Analyse van het uitbreken van de tunnelboormachine vanuit de startschacht en de daarbij benodigde uitbreekconstructie

De boormethode is als bouwwijze voor de aanleg van tunnels in de Nederlandse slappe grond sterk in opkomst. Een onderdeel van dit boren vormt het uitbreekproces, waarbij de tunnelboormachine via een opening in een wand van een startschacht de grond in gaat. In deze studie is geprobeerd een goed beeld te geven van dit uitbreekproces, waarbij de nadruk is gelegd op de constructieve aspecten. Problemen die zich voordoen bij het passeren van de wand van de startschacht zijn vooral de toestroming van aanwezig grondwater en het bezwijken van de grond binnen de opening in de wand. Achter deze opening moet een construetie aanwezig zijn, die voldoende waterdicht is en zorgt voor een stabiel grondvolume achter de uitbreekopening. Tevens moet deze constructie door de tunnelboormachine te doorboren zijn. De belangrijkste alternatieven voor de uitbreekconstructie zijn een door een wand omringde grondkolom, met aan de onderzijde een waterdichte afsluiting en binnen de uitbreekopening een stabiele wand, en een massiefblok. De belangrijkste materialen waaruit deze kunnen bestaan zijn gegroute en bevroren grond, cement-bentoniet en lage sterkte beton. De nadruk bij het onderzoek wordt gelegd op de stabiliteit van een wand achter de uitbreekopening en de stabiliteit van het blok binnen de omringende grond. Bij de stabiliteit van het blok worden het inwendig bezwijken, het horizontaal verschuiven en het kantelen tijdens het doorboren van het blok behandeld. De stabiliteit van de wand en het blok zijn onderzocht m.b.v. analytische berekeningen, toegepast op een grondprofiel van Rotterdam. Dit grondprofiel bestaat uit slappe holocene klei- en veenlagen bovenop pleistocene zandlagen. Voor de wand is ook een numerieke berekening m.b.v. het eindige-elementen-programma Plaxis gemaakt. De belangrijkste conclusies die uiteindelijk getrokken kunnen worden zijn: - Meerdere oplossingen zijn mogelijk voor de uitbreekconstructie in slappe Nederlandse grond. - De keuze voor de uitbreekconstructie hangt voornamelijk afvan het aanwezige grondprofiel en de kosten. - De benodigde dikte van een wand achter de uitbreekopening wordt bij kleinere diameters bepaald door het moment in de wand en bij grotere diameters door de dwarskracht. - De benodigde hoogte- en breedteafmetingen van een blok als uitbreekconstructie zijn afhankelijk van het inwendig bezwijkgedrag van dit blok en het horizontaal verschuiven. - Controle van kantelen van het blok is nodig als het blok zich in klei of veen bevindt. De wrijving tussen grond en blok heeft daarbij grote invloed op het kantelevenwicht.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience