Optimalisatie van de geëxtrudeerde boortunnel: De binnenbekisting

Een continu proces, waarbij geextrudeerd staalvezelbeton wordt toegepast, kan een kostenbesparing opleveren, omdat de productiekosten van ter plaatse geextrudeerd beton lager zijn dan prefab betonnen segmenten. Een extra kostenbesparing wordt verkregen, doordat grouting niet nodig is. Een hogere bouwsnelheid levert ook een grote kostenbesparing op. Bij toepassing van geextrudeerd staalvezelbeton is een binnenbekisting noodzakelijk. Een glijbekisting zou een goed alternatief kunnen zijn. De voordelen zijn: 1. De bekisting kan aan het schild van de TBM gekoppeld worden, 2. De lining kan op een continue wijze worden vervaardigd, 3. Het proces is goed automatiseerbaar en er kan een hogere bouwsnelheid dan de huidige worden verwezenlijkt. Uit het onderzoek zijn drie grote problemen naar voren gekomen. Ten eerste moet de glijbekisting verplaatst kunnen worden, wanneer deze vastloopt. Ten tweede moet de glijbekisting in bochten de juiste bochtvorm aannemen. Uit onderzoek naar de gebruikerseisen en -wensen van het wegvervoer en het spoorwegvervoer kwam een minimale boogstraal van 2000 m. naar voren. Ten derde is gebleken uit een analyse naar de krachten die op de tunnelboor-machine (TBM) werken, dat de wrijvingskrachten tussen de glijbekisting en de tunnelwand relatief grote waarden bereiken. Om deze krachten te beperken is gekozen voor een betonmengsel met een snelle sterkte-ontwikkeling. Dit zorgt ervoor dat een relatief korte glijbekisting toegepast kan worden. Aangezien de wrijving tussen staal en beton een lineair verband heeft, nemen deze wrijvingskrachten af bij het verkleinen van de lengte van de glijbekisting. Het betonmengsel dat toegepast wordt, is van klasse B85. Ook moeten zowel het mengsel, als de omgeving opgewarmd worden tot 40 QC om een versnelde verharding van het beton te bewerkstelligen. Gedurende het onderzoek zijn een aantal alternatieven ontwikkeld, waarvan een dieper is uitgewerkt. Dit alternatief is gebaseerd op een dunne stalen koker, waarvan de diameter enigszins kan worden aangepast door het oprekken van de koker. Dit gebeurt m.b.v. stempels en hydraulische vijzels die steunen op een hulpconstructie. Daarbij is de koker in lengterichting voorzien van wigvormige inkepingen die ervoor zorgen, dat de buigstijfheid van de glijbekisting afneemt, waardoor bochten in het trace gemaakt kunnen worden. Ten opzichte van de segmenten-methode moet bij toepassing van geextrudeerd staalvezelbeton een nieuwe manier worden gevonden om de weerstandskrachten af te dragen, die de TBM ondervindt. Bij de segmenten-methode worden deze krachten afgedragen op de gereed gekomen tunnelwand. Bij toepassing van een glijbekisting moet een andere manier gevonden worden om de krachten af te dragen. In rotsachtige ondergrond gebruiken TBM's de rotswand, die is ontstaan na ontgraving, om zich af te zetten. Dit gebeurt m.b.v. zogenaamde 'grippers'. Dit zijn drukringen, die bestaan uit drie onderling verbonden gekromde platen, die door vijzels tegen de wand gedrukt worden. In het afstudeeronderzoek wordt dit idee gebruikt. De drukringen worden nu niet tegen de omringende grond gedrukt, maar tegen de tunnelwand achter de glijbekisting. De voortstuwing bestaat uit twee groepen drukringen. Tussen deze groepen en tussen de voorste groep en de glijbekisting bevinden zich vijzels, die de voortstuwing van de TBM en de glijbekisting verzorgen. De twee groepen drukringen worden om en om tegen de wand gedrukt. Door op de juiste manier de voortstuwingsvijzels te gebruiken kan een continu proces worden gewaarborgd met een constante voortgangssnelheid. In dit onderzoek is een globaal ontwerp gemaakt voor een glijbekisting met voortstuwing. In een nadere studie moeten een aantal problemen worden opgelost, die tijdens het onderzoek naar voren zijn gekomen. Pas daarna zal blijken of het toepassen van een glijbekisting in de Nederlandse tunnelbouw een goed uitvoeringsalternatief oplevert.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience