Rapporten

Werkpakket 1.02 Beheerste zakkingen Randstadrail

De Engineering van deze instrumentatie is gebaseerd op de informatie als omschreven in de volgende documenten:
* Basisprojectplan F540 'RandstadRail', kenmerk: PLATFORM GPB_BPP_04_1441, versie 04 d.d. 17 oktober 2005
*Onderzoeksplan RR (versie 2, 30 juni 2006).doc

Onderzoeksplan: Beheerst zakkingen – RR:
De aanleg van RandstadRail in Rotterdam biedt, samen met de aanleg van de Noord-Zuidlijn te Amsterdam, uitgelezen mogelijkheden de ervaring die in de verschillende praktijkprojecten de afgelopen jaren is opgedaan in een stedelijke omgeving te valideren. Vanuit het Gemeenschappelijk Praktijkonderzoek Boortunnels (GPB) wordt voorgesteld om bij het praktijkonderzoek RandstadRail (RR) aandacht te besteden aan de volgende thema’s / onderwerpen:
• Onderzoek naar de constructieve, geotechnische en boortechnologische aspecten van de aanleg van een geboorde tunnel welke zich gedeeltelijk in Holocene kleilagen bevindt;
• Onderzoek naar de constructieve, geotechnische en boortechnologische aspecten van de aanleg van een geboorde tunnel welke zich in door middel van verschillende grondverbeteringstechnieken verbeterde grondlagen bevindt.

Werkpakket 1.03 Beheerste zakkingen GroeneHartTunnel

Rapport Praktijkonderzoek Boortunnel Groene Hart

Het rapport Praktijkonderzoek Boortunnel Groene Hart heeft zich gericht op de liggerwerking achter de tunnelboormachine tijdens de bouwfase van de Boortunnel Groene Hart. De verplaatsingen en vervormingen van de tunnel, de spanningen in de tunnelling en de groutdruk op de buitenkant van de tunnelbuis zijn in het onderzoek de speerpunten geweest.

Er wordt een eenvoudige methode gegeven om vanuit de groutinjectieverdeling en de grouteigenschappen, de verticale groutdrukgradiënt direct achter de TBM te kwantificeren. Deze groutdrukgradiënt is nodig als input voor de berekening van het krachtenspel in de tunnelbuis tijdens tunnelbouw.
Het bestaande gefaseerde analytische liggerwerkingsmodel is uitgebreid met een extra lokale belasting van de tunnelbuis. Nu kunnen alle belastingen bij GHT op realistische wijze in liggerwerkingsberekening meegenomen worden. Met het nu ontwikkelde model kan het uit de rekmetingen bepaalde momentenverloop goed worden gesimuleerd. De berekende vervormingen zijn, uitgaande van de gangbare parameters voor de stijfheid van de grond en de tunnel veel kleiner dan gemeten. Met het model kan de verticale groutdrukgradiënt achter de TBM worden bepaald. Hiermee kunnen groutdrukmetingen achter de TBM geëvalueerd worden. De betrouwbaarheid van deze meting op grotere afstand achter de TBM is gezien technische beperkingen van de druksensoren bij geconsolideerde grout beperkt.
Er is een kwantificeerbare verklaring gevonden voor slapper gedrag van de tunnelbuis dan volgens de tot nu toe gehanteerde theorie betrekking hebbend op ideaal gemonteerde tunnelringsegmenten. T.g.v. niet-ideale positionering van de segmenten tijdens de samenstelling van de tunnelbuis zal er sprake zijn van niet-vlakke aanligging van segmenten waardoor slapper gedrag resulteert. De met het waterpassysteem bepaalde, en uit tiltmetingen berekende verticale beweging van de tunnelbuis is enkel mogelijk indien behalve de tunnelbuis, ook de grond zich slapper gedraagt dan volgt uit grondmechanische sommen. Eén verklaring hiervoor is dat korrelspanningen onder de tunnel weggevloeid kunnen zijn voordat de tunnelbuis en grond zich als één geheel beginnen te gedragen. Verder is het bovenliggende grondpakket mogelijk verzwakt door het boorproces bij de TBM, en ondervindt het nog de gevolgen van het wegnemen van grond aan het boorfront.
Het resultaat van de beschouwing van het ontwerpproces t.a.v. liggerwerking is dat het niet volstaat de ideale situatie door te rekenen. Bovendien zal in een ontwerpproces maar een beperkt aantal gegevens beschikbaar zijn. Er wordt aangegeven hoe de beschikbare gereedschappen kunnen worden gebruikt in een ontwerp. Daarbij worden niet alle gereedschappen gebruikt. De niet gebruikte zijn niet minder waardevol, maar meer geschikt voor analyse of gebruik ter verificatie van andere modellen.
De uitkomsten van deze studie bieden mogelijkheden tot advisering bij het ontwerp van
tunnelboorprojecten en tunnelboormachines. Ook blijkt uit deze studie dat er nog wat onzekere zaken zijn om te komen tot een liggerberekening. De belangrijkste zijn:
- schijnbare tegenstrijdigheden in de gemeten verplaatsingen enerzijds met het total station en anderzijds met het waterpassysteem en de tiltmetingen.
- de verticale kracht die vanuit de TBM wordt overgebracht op de lining.
- en de duur van de bruikbaarheid van de groutdrukmeters.
Vervolgonderzoek, bijvoorbeeld bij Randstadrail en NoordZuidlijn, is noodzakelijk om deze onzekerheden weg te nemen.

Werkpakket 1.05 Effectief grondverbeteren - vriezen

This thesis reports on experimental research on compensation grouting in sand. It is investigated in model tests, how the shape of the grout bodies made during injection depends on the grout properties, the density of the sand and the way the tubes are installed. The shape of the grout body affects the necessary injection pressure and whether heave is localised to one injection point or distributed over a wider area. An analytical model is developed that shows the influence of various parameters.
The evaluation of field measurements shows the influence of soil disturbance. Soil disturbance in a layer of sand may lead to a decrease in density of the sand and compensation grouting in such a layer will have a lower efficiency (a lot of grout has to be injected to create some heave) and long term settlements are possible.

Wekrpakket 1.06 De betrouwbare trillingsmaatregel

Om te bepalen of bij trillingsveroorzakende activiteiten hinder van personen optreedt, wordt, bij het ontbreken van een wettelijk kader, over het algemeen gebruik gemaakt van SBR richtlijn B {6}. In SBR B worden streefwaarden en dus geen grenswaarden gegegeven, waarbij redelijkerwijs mag worden aangenomen dat normaal gesproken geen hinder optreedt. SBR richtlijn B bevat streefwaarden die erop zijn gebaseerd dat bij trillingen van die sterkte een klein percentage van de mensen hinder zal ondervinden. Anders gezegd: een groot percentage van de mensen zal geen hinder ondervinden. De streefwaarden worden vergeleken met waarden die daadwerkelijk worden gemeten. Bij overschrijding van de streefwaarden is er volgens SBR B sprake van hinder.

In de praktijk zal vaak een trillingspredictie worden uitgevoerd, om te bepalen hoe sterk de trillingen in de toekomst zullen worden.
De uitkomsten van die trillingspredictie worden meestal vergeleken met de streefwaarden van SBR B. Trillingspredicties hebben echter een beprekte betrouwbaarheid, zoals in DC1 is vastgesteld, referentie [4] en referentie [5]. Daarom wordt over het algemeen bij trillingspredicties een veilige marge aangenomen. Het is de vraag of zo'n bovengrens wel de goede maat is om te vergelijken met de streefwaarde. Vooral als de spreiding van de predictiemethode groot is, zal de streefwaarde snel worden bereikt, wat leidt tot een conservatieve benadering.

Zowel aan de kant van de streefwaarden in de SBR richtlijn als aan de kant van de prognose is veiligheid ingebouwd. Dit wordt ook wel "stapeling" van veiligheden genoemd. In dit rapport wordt gezocht naar een manier om hiermee om te gaan en te voorkomen dat er sprake is van stapeling van veiligheid op veiligheid.

Rapport Betrouwbaarheid van trillingspredicties

In de eerste tranche van Delft Cluster (DC1) is een uitgebreid onderzoek gedaan naar de betrouwbaarheid van trillingsvoorspellingen. Dit heeft inzicht opgeleverd over de betrouwbaarheid van modellen, de onzekerheid over invoerparameters, de rol van modelleerder en de stochastiek van de praktijk.
In dit werkpakket is een poging gedaan deze kennis toe te passen op de huidige voorspellingsmethoden en de onzekerheden rond prognoses hanteerbaar te maken voor onderzoeker en opdrachtgever. Na bestudering van de resultaten van DC1 bleek dat de resultaten niet goed te vertalen zijn naar direct hanteerbare richtlijnen bij de huidige voorspellingsmethoden. In dit rapport staat een verslag van het onderzoek naar de toepasbaarheid van de kennis van DC1 en enkele alternatieve benaderingswijzen.

In hoofdstuk 2 is een samenvatting gegeven van de resultaten van DC1. In hoofdstuk 3 wordt de hypothese beoordeeld of er een relatie bestaat tussen de betrouwbaarheid van een voorspelling en de ervaring van de modelleur. In hoofdstuk 4 staat de aanpak beschreven die bij het opstellen van het werkplan was voorzien en een voorstel voor een gewijzigde aanpak.

Rapport Marktverkenning. De Betrouwbare Trillingsmaatregel - resulaten van de marktverkenning

In het kader van Delft Cluster wordt overwogen om onderzoek te doen binnen een project "De Betrouwbare Trillingsmaatregel". Om na te gaan of voor dit project draagvlak is in de praktijk en welke onderzoeksvragen voor de praktijk relevant zijn is een marktverkenning uitgevoerd.

Op basis van de projecten van de afgelopen jaren is eerst een interne marktanalyse uitgevoerd en zijn de belanghebbende marktpartijen geïdentificeerd. Er is een vragenlijst opgesteld om de ideeën uit deze interne analyse te toetsen en zo nodig aan te passen.

De vragenlijst is aan 28 respondenten uit de praktijk voorgelegd. De resultaten zijn geanalyseerd in dit rapport. Er blijkt een duidelijk draagvlak voor onderzoek naar verschillende trillingsaspecten. De behoefte verschilt per segment, het onderzoeksplan moet daar rekening mee houden. Ook de wensen van de partijen hoe zij kunnen participeren zijn duidelijk segment afhankelijk.

Op basis van de uitkomsten van de marktverkenning zal een onderzoeksplan voor het project CT01.13.11 "De Betrouwbare Trillingsmaatregel" worden opgesteld, dat zal dienen als basis voor de uit te voeren werkzaamheden. Dit wordt gedaan in nauwe samenwerking met de sector.

Rapport Betrouwbare trillingsmaatregel: Standaard RekenMethode voor Trillingen (SMR-T), Referentieafstand en variatiestudie TC131-04-09

In dit TNO rapport is een Standaard RekenMethode voor Trillingen (SRM-T) ontwikkeld om het trillingsrisico als gevolg van passerende treinen al in een vroeg stadium te kunnen inschatten.

Werkpakket 1.07 Gedrag van bouwputten-TPK

The COB Committee F501 has carried out a research project to study the behavior of pits constructed with combined sheet pilling. The goal of the research was to gain insight into the internal forces of construction pits from field measurements. This data could then be compared with the results of mathematical models to further develop, confirm or sharpen the present requirements and safety factors used for construction pits and underwater concrete floors design.
The data was collected from two pits constructed for the tunnel under the Pannerdensch Kanaal (the Netherlands). The pits were equipped with monitoring instrumentation and during the excavation of the pit various measurements were made. This document provides the bibliography from the theoretical research and summarizes the results of the collected data.

It appears, for various reasons, that there are many uncertainties in the measurements and the interpretation. It seems it is not possible to accurately analyze the internal forces within the pit based on the collected field data. A few of the resulting measurements were compared to post-diction analyses from MSheet and PLAXIS calculations. It seems that the deformation of the sheet pile can be fairly well predicted (approx. 20% below estimation). The underwater concrete floor lifted 5-10 mm after dewatering of the excavation; this is in accordance with the CUR77 prediction. The measurements could not be used for an accurate evaluation of the forces distribution, especially in the underwater concrete floor. This document does, however, provide insight into the possibilities and restrictions of a few techniques that can be used for the monitoring of concrete pits.

Werkpakket 1.08 Gedrag van bouwputten - NZL

The objective of this study is to gain insight into mechanisms of soil-structure interaction for buildings adjacent to deep excavations and to find a reliable method to design and monitor deep excavations in urban areas with soft soil conditions. The research focuses on typical Dutch conditions. The main questions are: How can we predict the behaviour of one or more a deep excavation will be constructed? What kind of modelling and/or measurements can be used to predict this effect? This report describes the literature reviewed for this topic and several case studies related to the topic from literature. General damage assessment procedures are also given.

Assessing the response of buildings to excavation-induced deformations involves a combination of geotechnical and structural aspects, such as green field displacements (2D/3D, caused by deep excavations), building behaviour, soil -foundation -building interaction, monitoring techniques and modelling techniques. Each of these topics is described in this study.

Some of the conclusions from this literature survey are:
- Several, mostly empirical, relationships are available to predict green field displacements, which do not always show improvement in the amount of settlement found behind the wall over the years, especially if soft clays are present. One should expect for a deep excavation in soft clay to find a wall deflection of about 0.5 -1.0% of the retaining height (for an average system stiffness and sufficient basal stability) and a settlement behind the wall of 1%H maximum. Margins of 50%-100% should be expected. Diaphragm walls with stiff supports tend to the lower bound of these numbers or can even perform at 0.2%H if installation and other effects are strictly controlled.
- Damage to buildings can be assessed by several damage criteria. The use of relative
rotation and deflection ratio are both widespread, but also widely discussed. It is important to be extremely clear on how rigid body rotation and overall translation have been incorporated in the calculation.
- Rigid body rotation or building tilt, is a very important parameter when discussing excavation induced damage. Real rigid body rotation should be assessed in three dimensions and it should always be made clear exactly if and in what way tilt is considered.
- Soil-foundation-structure interaction should be taken into account when damage is assessed. The amount of displacement transferred to the building depends on the stiffness of the building in axial and bending modes and the interface between soil and foundation and between foundation and building.
Three different case studies are presented for the insight they provide in the soil-structure interaction caused by deep excavations, tunnelling or subsidence. Both ground deformations and building deformations have been collected. These cases show aspects of the relationship between deformation of the building and damage occurring.

Werkpakket 1.09 Bezwijkbeveiliging van boortunnels

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.

Werkpakket 1.10 Procesverbetering aanleg kleine infrastructuur

Rapport Procesverbetering aanleg ondergrondse infrastructuur

In het rapport Procesverbetering aanleg ondergrondse infrastructuur – Microtunnelling wordt er gekeken naar twee monitoringsprojecten: de kruising van het IJ in Amsterdam en de kruising van de A13 en het Rijn-Schiekanaal in Rijswijk.