Bezwijkveiligheid boortunnels

Abstract

Met de bouw van de Tweede Heinenoordtunnel is in Nederland een omvangrijk meerjaren onderzoeksprogramma gestart om de aanvankelijke nationale kennisachterstand op het gebied van geboorde tunnels in te lopen. Onderzoek naar het constructiegedrag van gesegmenteerde boortunnels maakt deel uit van dat programma. In dit kader is in 1999 de grote tunnelproefopstelling in het Stevinlaboratorium van de ru Delft gebouwd, waarin onder gecontroleerde omstandigheden diverse belastingscenario's zijn gesimuleerd. De proefopstelling is gerealiseerd in een samenwerkingsverband van TNO Bouw, ru Delft, de projectorganisatie HSL Zuid en de Managementgroep Betuweroute. Daarnaast zijn ook onderzoeken uitgevoerd bij de aanleg van verschillende andere geboorde tunnels (waaronder de Botlekspoortunnel, de Sophiaspoortunnel, de tunnelonder het Pannerdensch Kanaal en de Groene Hart Tunnel). De onderzoeksprojecten zoals hierboven omschreven (praktijkonderzoeken en Delft Cluster studies), zijn gericht op gebruiksbelastingen (SLS), zowel in de bouwfase als in de gebruiksfase. Een nog : onvoldoend beantwoorde vraag betrof de constructieve veiligheid van de constructie (ULS). Hierdoor is 1 niet duidelijk welke marge er is tussen de aanwezige belastingen en de belasting die tot bezwijken van de tunnelconstructie leidt. In verband hiermee wordt in de praktijk een conservatieve benadering gevolgd bij de dimensionering van tunnelconstructies. Het beter bekend zijn van de marges tussen aanwezige en bezwijkbelastingen kan leiden tot economischer constructies. Daarnaast zijn ook de ontwikkelde rekenmodellen tot nu toe slechts gevalideerd voor gebruikscondities (SLS). Het doel van het project waarvan in het onderhavige rapport verslag wordt uitgebracht, is daarom antwoord krijgen op de volgende vragen: -Wat wordt verstaan onder de constructieve veiligheid (kwalitatief) van gesegmenteerde boortunnels en hoe groot is deze (kwantitatief)? -Hoe verhoudt de ontwerpbelasting zich tot de werkelijk aanwezige belasting? -In hoeverre zijn de voor de gebruikstoestand (SLS) gevalideerde numerieke modellen ook geldig voor de bezwijktoestand (ULS), rekening houdend met nieuwe inzichten? In overleg met de sector is het experimentele deel van het onderzoek gericht op het bezwijkgedrag van de tunnellining onder invloed van ovalisatie (ringwerking). Hieraan werd de voorkeur gegeven boven onderzoek naar de bezwijkveiligheid tegen afschuiven van de lining. Hierbij speelde ook een rol dat de bestaande tunnelproefopstelling geschikt was voor het aanbrengen van ovalisatiebelasting, terwijl voor het doen van afschuifproeven ingrijpende aanpassingen nodig waren. Bovendien zou elk van de proeven informatie geven over het gedrag van de ringvoegen, waarmee ook de andere belastingsituatie zou kunnen worden nagerekend. Om antwoord te krijgen op bovengenoemde vragen met betrekking tot ovalisatie van de ringen, is een aanpak gehanteerd waarbij afzonderlijk op de verschillende deelaspecten is ingegaan. Het project is daartoe onderverdeeld in de volgende deelonderzoeken: -Studie betreffende de resultaten van aan boortunnels gerelateerde praktijkonderzoeken in de laatste decennia; -Experimentele bepaling van de bezwijkbelasting bij ovalisatie; -Numerieke bepaling van de bezwijkbelasting en validatie van het model. De resultaten van de verschillende deelonderzoeken zijn toegelicht in hoofdstuk 2 tot en met 4. De conclusies en aanbevelingen zijn gegeven in hoofdstuk 5. Hoofdstuk 6 omvat een overzicht van de rapporten en publicaties die in het kader van het project zijn uitgebracht. De referenties zijn gegeven in Hoofdstuk 7.