomst zijn dan ook geboorde tunnels. In het buitenland kan gesproken worden van ruime ervaring in het boren van tunnels. In Nederland zijn nog geen verkeerstunnels geboord. Tegenwoordig zijn technieken beschikbaar die het mogelijk maken in Nederlandse omstandigheden te boren. Onderzoek naar de geboorde tunnel is noodzakelijk om de hoge kosten die gepaard gaan met het boren van tunnels te beperken. Deze hoge kosten worden voor een deel bepaald door de aanlegdiepte van de boortunnel. Door de tunnel zo ondiep mogelijk aan te leggen is het dus mogelijk de kosten te beperken (mits voor de geringere aanlegdiepte geen kostenverhogende voorzieningen getroffen moeten worden). Aangezien onduidelijk is op welke wijze de minimale aanlegdiepte van een geboorde tunnel goed kan worden afgeschat, is een vergelijking gemaakt tussen een viertal modellen: Wayss & Freytag, Actieve gronddruk, Principe van verticale trekankers, Grondmechanica Delft. Het gaat hierbij met name om de horizontale gronddruk boven de tunnel en de krachten vanuit de tunnel op de grond. Getracht is met een twee-dimensionaal eindige-elementen programma (PLAXIS) hierover meer te kunnen zeggen. Voor de voorbeeldberekeningen is een homogeen zandpakket aangehouden. Uit het onderzoek is geb!eken dat er grote verschillen bestaan tussen de modellen. Met name in de in rekening gebracht neerwaartse en opwaartse krachten. Voor het vergelijken van de horizontale gronddrukken is een basismodel opgesteld waartoe de modellen zijn omgerekend. De horizontale gronddrukcoefficient varieert van actief, ongeveer 0.3, tot 0.8. Uit computerberekening met het Mohr Coulomb model is gebleken dat met een gronddrukcoefficie gelijk aan de neutrale gronddrukcoefficient of zelfs iets hoger gerekend zou kunnen worden. Het fenomeen opbreken, verticaal ovaliseren van de tunnel, zoals dat in veel modellen wordt aangenomen, kon niet duidelijk worden aangetoond met de computerberekeningen. Verwacht zou worden dat bij een afnemende gronddekking de tunnel zou gaan opbreken. De zeer geringe tendens tot verticaal ovaliseren die is waargenomen, kan ook te wijten zijn aan de onnauwkeurigheid van de numerieke berekeningen. Het gebruik van een zogenaamde opbreekkracht zou op basis daarvan achterwege gelaten kunnen worden. Dit sluit ook aan met de geringe veerreactie die berekend wordt in een staafprogramma (volgens het model van GD). Een model op basis van alleen de opdrijfkracht zou reeel zijn. Er zou dan onderzocht moeten worden welke eisen aan de vervormingen van zowel de grond als de tunnel gesteld moeten.