Risicoanalyse van een geboorde tunnel

Risicoanalyse van een geboorde tunnel

Van Kinderen, S.

Bezuijen, K.G. (mentor)
Bakker, K.J. (mentor)
Polen, B. (mentor)
Van Schelt, W. (mentor)
Vrijling, J.K. (mentor)
Van Tol, A.F. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

Hydraulic Engineering

1995-06-01

Door het gebrek aan ervaring is het ontwerpen van een geboorde tunnel niet eenvoudig. Onbekend is welke risico's aan het boren in slappe grond verbonden zijn en wat hun onderlinge relatie is. Het afstudeerwerk bestaat uit de risicoanalyse van een geboorde tunnel in slappe grond, waarbij is vastgesteld wanneer een tunnel faalt. De risicoanalyse stapt af van de traditionele deterministische rekenwijze. Bij deze klassieke rekenwijze wordt uitgegaan van een veiligheidsfactor F. De constructie moet een belasting kunnen opnemen, die F maal de normale belasting is. De veiligheidsfactor is groter dan een en moet allerlei onzekerheden dekken. Voorbeelden hiervan zijn: de belasting kan toenemen in de tijd, de materiaalsterkte kan afnemen in de tijd, er zit spreiding in de belasting en in de afmetingen van de constructieonderdelen en in de bouwfase kunnen er dingen mislopen, die invloed hebben op de gebruiksfase. Meestal neemt men F 'voldoende groot' , wat vaak oneconomisch is. De risicoanalyse neemt in principe alle oorzaken, die kunnen leiden tot falen, mee. De eerste vereiste bij het maken van een risicoanalyse is inzicht te hebben in het boorproces. De, tot nu toe, meest geschikte methode om in Nederland een tunnel te boren is de schildmethode. Deze methode wordt ook gebruikt bij de bouw van de 2e Heinenoordtunnel. De schildmethode berust op het vooruitdrukken van een schild in de grond. Het schild is een stalen buis met een iets grotere binnendiameter dan de buitendiameter van de te maken tunnel. Aan de voorkant van het schild wordt de grond door de tunnelboormachine ontgraven en door het al gerealiseerde tunneldeel afgevoerd. Aan de achterkant van het schild wordt de tunnelmantel samengesteld. De tunnelmantel bestaat uit ringen, opgebouwd uit (meestal) gewapend betonnen prefab segmenten. De segmenten worden aangevoerd door het gerealiseerde tunneldeel en direct achter het schild geplaatst. Na het plaatsen van de segmenten schuiven de vijzels uit en wordt het schild voortbewogen doordat deze vijzels zich afzetten tegen de segmenten. Tijdens het plaatsen van de segmenten worden de vijzels ingetrokken en staat de TBM en dus het ontgravingsproces stil. De ruimte buiten de tunnelmantel, die is ontstaan door het ontgraven van de iets grotere doorsnede van het schild, wordt gelijktijdig met het boren (voortduwen van het schild) gevuld met een groutmengsel. Alle ongewenste gebeurtenissen die tijdens het boorproces of tijdens de gebruiksfase van de tunnel kunnen optreden en tot falen leiden, zijn geanalyseerd en in een foutenboom weergegeven. Een foutenboom laat alle ongewenste gebeurtenissen en combinaties van ongewenste gebeurtenissen, die tot falen leiden, zien. De foutenboom is opgedeeld in twee fasen: de bouwfase en de gebruiksfase. Het falen van de tunnel is de meest ongewenste gebeurtenis (de topgebeurtenis). De defmitie van falen in de bouwfase bestaat ten eerste uit het oplopen van emstige vertragingen tot het eventueel niet realiseren van de tunnel en ten tweede kan de negatieve invloed op de omgeving tijdens het boorproces te groot zijn. Het falen van de tunnel in de gebruiksfase kan technisch of sociaal van aard zijn. De tunnel faalt technisch als de tunnel langer dan een half jaar onbruikbaar is of als de invloed op andere werken te groot is. Sociaal falen houdt in dat de tunnel niet aan de gebruikerseisen voldoet. De foutenboom is op twee manieren te gebruiken: 1. om de totale faalkans van een tunnel uit een ontwerp te berekenen, 2. om een ontwerp voor een tunnel vanuit een toelaatbare faalkans te maken. Binnen dit project is de foutenboom op beide manieren gebruikt. Eerst is de toelaatbare faalkans van de tunnel bepaald en verdeeld over de mechanismen. Vervolgens is voor twee mechanismen de faalkans berekend. AIs laatste is de berekende faalkans vergeleken met de toelaatbare faalkans. De faalkansberekening is gebaseerd op het voorontwerp van de 2e Heinenoordtunnel.

bored tunnels
risk analysis
Heinenoord tunnel

http://resolver.tudelft.nl/uuid:fc2f64e0-c08d-4d59-aa05-1da1d46e0c7d

Student theses

master thesis

(c) 1995 Van Kinderen, S.