fjjll Evaluatie boortechnologie 1e passage Meetveld Zuid tunnel engineering consultants CUR/COB K-lOO Traject IV : Meetveld Zuid KlOO - CONCEPT I

Transcriptie

1 /A..n.J fjjll tunnel engineering consultants Evaluatie boortechnologie 1e passage Meetveld Zuid CUR/COB K-lOO Evaluatie boortechnologie Traject IV : Meetveld Zuid KlOO - W-@ CONCEPT I TEC/FUGRO "J

2 Titel en sub-titel: Evaluatie boortechnologie Traject IV: Meetveld Zuid Datum rapport: november 1997 I Schrijverïs): ir B.F.J. van Dijk ir H.l. Lengkeek Type rapport: Werkdocument Rapportnummer opdrachtnemer. document nummer: KI00-W-@ KlOO-W..Q58 Projectleiderts) opdrachtnemer: Projectbegeleider opdrachtgever: ir. E.A.H. Teunissen drs. W. van Schelt Projectbegeleider opdrachtnemer: ir E.A.H. Tennissen Naam en adres opdrachtnemer: Naam en adres opdrachtgever: TEC CUR/COB Postbus 747 Postbus AS Veenendaal 2800 AK Gouda Opmerkingen: ongecontrolecrd Samenvatting rapport: Onderhavige rapportage heeft betrekking op de 2 de orde evaluatie voor de eerste passage van Meetveld Zuid van de Tweede Heinenoordtunnel. Binnen de hoofdgroep 'Boortechnologie' zijn twee evaluatie-clusters te definieren: - Stabiliteit boorfront - Effectiviteit boorproces Per onderdeel is de predictie opnieuw uitgevoerd indien noodzakelijk, gebaseerd op actuele gemeten parameters tijdens het boren. Vervolgens zijn de predicties vergeleken met de metingen. Dit is gedaan voor een 'gemiddelde' ring, ring 547 en voo het gehele meerveld. waarbij tevens naar extreme waarnemingen is gekeken. Uit de evaluatie volgt een aantal conclusies met betrekking tot de voorspellende waarde van de predicties. Tevens wordt een aantal aanbevelingen voor het uitvoeren van aanvullende metingen voor het verbeteren van het meetprogramma gedaan. Relationele rapporten: Kl00-W-057, Kl00-W..Q58 Trefwoorden: Verspreiding: tunnel, boren, boortechnologie COB-commissie KI 00 Classiftcatie: Classificatie deze pagina: Aantal biz: Prijs: Nee Intern COB rapport Versie Datum Namens opdrachtnemer Paraaf Namens opdrachtgever Paraaf concept I november 1997 ir. E.A.H. Tennissen drs W. van Schelt.J

3 ilili11 /,-.L.L Traject IV: Meetveld Zuid ir RF.J. van Dijk ir HiJ, Lengkeek Date report: november 1997 I Type report: i Concept Reportnumber contractor: report number: KlOo-W-@ KOO-W-@ Project manager(s) contractor: Project attendant principal: ir. E.AH. Teunissen drs W. van Schelt Project attendant contractor: ir. E.AH. Teenissen Name and address contractor: Name and address principal: TEC CUR/COB P.O. Box 747 P.O. Box AS Veenendaal 2&00AK Gouda The Netherlands The Netherlands Remarks: unseen Summary of report: This report contains the second order evaluation for the first passage of the Southern Measurement area for the 'Tweed Heinenoordtunnel'. Within the research topic Tunnelling technology the following clusters were defmed: - Stability of the drilling front; - Effectivity of the drilling proces. For each subject in these clusters the predietien has been caried out again if necessarily, based on parameters measured during theconstruction. Then the predictions are compared with the measurements, This has been done for an 'average ring, ring 547 and for the whole measuring area, where also special attention was given to extreme data. From the evalaation a number of conclusions is dmwn with regard to the predictional value of the predietien modeis. Next to that a number of recommendations are made conceming the execution of extra measurements 10 improve the measuring progmm for the passage of the other measuring areas. Relational reports: Kloo-W..o57, K1OO-W..o5& Keywords: Distribution: tunnelling, boring, boringtechnology CüB committee Kl 00 I Classification: Classification this page: Number of pages: I Price: Intemal COB-report No Version Date On behalf of contractor Initials On behalf of principal lnitials concept I November ir, E.AH. Tennissen drs W. van Schelt 1997 I

4 III Auteursrechten Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar worden gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de CUR/COB. Het is toegestaan overeenkomstig artikel 15a Auteurswet 1912 gegevens uit deze uitgave te citeren in artikelen, scripties en boeken, mits de bron op duidelijke wijze wordt vermeld, alsmede de aanduiding van de maker, indien deze in de bron voorkomt. "Rapport Praktijkonderzoek boortunnels K10û, Evaluatie boortechnologie, Traject N: Meetveld Zuid concept 1, november 1997, CUR/COB, Gouda". Aansprakelijkheid CUR/COB en degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het samenstellen van deze uitgave. Nochtans moet de mogelijkheid niet worden uitgesloten dat er toch fouten en onvolledigheden in deze uitgave voorkomen. Ieder gebruik van deze uitgave en gegevens daaruit is geheel voor eigen risico van de gebruiker en CUR/COB sluit, mede ten behoeve van al diegenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze uitgave en de daarin opgenomen gegevens, tenzij de schade mocht voortvloeien uit opzet of grove schuld zijderis CUR/COB enlof degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt.

5 lij)], :i.i~~ VOORWOORD Kennis en ervaring op het gebied van ondergronds bouwen in zachte grond is belangrijk als Nederland de actualiteit wil volgen en de (interjnationale positie van de Nederlandse ontwerpers en bouwers wil handhaven. Door een breed forum van partijen uit bedrijfsleven, overheid en kennisinstituten is in 1994 het Impulsprogramma Kennisinfrastructuur Ondergronds Bouwen opgesteld. het doel van dit Impulsprogramma is te komen tot een duurzame versterking van de kennisinfrastructuur. De kern van deze kennisinfrastructuur vormt het Centrum Ondergronds Bouwen (COB), dat onderzoek en ontwikkelingen op het gebied van ondergronds bouwen initieerd en coördineert. COB maakt gebruik van de werkwijze en infrastuctuur van het Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving (CDR) te Gouda. De activiteiten van het COB worden uitgevoerd onder de noemer CUR/COB. Een leerstoel "Ondergronds Bouwen" aan de TU Delft is nauw gelieerd aan het COB. In CDR/COB participeert een breed scala aan bedrijven, branche-organisaties, onderzoeksinstellingen, wetenschappelijke instituten en overheden. Via een bijdrage van de Interdepartementale Commissie voor het Economisch Struetuurbeleid (ICES) in het Impulsprogramma stimuleert de overheid de totstandkoming van deze kennisinfrastructuur. Het onderzoek en ontwikkelingswerk van CDR/COB worden verricht in het kader van een omvattend uitvoeringsprogramma. Dit uitvoeringsprogramma kent in eerste instantie vier thema's, te weten "Boren in zachte grond", "Verkennen, voorspellen en monitoren", "Economische tunnelbouw" en "Construeren, beheren en onderhouden". De thema's worden ingevuld met uit te voeren onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten. Een belangrijk project binnen het eerste thema is het "Praktijkonderzoek Boortunnels" (CURlCOB-uitvoeringscommissie KtOO). De kern van dit project bestaat uit een intensieve monitoring van de twee praktijkprojecten Boornmnels, de Tweede Heinenoordtunnel en de Botlekspoortunnel. Door middel van deze monitoring worden bestaand instrumentarium voor verkenning van de ondergrond en voorspellingsmodellen voor het gedrag van constructie en grond getoetst. Voorliggend werkdocument "Praktijkonderzoek boortunnels KlOO, Evaluatie boortechnologie, Traject IV: Meetveld Zuid concept 1" is onder verantwoordelijkheid van deze commissie tot stand gekomen en moet gezien worden als evaluatieonderdeel boortechnologie van de monitoring bij het praktijkproject Tweede Heinenoordtunnel.

6 I..~ De samenstelling van de commis ie, die dit rapport heeft voorbereid, was: ir. K.J. Bakker, voorzitter drs W. van Schelt, secretaris ir. P.H.J. Ackermans dr.ir. P. van den Berg ir. J.P.M. Bol ing. H.J. Hagen ing. H. de Ktijff ing. A. van de Meent ir. H. e. Peerdeman ing. A.A. Proper dr. ir. A. Pruijssers ir. P. van Putten ir. S.F. de Ronde ir. L. E. B. Saathof ir. E.A.H Te\missen ing. R. W. P.Uitermarkt ing. P.H. Verheijen ir. H.J. Vos prof. dr. ir. J.F. Agema, mentor eur ir. J.N. Altenburg, coördinator eob Samenstelling van Projectbureau Boortunnels: ir. KJ. Bakker ir. W.F.J. de Jager ir. P.S. Jovanovic ir. A.J.M. Kösters ing. E.A. Kwast ir. L.B.J. van Oldeniel ir. J.W. Plekkenpol drs W. van Schelt (N.B. AANPASSEN) De kwaliteitsgroep bestond uit het Supercluster Boortechnologie van KlOO en de Werkgroep Monitoring van BTL: ir. F. W.J. van Vliet, voorzitter ir. A. Bezuijen ir. H.A. Greve, BTL ir. R.W.M.G. Heijmans, BTL ir. A.G.M. Knibbeler, BTL ir. M.P. Quaak, BTL ir. P.A.A. Roelands, BTL ir. E. A. H. Teunissen ing. R.W.P Uitermarkt ir. G.M. Wolsink, BTL drs W. van Schelt, Proj eetbureau Boortunnels

7 .I.~ INHOUD SAMENVATTING 9 SUMMARY " 10 NOTATIES " 11 HOOFDSTUK 1 INLEIDING " AJ.gen1een " Bodemgesteldheid ter plaatse van de Tweede Heinenoordtunnel '" Boortechnologie " Tunnelconstmctie " Onderzoeksdoelen, meetprogramma en relatie met de predicties Strekking van dit rapport " Relatieve en absolute druk Dichtheidsmetingen 14 HOOFDSTUK 2 PREDICTIES " Algemeen " Stabiliteit van het boorfront " Krachtenbalans van de TBM in axiale richting Krachtenbalans van de TBM in tangentiële richting " Drukverdeling in de mengkamer " Effectiviteit van het boorproces Slijtage van de snijtanden " Effectiviteit pompen en leidingen " 15 HOOFDSTUK 3 METINGEN Algenleen Meetinstrumentarium " Metingen en diagrammen Nanwkenrigheid van de metingen " Meetcampagne Traject I " 16 HOOFDSTUK 4 EVALUATIEPROCEDURE Algen1een Relatie tussen onderzoeksdoelen, metingen en predicties Predicties en evaluaties " Evalnatien1ethode

8 lll~j! HOOFDSTUK 5 ~1111~ EVALUATIE RING 547 " Keuze ring Grondspanningen en frontdruk Stabiliteit boorfront " Krachtenbalans TBM in axiale richting Krachtenbalans TBM in tangentiële richting " Drukverdeling in de mengkamer., " Invloed waterspanningen op stabiliteit boorfront " Effectiviteit boorproces " Slijtage van de snijtanden " Effectiviteit van pompen en leidingen " 48 HOOFDSTUK 6 EVALUATIE VOLLEDIG MEETVELD ZUID " Algemeen totaalbeeld " Beschouwing grafieken " 56 HOOFDSTUK 7 EXTREME WAARNEMINGEN TIJDENS DE PASSAGE VAN HET GEHELE MEETVELD 61 HOOFDSTUK 8 DISCUSSIEPUNTEN 62 LITERATUlJR

9 SAMENVATTING!l~~l. Het boren van grote diameter tunnels ten behoeve van weg- of railverkeer is in Nederland nog niet eerder uitgevoerd. Wel is elders in de wereld een groot aantal van dergelijke tunnels gebouwd, maar niet of nauwelijks in bodemomstandigheden zoals deze in West- Nederland worden aangetroffen, namelijk relatief slappe grond met een hooggelegen grondwaterstand. Vanuit een algemene onderzoeksbehoefte is door CUR/COB commissie KlOO een aantal concrete onderzoeksdoelen geformuleerd, waar de metingen en experimenten bij twee praktijkprojecten (de Tweede Heinenoordtunnel en de Botlekspoortunnel) een antwoord op beogen te geven. In grote lijnen staan de volgende onderzoeksdoelen centraal: Boortechnologie Tunnelconstructie Geotechniek In dit rapport zullen meetresultaten en predicties met betrekking tot het onderzoeksdoel 'Boortechnologie' met elkaar worden vergeleken. Het doel van de evaluatie is tweeledig: Door middel van een evaluatie antwoord verkrijgen op de onderzoeksvragen! -doelen in het Instrumentatie- en Meetplan (rapport KlOO-Ol); Door middel van een evaluatie beoordelen van modellen voor ontwerp- en wetenschapsdoeleinden; Door middel van een evaluatie beoordelen van de functionaliteit van het meetinstrumentarium. Het evaluatieproces is opgedeeld in drie niveaus: l S1e orde: totale evaluatie t.b.v. het evaluatie rapport; 2 00 orde: tussen evaluatie t.b.v. een goede afstelling en eventueel bijstelling van het instrumentarium; 3 00 orde: snelle evaluatie t.b.v. noodprocedures. Onderhavige rapportage heeft betrekking op de 2 00 orde evaluatie voor de eerste passage van Meetveld Noord van de Tweede Heinenoordtunnel. Binnen de hoofdgroep 'Boortechnologie' zijn twee evaluatie-clusters te definieren: Stabiliteit hoorfront Effectiviteit boorproces Per onderdeel is de predictie opnieuw uitgevoerd indien noodzakelijk, gebaseerd op actuele gemeten parameters tijdens het boren. Vervolgens zijn de predicties vergeleken met de metingen. Dit is gedaan voor een 'gemiddelde' ring, ring 547 en voor het gehele meetveld. waarbij tevens naar extreme waarnemingen is gekeken. Uit de evaluatie volgt een aantal conclusies met betrekking tot de voorspellende waarde van de predicties. Tevens wordt een aantal aanbevelingen voor het uitvoeren van aanvullende metingen voor het verbeteren van het meetprogramma gedaan. 9

10 I I.1 II.I.!I SUMMARY Up till now tunnelling with large diameters for road or rail transportation has never been done in the Netherlands. Elsewhere in the world a large number of such type of tunnels have been constructed, but very seldom in soil conditions like those that can be found in the Western part of the Netherlands. The soil in the Western part of the Netherlands is relatively soft and contains a high ground water level. For research purposes CUR/COB committee KlOO has formulated a number of research topics. For these research purposes in situ measurements and experiments will be carried out during the construction of two tunnels (the 'Tweede 'Heinenoortunnel' and the 'Botlekspoortunnel'). The research consists of the fouowing topics: tunnelling technology tunnel construction geotechnics In this report results of measurements will be compared with the predictions regarding the research topic tunnelling technology. There are two purposes of the evaluation: to get an answer on the research questions in the report 'Instrumentatie- en Meetplan' (report KlOO..Ql); to evaluate moddels for design and scientific purposes; to evaluate the instrumentation for their specific use. The evalustion proces is devided into three levels: first order evaluation: total evaluation for the final evaluation report; secend order evaluation: inbetween evaluation for an inbetween check and if necessarily to adjust the measurement instrumentarium; third order evaluation: quick evaluation for emergency procedures. This report contains the second order evalaation for the first passage of the Southem Measurernent area of the second Heinenoordtunnel. Witbin the research topic TunneUing technology the following clusters were defined: Stability of the drilling front; Effectivity of tbe drilling proces. For each subject in these clustersthe prediction has been caried out again if necessarily, based on parameters measured during the construction. Then the predictions are compared with themeasurernents. This bas been done for an 'average' ring, ring 547 and for the whole measuring area, where also special attention was given to extreme data. From the evaluation a number of conclusions is drawn witb regard to the predictional value of the prediction models. Next to that a number of recommendations are made conceming the execution of extra measurements to improve the measuring program of the passage of the otherrneasuring areas. 10

11 ~!...i.il~ I {3 Paan Paf Pb,aanv Pgrond Pk Pw U\ o'; U cav U front Uw r <P cpth 'irt W b t Cl C 2 CV d D dis ~ d max F drokscilot Fgrondprop F hoofdvijzels FmanteI,max Fovercutters Fsnijelementen F_;;.., _ü... em,tang Fsnijradvijzels F staart Fstaartafdicbting f undr f w NOTATIES meshoek schuifvlakhoek soortelijk gewicht water wrijvingshoek tussen staal en zand stijghoogteverschil gemiddelde onderdruk' drukverschil over de grond dichtheid bentonietaanvoer dichtheid bentonietafvoer dichtheid van de bentonietaanvoer dichtheid van de grond dichtheid toegevoegde korrels dichtheid van water horizontale korrelspanning vertikale korrelspanning grondwater spanning waarbij cavitatie optreedt frontdruk waterspanning schuifspanning langs de wanden optredende schuifspanning aan de rand van de leiding minimaal benodigde schuifspanning om bodemtransport mogelijk te maken hoek van inwendige wrijving van de grond (0) dimensieloze transportparameter (~) genormeerde schuifspanning (~) rotatiesnelheid snij rad (O/s) beitel- c.q. mesbreedte constante constante transportconcentratie diameter van de zandkorrels diameter van de TBM korrelgrootte die door 15 gewichtsprocenten wordt onderschreden korreldiameter van het vervoerde zand maximale korreldiarneter waarbij plug-flow nog kan optreden kracht op het drukschot de axiale kracht door verdringing van de grondprop axiale kracht op de hoofdvijzels maximale wandwrijving de axiale kracht op overcutters de axiale kracht op snijelementen front kracht op de snijelementen in tangentiële richting bovenbeschreven axiale kracht op het snijrad axiale kracht op de staartafdichting axiale kracht op de staartafdichting engedraineerde schuifsterkte verweringsconstante (0) (0) (1000 kg/m') (0) (kg/ra') (kg/m') (kg/m') (kg/m') (kg/m') (1000 kg/m") (-) (-) (%) (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) (mmlmlkpa) 11

12 I~ ,[.:.:.:.; lij: Fwrijving F",TBM F",volg g G TBM Happendage H bochten HdYlllImiseb H inslroom h, HstatiSCb H lotlal I:I,.itslroom H v HverlieS k k l K,. k.nax K,. k, x, k.turry ~ L L n Ne ~os llmax n, Nq llvast Pcav Ps q R Re Rh r u S t ti T front Tgrondprop T""ercUllers Tsoljelemenren T totaal Twrijving,InaX de maximale axiale wrijvingskracht axiale zwaartekrachtcomponent op de TBM axiale zwaartekrachtcomponent op de volgtrein versnelling van de zwaartekracht gewicht TBM verlies in appendage (terugslagkleppen e.d.) bochtverlies drukverlies door stroming instroomverlies snij diepte statische druk over de leiding totale opvoerhoogte van de pomp uitstroomverlies materiaalhardheid drukverlies door aanwezigheid van bochten, instroming, etc. doorlatendheid gemiddelde doorlatendheid gronddruk coëfficiënt van de actieve gronddruk doorlatendheid van het gedilateerde zand coëfficiënt van de neutrale gronddruk doorlatendheid van het ongestoorde zaadbed gronddruk coëfficient van de passieve gronddruk doorlatendheid van de grond voor de slurry doorlatendheid van de grond voor water lengte van boorschild contactdruk in-situ porositeit coëfficiënt afhankelijk van de cohesie maximale porositeit maximale porositeit in-situ porositeit coëfficiënt afhankelijk van de hoek van inwendige wrijving in-situ porositeit grondwater spanning waarbij cavitatie optreedt frontdruk specifiek debiet straal TBM straal van het centrum van het snijrad hydraulische straal van de afvoerleiding straal van het snijelement tot as TBM sleepafstand tijd tijd tussen twee mespassages snijkoppel snijelememen front koppel. door verdringing van de grondprop snijkoppel overcutters sommatie van snijkoppels totale aandrijfkoppel maximale koppel mantelwrijving (kn) (kn) (kn) (9,81 m/s") (kg) (Viekers) (mls) (mls) (-) (mls) (-) (m/s) (m/s) (mls) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (mls) (s) (s) (knm) (knm) (knm) (knm) (knm) (knm) 12

13 1111 u voortgangssnelheid kritieke stroomsnelheid optredende stroomsnelheid in de leiding snijsnelheid slijtage afstand afgelegd door TBM afstand tot het boorfront maximale indringdiepte afstand tot het boorfront (mis) (mis) (mm') 13

14 HOOFDSTUK 1 INLEIDING 1.1 Algemeen Dit rapport is geschreven als een aanvulling op het evaluatie rapport voor meettraject I (K1üO-W-058). Zoveel mogelijk is getracht dezelfde inhoudsopgave aan te houden, waarbij veelvuldig is verwezen naar het K1üO-W-058 rapport. Voor de evaluatie zelf zijn in verband met de leesbaarheid de predictieformules opgenomen. Verder wordt verwezen naar rapportage K1üO-W-058, zelfde paragraaf. 1.2 Bodemgesteldheidter plaatse van de Tweede Heinenoordtunnel Verwezen wordt naar rapportage K1üO-W-058, zelfde paragraaf. 1.3 Boortechnologie Verwezen wordt naar rapportage K1üO-W-058, zelfde paragraaf. 1.4 Tunnelconstructie Verwezen wordt naar rapportage K1üO-W-058, zelfde paragraaf. 1.5 Onderzoeksdoelen, meetprogramma en relatie met de predicties Verwezen wordt naar rapportage K1üO-W-058, zelfde paragraaf. 1.6 Strekking van dit rapport Verwezen wordt naar rapportage K1üO-W-058, zelfde paragraaf. 1.7 Relatieve en absolute druk Verwezen wordt naar rapportage K1üO-W-058, zelfde paragraaf. 1.8 Dichtheidsmetingen De dichtheidsmetingen worden nu wel op een juiste wijze verwerkt en weergegeven in de grafieken en zijn gebruikt voor deze rapportage. De onzekerheden in de dichtheidsmetingen zoals vermeld in rapport K1üO-W-058 zijn daarmee opgelost. 14

15 iiii~ HDDFDSTUK2 PREDICTIES 2.1 Algemeen Verwezen wordt naar rapportage K100-W-058, zelfde paragraaf. 2.2 Stabiliteit van het boorfront Verwezen wordt naar rapportage K100-W-058, zelfde paragraaf Krachtenbalans van de TBM in axiale richting Verwezen wordt naar rapportage KlOO-W-058, zelfde paragraaf Krachtenbalans van de TBM in tangentiële richting Verwezen wordt naar rapportage KlOO-W-oS8, zelfde paragraaf Drukverdeling in de mengkamer Verwezen wordt naar rapportage KlOO-W-058, zelfde paragraaf. 2.3 Effectiviteit van het boorproces Verwezen wordt naar rapportage K100-W-058, zelfde paragraaf Slijtage van de snijtanden Verwezen wordt naar rapportage K100-W-058, zelfde paragraaf Effectiviteit pompen en leidingen Verwezen wordt naar rapportage K100-W-058, zelfde paragraaf. 15

16 [1111 HOOFDSTUK 3 METINGEN 3.1 Algemeen Verwezen wordt naar rapportage Kl00-W-058, zelfde paragraaf. 3.2 Meetinstrumentarium Verwezen wordt naar rapportage Kl00~W-058, zelfde paragraaf. 3.3 Metingen en diagrammen Verwezen wordt naar rapportage KlOO-W-058, zelfde paragraaf. 3.4 Nauwkeurigheid van de metingen Verwezen wordt naar rapportage KlOO-W-058, zelfde paragraaf. (Nieuwe rapport FUGRO aangevenl) 3.5 Meetcampagne Traject I Verwezen wordt naar rapportage Kl00-W-058, zelfde paragraaf. 16

17 llll~, HOOFDSTUK 4 EVALUATIEPROCEDURE 4.1 Algemeen Verwezen wordt naar rapportage K100-W-058, zelfde paragraaf. 4.2 Relatie tussen onderzoeksdoelen, metingen en predicties Verwezen wordt naar rapportage K10ü-W-058, zelfde paragraaf. 4.3 Predicties en evaluaties Verwezen wordt naar rapportage K100-W-058, zelfde paragraaf. (Nieuwe rapport FUGRO toevoegen). 4.4 Evaluatiemethode Verwezen wordt naar rapportage K100-W-058, zelfde paragraaf. 17

18 li I,I,II! I HOOFDSTUK 5 EVALUATIE RING Keuze ring 547!!!~~ Voor de tweede orde evaluatie van een gemiddelde ring is het boren van ring 547 gekozen om de volgende redenen: - de meeste predicties zijn uitgevoerd voor een ring ergens halverwege Meetveld Zuid. Ring 547 ligt iets voor het midden van het Meetveld en kan derhalve worden gebruikt om predicties te vergelijken met de metingen; bij ring 547 is continu geboord en er komen geen extreme waarnemingen voor in de grafieken; - Bij ring 547 is volgens het logboek van Rijkswaterstaat geboord met overcutters. Het effect 'Vande overcutters kan derhalve worden meegenomen in de evaluatie. 5.2 Groudspauningen en frontdruk I!!I~ Op basis van de diepteligging van de as van de TBM bij ring 547 en de parameterset voor de prediçties is voor ring 547 de vertikale en de horizontale korrelspanning en de waterspanning bepaald. Volgens de predicties is de grondwaterstand circa NAP +0,3 m. De afwijking van deze waarde ten gevolge van de getijbeweging is circa 0,6 m, De as van de TBM lag halverwege het boren van ring 547 op circa NAP -13,21 m. In tabel 8 staan per grondlaag de vertikale korrelspanningen weergegeven. Tabel Sa. Korrelspanningen voor ring 547. :.:.:.; i;; laag o.k. bmg lwol'telijk. gewicltt dioge :suortdijkg~natte vertikale gmndspaming ~ _kmrelspannillj; (mnap).-..., 11,- q,,' Y. (kn1m') Y. (knlm') <t_ maaiveld +2,7() zand ophoging +0,30 I 17 19,() 40,80 0,00 40,80 OA -1,80 16,50 19,5 81,75 21,00 60,75 OB -2,40 17,00 17,() 91,95 27,00 64,95 ;.:.::;- ii" 1-3,40 16,50 16,5 108,45 37,00 71,45 3 4,00 17,00 20,0 120,45 43,00 77,45 4-7,60 13,0 167,25 79,00 88, ,7() 17,0 189,95 90,00 95,95 4-9,70 13,0 198,95 100,00 98,95 16(18) -10,60 19,0 216,05 100,10 116,16 18 as TBM -13,21 20,5 269,56 126,10 143,46 I 18-14,10 I 20,5 287,80 135,00 152, ,10 18,0 305,80 145,00 160, ,00 20,5 406,25 195,00 211,25 18

19 Ijl~. De Ka-waarde is bepaald op basis van de hoek van inwendige wnjvmg. De actieve en passieve gronddrukcoefficienten zijn bepaald m.b.v. tabel 1.12 uit het Polytechnisch zakboekje. De grondwaterstanden zijn overgenomen uit de stijghoogten zoals weergegeven in de Parameterset voor de predicties. Aan de hand van de waterspanningsmetingen is een gemiddelde stijghoogte bepaald voor de lagen 4, 16, 18 en 31. Op basis van een gewogen gemiddelde over de hoogte van de TBM zijn onderstaande gemiddelde waarden bepaald: ~I~)l Tabel8b. Hoek van inwendige wrijving 33,88 Neutrale gronddrukcoefficient 0,48 - Actieve gronddrukcoefficient 0,32 - Passieve gronddrukcoeffiecient 1,32 I - Neutrale horizontale korrelspanning 61 kpa Actieve horizontale korrelspanning 31 kpa Passieve horizontale korrelspanning 1036 kpa Verticalekorrelspanning 131 kpa Waterspanning 132 kpa Grondspaoning 269 kpa 0 Volgens rapport KlOO-Olis de frontdruk te voorspellen volgens: I 0jront = (K a 'o v +l,05'o,) Formule 5.1. waarin: (J' v frontdruk gronddruk coëfficiënt van de actieve gronddruk vertikale korrelspanning waterspanning (-) Met behulp van de parameterset voor de predicties is voor ring 547 de frontdruk afgeschat. Hierbij is een Ka van 0,23 aangehouden. Met deze waarden wordt de frontdruk circa 171 kpa. In het rapport KIOQ..W.Q17wordt uitgegaan van de neutrale gronddruk <Ko=O,48). Op basis van deze predictie is de frontdruk van 204 kpa. De druk aan het boorfront is bepaald met behulp van de drukopnemers van Herrenknecht in de werkkamer en in de mengkamer en het bentonietniveau. De preetese locatie van de drukopnemers is niet bekend. Aangenomen is dat: - de drukopnemer van de werkkamer gesitueerd is in de luchtkamer boven het bentonietniveau; - de drukopnemer in de mengkamer gesitueerd is bovenin op het drukschot. - het bentonietniveau gemeten wordt ten opzichte van de as van de TBM. 19

20 :1:j:~1 Met behulp van deze aannamen is de dichtheid van de slurry aan het boorfront en de frontdruk in de as van de TBM bepaald. Ten aanzien van de dichtheid van de slurry valt te vermelden dat deze een sterke variatie heeft en aan de hoge kant is. Voor ring 547 is bepaald dat de dichtheid 1352 kg/m' is. Op basis van de drukopnemers van het WL wordt een andere waarde gevonden. De frontdruk is vrij constant met een uitzondering aan het begin van het meetveld. De absolute frontdruk over het middengedeelte van het meetveld is ongeveer 310 kpa. De absolute frontdruk bij het boren van ring 547 is 306 kpa. De absolute frontdruk over het laatste gedeelte van het meetveld is ongeveer 290 kpa. De gemeten waarde voor de frontdruk komt dus ongeveer overeen met de predictieformule uit K100-W- 017 (neutrale gronddruk). In de evaluatie van meetveld Noord is gebruik gemaakt van de drukopnemers van het WL. De drukopnemers zijn vorzien van een polyerutaanlaag die tijdsafhankelijk gedrag vertoond. De uitkomsten van de drukopnemers van het WL zijn daarom niet betrouwbaar. De druk op de hoogte van de TBM is bepaald aan de hand van de twee drukopnemers van Herrenknecht. De frontdruk is geen parameter die volgt uit processen die optreden tijdens het boren, maar een parameter die wordt beheerd (ingesteld) door de aannemer. Dit bemoeilijkt het voorspellen van deze parameter. Formule 5.1 vormt een ondergrens voor de stabiliteit van het boorfront. In de predicties is ervan uitgegaan dat de aannemer deze frontdruk zou gebruiken, omdat dan de TBM het makkelijkst zou boren. 5.3 Stabiliteit boorfront Met betrekking tot de stabiliteit van het boorfront zijn er predicties gedaan omtrend een viertal onderwerpen te weten: - krachten balans van de TBM in axiale richting; - krachtenbalans van de TBM in tangentiale richting; - de drukverdeling in de mengkamer; - de invloed van de waterspanningen op stabiliteit boorfront. Deze vier onderwerpen worden in de volgende sub-paragraven uitgewerkt KrachtenbalansTBM in axiale richting Predictie De predictie voor de krachtenbalans is kort weergegeven in paragraaf Uit metingen en tekeningen blijkt dat een aantal aangenomen waarden voor de invoerparameters in de predicties in werkelijkheid anders is geweest. Derhalve zijn de predicties opnieuw uitgevoerd met de actuele gegevens. De berekening staat in bijlage Dl. 20

21 De sommatie van axiale krachten op het snijrad wordt gegeven door: F snijradvijzels = Fgrondprop + F snijelementen + Fovercutters Formule 5.2. waarin: I~l,! Fsnijradvijzels Fgrondprop Fsnijelernenlell Fovercutters axiale kracht op het snijrad axiale kracht door verdringing van de grondprop axiale kracht op snijelementen front axiale kracht op overcutters (kn) (kn) (kn) (kn) I~l [!I!~ - axiale kracht door verdringing grondprop Voor het berekenen van de axiale kracht door verdringing van een grondprop zijn verschillende predicties gemaakt. In het rapport Kl00- W-ü4 7 is een predictie uitgevoerd voor zowel een situatie zonder grondpropals voor een situatie met grondprop. In de situatie met grondprop is uitgegaan van een straal van de grondprop van 0,5 m en. Daarnaast kan uitgegaan worden van een grondprop met straal van 0,75 m. Derhalve is voor beide diameters de axiale kracht voor de grondprop uitgerekend. Hierbij is uitgegaan van grondlaag 18 omdat deze laag in het midden gesitueerd is en over een groot deel van het boorfrontaanwezig is. In rapport Kl00-W-047 (WL, november 1996) wordt de axiale kracht van een mogelijke grondprop berekend volgens: Formule 5.3. Formule 5.4. waarin: Fgrondprop Re O'froot flltldr Ne Nq de axiale kracht door verdringing van de grondprop de straal van het centrum van het snijrad de druk in de mengkamer ter hoogte van de tunnelas (zie formule 2.1) de ongedraineerde schuifsterkte coëfficiënt afhankelijk:van de cohesie coëfficiënt afhankelijk van de hoek van inwendige wrijving (kn) (k:pa) (k:pa) (-) (-) 21

22 Volgens rapport Kl00-W-42 (MTI, juni 1996) dient de axiale kracht van de grondprop te worden berekend volgens: tan4> 1t 4> tan(---) 4 2 Formule 5.5. waarin: Fgrondprop ~ (1' v axiale kracht door verdringing van de grondprop straal van het centrum van het snij rad vertikale korrelspanning gronddruk coëfficiënt van de passieve gronddruk hoek van inwendige wrijving (kn) [[][[~ De axiale kracht van een grondprop is in de onderstaande tabel kwantitatief weergegeven volgens de verschillende voorspellingen. Tabel 9. Axiale kracht van een gr(j'ndj~olp. straal grondprop axiale kracht (kn) o o 0, , , , axiale kracht op snijelementen front Voor wat betreft de dimensionering is in de predicties uitgegaan van een meshoek van 90 0 Na uitvoering van de predicties is het ontwerp van de frontelementen ingrijpend gewijzigd. Zo is de meshoek teruggebracht naar circa 60 0 en is de slijtvlak lengte zeer klein geworden. Daarnaast is de positionering van de messen op de spaak ingrijpend veranderd. Derhalve kunnen de formules uit het BTL rapport 'Ontgraving' (WL rapport, Mastbergen, D.R. en Bisschop, F., 1995) worden gehanteerd. Formule 5.6. h = 211: S U W Formule 5.7. k 1 =05 k+05 k, 0 ' max Formule 5.8. Formule

23 voor een meshoek van 60 kan worden gesteld: Cl == 0,43 Formule C 2 == 0,30 Formule ~ == 48,5-0,5'ö -0,3 '<I> Formule waarin: Fsnijelementen g Pw b l h. v s k l kc k.nax n, Ilmax Cl C 2 <I> ex s I' u w kracht op de snijelementen is versnelling van de zwaartekracht dichtheid van water beitel- c.q, mesbreedte snijdiepte snijsnelheid gemiddelde doorlatendheid doorlatendheid van het ongestoorde zandbed doorlatendheid van het gedilateerde zand in-situ porositeit maximale porositeit constante constante hoek van inwendige wrijving van zand meshoek wrijvingshoek tussen staal en zand schuifv'lakhoek voortgangssnelheid rotatiesnelheid snijrad (kn) (9,81 m/s'') (1000 kg/m') (mis) (mis) (mis) (mis) (-) (-) (-) (-) (0) (0) (0) (0) (mis) (0 Is) Uit de metingen is gebleken dat de gemiddelde snijdiepte tijdens het boren van ring 547 circa 0,025 m is geweest. De gemiddelde toerental was 1,12 omwlmin en de gemiddelde snelheid was 1,69 mluur. Voor desnijelementen is een breedte aangehouden van 185 mmo Uit de berekening volgt dat de som van de axiale kracht op de snijelementen (behalve de snijelementen in het centrum) indien geen boorvloeistof wordt gebruikt circa 4 kn is. Voigenspredietie KlûO-W-û14 dient rekening gehouden te worden met de invloed van de boorvloeistof. De spaanvlas- en slijtvlakkrachten zullen door de aanwezigheid van de boorvloeistof met een factor 3 toenemen. Derhalve zal de snijkracht voor de situatie met boorvloeistof circa 11 kn zijn. De snijelementen in het centrum dienen niet te worden meegerekend bij de axiale snijradkrachten indien er een grondprop optreed. Indien er geen grondpropoptreedt dienen de axiale snijkrachten van deze elementen wel te worden meegerekend bij de axiale snijradkrachten. 23

24 II~!.l~ I lili.~ Uit tekening tek ms QOO-OOEd.d van Herrenknecht zijn de snijelemeten in het centrum van het snijrad wel uitgevoerd zoals is aangenomen in het rapport K100- W-ü47. Volgens dit zelfde rapport is indien met de snijelementen in het centrum snijdend wordt geboord de axiale snijkracht van deze snijelemeten circa 134 kn voor grondlaag axiale snijkrachten op overcutters In het predictierapport k100-w-047 is uitgegaan van een meshoekstand van 90. Deze aanname is correct voor de snijelementen in het midden en voor de snijelementen van de overcutter. Echter, de bijdrage van de overcutter is niet apart vermeld. De invloed van de overcutters is bepaald aan de hand van formule 5.6 met een meshoek van 60 graden. De axiale kracht op de overcutter is 0,36 kn. Deze waarde is verwaarloosbaar klein. - totalekrachtenbalans De bovenbeschreven axiale krachten op het snijrad vormen een onderdeel van de totale axiale krachtenbalans van de TBM. Deze wordt gegeven door: Fhoo!dvifr,els = Fsnijradvijzels +F wrijving +Fdruksclwt +F staart +Fz,TBM+Fz,volg Formule waarin: Flloofdvijzels Fsnijradvijzels Fwrijving F drukschot F stoart Fz TBM Fz,VOlg axiale kracht op de hoofdvijzels bovenbeschreven axiale kracht op het snijrad axiale wrijvingskracht langs de mantel axiale kracht op het drukschot axiale kracht op de staartafdichting axiale zwaartekrachtcomponent op de TBM axiale zwaartekrachtcomponent op de volgtrein (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) (kn) De componenten in deze krachtenbalans worden hieronder nader toegelicht. - axiale wrijvingskracht langs de mantel Voor het berekenen van de wrijvingskracht langs de mantel is zowel de predictie (K100-W- 017 en KlOO-W-014) als de eenvoudige formule van MTI (K1üO-W-042) in ogenschouw genomen. In de predictie is uitgegaan van een diepte van 16 m onder het meetveld. In werkelijkheid is dit ongeveer 15,9m geweest. Derhalve zijn de voorspellingen van de effectieve normaalspanning ten gevolge van het volumeverlies die in PLAXIS zijn gemaakt van toepassing op ring 547. In predictie rapport KlüO-W-ü47 is gerekend met: smering : geen Ó : 1/3 <P t1vn : 0,8 % Hieruit volgt voor de wrijvingskracht bij ring 547 circa 3000 kn (KlüO-W-ü47), Het vermoeden is dat en groutpomp (pomp 6) wordt gebruikt voor smering van bentoniet langs de TBM. Indien dit juist is moet de predictie worden aangepast. 24

25 Volgens de eenvoudige formule van MTI I I 0v + Oh F... = (1t 'D'L'--+(G -Y'- 'D 2 'L)-tanê wn]vmg 2 TaM w 4 1t o = ~'cp Formule is de wrijvingskracht circa 4765 kn. Aangenomen is dat hierin: I Oh I = O~. K n Formule waarin: Fwrijving D L 0' v (f' x, h G WM 'Y w Ö </> de maximale axiale wrijvingskracht diameter van boorschild lengte van boorschild vertika1ekorrelspanning horizontale korrelspanning coëfficiënt van de neutrale gronddruk gewicht TBM soortelijk gewicht water wrijvingshoek tussen grond en staal hoek van inwendige wrijving van de grond (kn) (-) (kg) (looo kg/m 3 ) (0) (0) - axiale kracht op het drukschot De axiale drukkracht op de TBM kan worden berekend volgens: Fdrukschot = 1t Jf 0front Formule waarin: F dtukschot R kracht op het drukschot straal van de tunnelboormachine frontdruk Met een relatieve frontdruk van 206 kpa wordt de axiale kracht van de bentoniet op de TBM circa 11,8 MN. De bentoniet drukt zowel tegen het lagerhuis als tegen het drukschot van de TBM. Uit de bouwtekeningen van de TBM blijkt dat de druk op het lagerhuis wordt teruggevoerd op de vij:zelsvan het snijrad. Dit is niet in de predicties meegenomen. Op moment van rapporteren is niet bekend wat de diameter is van het lagerhuis. Om een goede schatting te kunnen maken van de drukkracht op het lagerhuis dient een 'as-built' tekening ter beschikking te worden gesteld met de layout (aanzicht en doomede) van het lagerhuis, de drukwand en de duikwand. 25

26 I 1!1~~ In de rapportage van meetveld Noord zijn 4 diameters bepaald voor het lagerhuis, te noemen, 1,95, 2,70, 3,00, 3,20. Voor meetveld Zuid is van tekening d.d een diameter van 3,77 m afgelezen. Daarnaast bestaat het lagerhuis uit twee zijflanken van 0,70 hoog breedt en 2,17 m hoog. De totale oppervlak van het lagerhuis is 11,16 m 2 Voor alle diameters is de axiale kracht op het lagerhuis bepaald. TabellO. Axiale drukkrachten op de snijradvijzels. diameter [m] 1,95 2,70 3,00 3,20 axiale kracht op lagerhuis [kn] axiale kracht op het drukschot [MN] - axiale kracht op de staartafdichting De opgetreden groutdruk in de plunjerpompen is gemiddeld 195 kpa geweest tijdens het boren van ring 547. Met een oppervlak van 3,3 vierkante meter achter de TBM levert dit een voorwaarts gerichte axiale kracht op van circa 644 kn. 11,2 10,7 10,4 10,2 8,9 - axiale zwaartekrachtcomponent op de TBM en op de volgtrein Bij een hellingshoek van 1,9 graden t.o.v. de horizontaal (hellingshoek tunnel 1:30) en een gewicht van 6150 kn van de TBM treedt een achterwaarts gerichte axiale kracht van circa 205 kn op. Voor de volgtrein wordt met een gewicht van circa 2300 kn een achterwaarts gerichte axiale kracht van circa 77 kn. Resultaten van predictie ' Krachtenbalans van de TBM in axiale richting' In de onderstaande tabellen is deze balans in de vorm van een kwantitatieve predictie voor ring 547 weergegeven. Tabel 11. Axiale krachtenbalans van het snijrad bij aanwezigheid van een grondprop. jjj Predictie uit fllpp(li1 KIOO-W.Q47 R,= m R, = 0.75 m Fmijelem (kn) I 185 Fgroodprop (kn) 5531 Ffronldruk.~ (kn) 0 F mijrad (kn) 5716 K I()O.W.Q o KtOO-W.Q47 KI()O.W-OO KIOO-W.Q47 KIOO-W.Q

27 11.).;.11 Tabel 12. Totale axiale krachtenbalans van de TBM. I I1I1 Meetveld Zuid!~ passage Predictie uit I aangepaste predictie na metingen rapport K!OO-W.Q47 straal grondprop: en volgens predictie (bron) i geen R, ~ 0,5 m R, ~ 0,75 m KIOO-W.Q47 KIOO-W.Q47 KIOO-W.Q42 KIOO-W.Q47 KIOO-W.Q42 Fsnijelem (kn) Fgrondprop (kn) Ffronldruk lagerhuis (kn) F~(kN) Fmanlelwrijvlng * (kn) Fstaartafdièllllng (kn) Fz,TBM(kN) Fz,votg(kN) Ftotaal (boofdvijzels) (kn) * in de predictie is geen rekening gehouden met een reductie van de wrijving als gevolg van de overcutters. Metingen Voor ring 547 zijn de krachten op de hoofdvijzels en op de vijzels van het snijrad gemeten. De meetwaarden staan in bijlage E, grafiek 7 en Za. In bijlage I staat een overzicht van de lokatie van de hoofdvijzelgroepen. Gemiddeld tijdens het boren was de totaalkracht op de hoofdvijzels circa kn. De totaalkracht op de vijzels van het snijrad was gemiddeld circa 2200 kno Tijdens het boren is een gemiddelde (relatieve) frontdruk: van circa 200 kpa gemeten. Opgemerkt wordt dat de slagentellers voor het grout geen maat zijn voor de hoeveelheid geinjecteerd grout, omdat met dezelfde plunjerpompen ook de groutleidingen schoon gespoeld worden. Ook schijnt er soms lucht in de leidingen te komen. Uit het vergelijken van de metingen met de duimstok van het volume geinjecteerd grout en het aantal slagen per ring blijkt dat de hoeveelheid slagen geen maat is voor het volume geinjecteerd grout. Snijradkrachten hoofdvijzelkrachten en voortgangssnelheid zijn tijdens het boren van ring 547 redelijk constant. Mogelijk is één hiervan de sturende parameter in het boorproces geweest. Draanaast is uit de grafieken van het koppel op te maken dat het aandrijfkoppel minimaal 400 knm is en varieert per omwenteling tussen de 400 en 800 knm. 27

28 l~jl I I Predictiemodel In de onderstaande tabel worden de predicties naast de metingen gepresenteerd. Tabel 13. Aangepaste predicties en metingen. Meetveld Zuid meting tijdens Predictie uil aangepaste predictie na metingen 1* passage boren ring 547 rapport KlOO-W.()47 straal grondprop: en volgens predictie (bron) geen R. ~ 0,5 m R. ~ 0,75 m KIOO-W.()47 KIOO-W.()47 KIOO-W.()42 K 1000W.()47 KIOO-W.()42!~I~l!I!l~!~,ii 1~ll Fsnijrad (kn) afwijking t.o.v. meting n.v.t. 21,3% 74,0% 27,6% 86,0% 37,1% Fhoofdvljzels (kn) afwijking t.o.v. meting n.v.t. -3,7% 27,3% 9,0% 47,3% 11,7% Uit de bovenstaande tabel kan worden geconcludeerd dat met name het bepalen van de krachten.. die op het snijrad werken zeer moeilijk te voorspellen zijn met behulp van de predicti~dellen. De predictie uit K100-W-042 met een grondpropstraal van 0,50 m voorspelt het best de gemeten waarde voor het snijrad. De predictie uit K100-W..047 zonder een grondprop voorspelt het best de totaalkracht op de hoofdvijzels. Hieruit volgt echter nog niet dat de afzonderlijke axiale krachten goed worden voorspeld, dit blijkt met name voor de axiale kracht op het snijrad. In geen van de predicties is de axiale kracht op het lagerhuis meegenomen. Deze kracht dient te worden opgeteld bij de krachten op de snijradvijzels. Eerder in deze rapportage is reeds vermeld dat het exacte oppervlak van het lagerhuis op moment Váll rapporteren niet bekend is. Voor verschillende mogelijke diameters van het lagerhuis is derhalve reeds de axiale kracht bepaald op het lagerhuis. Voor het vergelijken van de meetwaarde met de predicties is uitgegaan van een diameter van circa 3,77 m en twee flanken voor het lagerhuis. Indien later blijkt dat dit uitgangspunt niet juist is heeft dit mogelijk grote gevolgen voor conclusies met betrekking tot de axiale krachten op de snijlementen en de axiale krachten vaneen grondprop. Per kracbt is afzonderlijk de predictie beschouwd: - axiale kracht op snijelementen front De volgeusbtv rapport'ontgraving'.berekende axiale krachten op de snijelementen ligt in dezelfdeordegrootte als deaandrukkrachten van de spaanvlakken in axiale richting die in het predictiem,pport KlOO-W..Q14 werden berekend. De werkelijke kracht op de snijelementen is niet gemeten. Uit de grafieken van ring 547 van de snijdiepte (grafiek 17) en de krachten in de vijzels van het snijrad (grafiek 7) blijkt dat de snijradkrachten niet afuankelijk zijn van de snijdiepte. Dit betekent dat de axiale kracht op de snijelementen laag zal zijn geweest. De axiale kracht op de niet-snijdende elementen (welke elementen dit zijn is afhankelijk van de snijrichting van de TBM) is niet meegenomen in de aangepaste predicties. Deze elementen zitten op circa 900 mm van de snijdende elementen. Nadat het snijdende element is gepasseerd zal het snijrad iets naar voren zijn verplaatst op het moment dat het niet snijdende element passeerd. Vanwege de kleine hoek tussen het slijtvlak en de grond (circa 28

29 10 ) zal een redelijk deel van het slijtvlak van een niet snijdend element langs de grond slepen en gedeeltelijk de grond zal verdringen. Tevens kan dit mechanisme plaatselijk een soort van plug veroorzaken tussen de messen. Vermoedelijk gaat het hier om een redelijk grote kracht. Hierdoor is de axiale kracht op de snijelementen groter dan uit de predicties volgt. Het berekenen van deze krachten valt echter buiten het bestek van deze rapportage. Aanbevolen wordt dit mee te nemen in een eventuele postdictie. Omdat de snijkrachten niet zijn gemeten kan er geen eenduidige uitspraak worden gedaan over de juistheid van de predictiemodelten. Omdat de meshoek en de layout van de snijelementen zeer ingrijpend is veranderd, en uit de metingen naar voren komt dat de krachten op de snijelementen mogelijk groter zijn dan verwacht, verdient het de aanbeveling een postdictie uit te voeren voor een model om de kracht op de snijelementen te kunnen voorspellen. - axiale kracht door verdringing grondprop Uit de metingen blijkt dat de kracht op het snijrad 2418 kn is. De predicties geven echter aanleiden.tot een grotere kracht. Hierbij zijn onderstaande uitgangspunten gehanteerd: - De diameter van het lagerhuis is circa 3,77 m en de flanken zijn 0,77 m bij 2,07 m; - De druk aan het boorfront 306 kpa is; Omdat moet gelden dat de (berekende) kracht op het lagerhuis kleiner moet zijn dan de gemeten kracht op de snijradvijzels kunnen drie conclusies worden getrokken: Er is geen grondprop opgetreden, of, de afmetingen van het lagerhuis zijn foutief, of, - de gemeten druk aan het boorfront is niet correct. De eventuele axiale kracht van de niet snijdende elementen bevestigd deze conclusies Indien een grondprop optreedt zal over het oppervlak waar een grondprop optreedt geen bentonietdruk op het lagerhuis staan (tenzij het lagerhuis is gevuld met bentoniet). Derhalve dient de straal van de grondprop bekend te zijn. Bij een straal van de grondprop tussen de 0,5 en 0,75 m zal de bentonietdruk op het lagerhuis afnemen met 162 à 364 kn. Men moet zich goed bedenken dat bovenstaande redenering valt of staat bij de juistheid van de uitgangspunten en aannamen. De uitgangspunten en aannamen dienen te worden geverifieerd. Hiertoe dient de layout van het lagerhuis middels as built' tekeningen te worden achterhaald. Mogelijk kan ook meer inzicht in de axiale kracht door verdringing van een grondprop en de axiale kracht op de snijelementen worden verkregen indien ook tijdens het opstarten, tijdens het stoppen en tijdens stilstand van de TBM de Herrenknecht-data beschikbaar komen. Gesteld kan worden dat het predictiemodel waarbij een grondprop optreedt in het rapport Kl00-W-ü47 veel te grote krachten voorspeld voor de grondlagen waarin bij ring 547 is geboord. 29

30 - axiale snij krachten op overcutters De axiale snijkrachten van de overcutters zijn bepaald op dezelfde wijze als de snijelementen op de arm. De bijdrage van de overcutters is volgens de berekening verwaarloosbaar klein. Daarnaast blijkt uit de grafieken van het gemiddelde koppel tijdens pde passage van meetveldzuid dat bij ring 547 het koppel niet uitzonderlijk groter is vanwege het gebruik van de overcutters. - axiale wrijvingskracht langs de mantel Uit de metingen kan niet de afzonderlijke bijdrage van de wrijvingskracht langs de mantel worden afgeleid. Uit de predicties volgt dat de axiale krachten van de staartafdichting en ten gevolge van de zwaartekracht op de TBM en de volgtrein circa 300 à 400 kn zijn. Indien de HK-data worden gemeten tijdens stilstand van de TBM kan een beter inzicht worden verkregen in de mantelwrijving. De mantelwrijving is namelijk het verschil tussen: - de waarde voor de totale kracht op de hoofdvijzels min de kracht op het snijrad tijdens het boren; en - de waarde voor de totale kracht op de hoofdvijzels min de kracht op het snijrad tijdens stilstand. Daarbij moet wel rekening worden gehouden met verhoging van de grout en de frontdruk tijdens het boren. De voorkeur gaat dus uit naar een continue meting van de HK-data (zowel tijdens het boren als tijdens het stilstaan). - axiale kracht op het drukschot De axiale kracht op het drukschot is niet direct gemeten. Wel is de druk in de meng- en werkkamer gemeten. Daarmee is de druk op het drukschot goed te voorspellen. Een deel van deze druk wordt gevormd door de druk op het lagerhuis van de TBM. De druk op het lagerhuis is terug te vinden in de axiale kracht op de snijradvijzels. - axiale kracht op destaartafdichting Probleem bij het bepalen van de axiale kracht op de staartafdichting is dat niet bekend is of het grout de volledige staartspleet opvult en hoe de positie van de TBM ten opzichte van de lining is. Daarnaast wordt de druk in de plunjerpompen gemeten en niet de druk aan de buitenzijde van de TBM. In afwijking tot rneetveld Noord wordt in meetveld Zuid het grout door de segmenten geinjecteerd. - axialezwaartekrachtcomponent op de TBM en op de voigtrein De axialezwaartekrachtcomponent op de TBM en de vo1gtrein is niet direct gemeten. Voor het gewicht van de TBM is de in KlOO-W-017 gerapporteerde waarde van 750 knfm aangehouden.met een lengte van de TBM van 8,20 (parameterset voor de predicties) wordt het gewicht van de TBM 6150 kn. In rapport K1ûO-W 047 wordt echter een gewicht van 5050 kn voor detbm aangehouden welke is gedestileerd uit de vrachtlijst van de TBM tijdens het transport naar Nederland. In hetzelfde rapport is voor het gewicht van de trailers een waarde van 2300 kn aangehouden. Aangezien het werkelijke gewicht van de TEM en de volgtrein niet bekend zijn, is de waarde voor deze kracht niet goed te voorspellen. In deze rapportage is, op basis van de predicties, aangehouden dat het gewicht van de TBM 6150 kn en het gewicht van de volgtrein 2300 kn is. 30