Sneltramhalte onder Amsterdam Centraal Station

Abstract

Onder het stationseiland moet een halte worden gebouwd ten behoeve van de Noord-zuidlijn in Amsterdam. Dit project kan geïntegreerd worden met de vele andere projecten op het stationseiland ten behoeve van het IJ-oever project. Een ondergronds busstation is in deze studie niet meegenomen. Aan de hand van een vergelijking van drie varianten (reeds opgesteld door de TU-Delft en het Ingenieursbureau Amsterdam) is de ligging van de halte en de bouwmethode besproken. Het blijkt dat een halte onder het CS, gebouwd in een open bouwkuip, met een diepteligging van BS op ca. NAP - 15m de beste mogelijkheden biedt. Ter plaatse van het IJ wordt de tunnel dan afgezonken. De meeste bouwhinder kan daarbij verwacht worden ten gevolge van het plaatsen van de diepwanden ten behoeve van de bouwkuip. Bouwtechnisch is dit alternatief gunstig vanwege de relatief eenvoudige verwijdering van de houten palen (in den droge) en de geringe te verwachten zakkingen naast de halte. Het CS moet echter ondervangen worden, omdat de fundering verwijderd wordt. Vervolgens is in dit rapport een ondergrondse uitbouw van de halte verder uitgewerkt. Hierbij worden eerst twee schildtunnels geboord, waarna tussen deze tunnels een boogvormig vrieslichaam aangebracht wordt. De hierdoor afgeschermde ruimte tussen de tunnels kan nu ontgraven worden. Door toepassing van schildtunnels krijgt de halte een relatief diepe ligging (BS op NAP - 21m), hetgeen niet diep genoeg is om de houten palen van het CS te mijden. Hierdoor kunnen grote problemen optreden bij de passage van de boorkoppen. Toepassing van een grotere diepte is evenwel niet gewenst (grotere funderingsdieptevan de ondervanging, grotere stijgtijd passagiers, dalhalte. etc.). Het perron van de halte wordt als eilandperron uitgevoerd, waarbij de ruimte tussen de schildtunnels overspannen wordt door een enkele betonnen drukboog. De kolommen staan ca. 2,5m van de perronrand, waardoor plaatselijk een vrije hoogte van slechts 2,5m aanwezig is. Het tracé loopt tussen de westtunnel en de middentunnel van het CS, terwijl de stijgpunten van de halte aan de buitenzijden van het CS geplaatst worden. Vóór het boren van de schildtunnels moet het CS ondervangen worden door middel van tubexpalen (op een aantal plaatsen moeten diepwanden gemaakt worden om de zettingen tot een klein gebied te beperken). Ten gevolge van het relatief lastige boorproces wordt namelijk een zakking van het maaiveld verwacht van ruim10 cm, door de kruip van de bevroren grond kunnen hier nog enkele cm's bijkomen. Door de grond te bevriezen, worden de mechanische eigenschappen van grond sterk verbeterd. De stijfheid en de cohesie nemen flink toe, de hoek van inwendige wrijving neemt juist af. Kruip is zeer karakteristiek voor bevroren grond; door de migratie van water op plaatsen met een hoge spanning, zullen doorgaande vervormingen optreden. Hierbij zullen ook wijzigingen van de grondparameters optreden. Naast een mechanisch ontwerp is ook een thermisch ontwerp van belang, omdat de eigenschappen van de bevroren grond sterk variëren met de temperatuur. Voordat het vrieslichaam tussen de schildtunnels berekend is, zijn enkele eenvoudigere problemen bekeken met behulp van het eindige elementen programma PLAXIS. Een modellering van de kruip door een verlaging van de E-modulus bleek een redelijke overeenkomst te vertonen met een berekening van een aantal Duitse 'vriesdeskundigen' . Toch moeten vraagtekens gezet worden bij de gevonden vervormingen, omdat de verlaging van de E-modulus een steeds groter wordende alzijdige samendrukking geeft, hetgeen bij kruip van bevroren grond niet het geval hoeft te zijn. Berekeningen met PLAXIS, gebaseerd op parameters uit de literatuur en een kruipmodellering door een verlaging van de E modulus, geven aan dat een vrieslichaam (dikte = 2m) tussen de twee schildtunnels constructief mogelijk is, mits de draagtijd van de bevroren grond klein gehouden kan worden. Door de hoge kruipsnelheid is toepassing van de Neuen Osterreichischen Tunnelbauweise (NOT) noodzakelijk. De definitieve constructie van de halte en de lining van de tunnel kunnen in gewapend beton uitgevoerd worden. Ter plaatse van de aansluiting met het vrieslichaam moet de lining verstevigd worden met langs- en dwars-liggers en een rij stempels. Het vrieslichaam wordt uitgevoerd met een dikte van 2m en een inwendige straal van 5,5m. Bij een h.o.h. afstand van de vriesbuizen van 1,3m en een temperatuur van de draagvloeistof van -30°C is een vriestijd benodigd van ca. 45 dagen alvorens met ontgraven begonnen kan worden. Indien in vier secties gewerkt wordt, is een vriescapaciteit van 2*330kW noodzakelijk. Met PLAXIS zijn in een laatste kruipfase (na een tijdsduur variërend tussen de 5 en 150 uur) verticale indrukkingen gevonden van ca. l Ocm, De schildtunnel wordt naar binnen gedrukt. De grootte van de vervormingen zijn echter gevoelig voor aannamen van de wrijving tussen het vrieslichaam en de lining en de stijfheid van de lining. Ook de eigenschappen van de bevroren grond (met name de stijfheid) hebben grote invloed op de vervormingen. Nader onderzoek naar de mechanische en thermische eigenschappen wordt aanbevolen (vooral de kruip snelheid is van belang). Hierbij moet onderscheid gemaakt worden tussen laboratorium-proeven en een praktijkproef.