Transcript en.om de .belasting op .. Onderzoek heeft

CIVIELETECHNIEllI1
36
Grout injectie
Staartspleet
metgrout
Figuur 1: Schema van de groutstroming in
de staartspleet van de tunnelboormachine
(TBM) bewegend meteen snelheid Vt' De
grom wordt geïnjecteerd door een aantal
injectieopeningéri
ro
Tussen de>betonnen
elementen
van een geboorde
tunnel
en degrond·wordtgrout
aangebracht ..De·manÎer waarop
grout wordt aangebracht, bepaalt dedrukverdelingin de
gt'Out~DflzedJrukverdeling is· van belang om
maaiveldzakkingenteb,heersen
en. om de .belasting op
de tunnelelemententetieperken
.. Onderzoek heeft
uitgewez.n~atbepa'f1ndisvoor
de .drukv.rdeling in de
gl"out.~tJken"10de"en ..wol"deumomenteel getoetst aan
de hand. van mÎllingen··;n'h.' veld ..
Adam Bezuijen,
GeoDeift
Arno TaJmon,
Wli Delft Hydraulics
Bij het boren van een tunnel wordt vanuit de tunnelboormachine (TBM) de tunnel opgebouwd. De tunnel
bestaat uit betonnen elementen (de Iiniag). De TBM
heeft een iets grotere diameter dan de tunnel. Tussen
de uitgegraven grond en de lining' is daarom ruimte,
de zogenaamde staartspleet. Deze staartspleet wordt
opgevuld met grout om de
te fixeren en om de
maaiveldzakkingen
te
De
wordt toe-
Railinfrabeheer, de projectorganisatie
HSL-Zuid,
Nederlandse Bouwstoffen Combinatie en Delft Cluster. TIjdens het onderzoek bleek dat niet alleen de
stroming van de groet van belang was, maar dat de
drukverdeling in de gront ookwerd bepaald door het
opdrijven van de tunnel in de nog vloeibare grout
Aangezien dit niet was voorzien in het oorspronkelijke Delft Cluster-onderzoek,
zijn door GeoDelft
gesteld. om de invloed
te onderzoeken, Deze middelen
fonds ter stirnuiJerirL~ van vernieu(het Eureka fonds).
de drukverdeling in de grout beschreven
van stroming als van opdrijven. De
vergeleken met praktijkmetingen.
is gecompliceerd
is niet
te
en afhankelijk van
alle aspecten met
Verschillendestro-
van de grout zijn door middel
onder vereenvoude stromingsweerin de staartspleet te bepauit te
die zo veel mogelijk overeenstromiagseondities
in de staartspleet
nummer2 2001
31
(hoogte doorstroomopeamg, stroomlengte, stroomduur, heersende druk en wandruwheden).
In een proefopstelling (figuur 3) zijn de strorningscondities langs de belangrijkste stroombanen gesimuIeerd, De opstelling bestaat uit een lOm lange pijp
met een diameter van 10 cm. De grout bevindt zich
tussen twee zuigers. Dit wordt op een druk van
3 bar gehouden. Daartoe wQrdt er een constante
kracht (F) uitgeoefend op de rechter zuiger. Door
middel van een verdringerpomp, die aan de andere
kant water in de opsteliingpompt, wordt een groetstroming opgewekt. Gelijkmatig· verdeeld over de
lengte van de pijp bevindeäzich een achttal drukopnemers om de stromingsweerstand te bepalen als
functie van de plaats en de leeftijd van de grout, De
opstelling is geschikt voor zowel chemische tweegrout
opeen
Stroming van grom
.Bijaanvang van hetoooerzoek was het onbekend wat
er eigenlijk gebeurt· bij ·deachterrand van de T.BMen
wat de krachten
de tunlne]tünÎngen de grond zijn.
Nadat de
deze langs de
ruimte die
van de 'f.BM
genschappen wordt in het rekenmodel meegenomen.
Uit oriënterende berekeningen met dit rekenmodel
volgt dat de groutdruk ter hoogte van de eerste tunneUiningsegmenten achter de TBM sterk beïnvloed
kan.worden door de keuze van het aantal toegepaste
injectiepunten, en de verdeling. van het totale groutdebiet over deze injectiepunten. Een voorbeeld hiervan
is weergegeven in figuur 4.
Opdrijven tunnellining
Wat verder achter de TBM zal de grout tot stilstand
komen, Het lijkt voor de hand te liggente veronderstellendat dedJ:ukverdeling nu hydrostatisch is, de
druk neemt
toe met de diepte zoals dat wordt
Figuur 2
Schets groutinjectie in de
staartspJeet
de
90
Figuur 3: Proefopstelling OM
de stromingsWeèrSfarKfvan
grouttemetèn
CIVIELE TECHNIEK
38
(Ij
vloeistof zonder zwichtspaaning) zal het voordan omhoog komen ..Ineen vloeistof met
een zwichtspanning is het mogelijk dat het
voorwerp door de zwichtspanning op zijn plaats
wordt gehouden. Een tunnel· bestaat voor een
groot gedeelte uit lucht (zeker als dezejuist is
geboord en er nog geen weg of spoorbaan in is
aangelegd). De tunnel zal daarom ook willen
opdrijven. Dat opdrijven is een ongewenste situatie, de tunnel moet in de.grout blijven. De
zwichtspanning in.degreer voorkomt het
opdrijven (figuur 5).
De tunnel kan alleen naar boven
als er
vloeistof door de spleet tussen . tunnel en het
grondIuassief naaf beneden wordt geperst. Hierdoor zal.zicheen sç]:mifspanning ontwikkelen
langs de tunnel ende grond, zoals in de figuur
is aangegeven. Zolang deze schuifspanning
ldeineris dan dezwicbtspanning, zal de tunnel
niet bewegen, maar zal er wel een eindige
schuifspanning zijn. Door de schuifspanning
'hangt'degrout voor een deel aan de tunnel en
aan de grond naast de tunnel. ·.Hierdoorneemt
de druk in de .grout niet hydrostatisch toe met. de
diepte, maarminder, Hoeveel minder hangt af
van de volumieke massa
en het effectieve gewicht van de tanneldoorsnede,
hydrostatisch toenemen als de
en tunnel) gevuld was
minder toe, omdat de
van de greut ende tunnel
grout, Er wordt dus
Vergelijking •.met ...
l'Iletinlen
Met bovenstaande. rekenmodellen is een voorspelling
gemaakt voorhetdrukverloop langs de tunnel en dit
resultaat is vergeleken met metingen (figuur 6). De
figuur toont verschillende lijnen die in het volgende
zullen worden toegelicht.
De schuine stippellijn aan de linkerkant van de plot
geeft de waterspanning in de grond zonder invloed
van de. nmael. Dedunne zwarte
waar boven
tie van grout. staat geeft de berekende drukverdeling
figuur"
Voorbéeldberekening
groutdrukkenop
"er~
schiftend. afStanden
achterdeT8Ml'lWtdrie
en .vijf·injectiepllmen
© BTC Studiedienst
Boren
injectie opening
===T=B=========
staartafdichting
plunjer
ttlnnelsegment
p
door naar onder
geduwd grout
SChuifkrachten op
tunnel en grond zijn
even groot, maar
gemeten
z
nummer 2 2001
hydrostatisch
Figuur 5: Schets van gemeten
groutdruoerdeling
en hydro-statische dn.d(verd.Ung
.' .
~',
LJU
.
de
;
.
~:M
....•
....
.
'
."
~
,
'-,-
...,
- -- •
. ~
tJ
-,
..
~.
.~
~ '.
'.'
.
<.7 "'.,
.,"
-.
.
.'
,,~
•.•••;,.j- rt", ont•
de
• ~ .'
,~ ."'.
.
..
.,..
,•
'.-{p
-':',
'."
•
.
.
~
•.~
-
van"'"
i.
,ml
~
.~-
c,
•
,....
~
.
l't,rplr
.
.'~'
,u~..
c',
c'
.
c
.
kende, maar
streep-stippellijn). De
het verschil tussen metingen en
de berekeningen alleen een
beschouwd en het opdrijven
moet worden
spanning in de grout., In
E
.••...•..
0
Figuur 6: V~ijld",van
bètékeningen met metingen
(i)
c.:
c
:J
.•.•.
-
aaneen
2
c:
CO
~
c:
4
(D
>
0
..0
t.-(0
~
C
8
"C
0
"'0
c:
S
J! 10
CO
0
100
~,'m~
~
,
,IglO-
.' ..
....,
,
~
'rt ••
, A~:-r
c"
c
en
,
.-.-
.'
..
'nVf"rde
'""
CWIEUTECHNIEK
Groep vaktijdschriften
nummer 2 2001
1