1 RENOVATIE A14 (E17) ANTWERPEN GENT TUSSEN HAASDONK EN WAASMUNSTER IR. MICHIEL CALLENS - IR. BART CROMBEZ Agentschap Wegen en Verkeer Wegen en Verkeer Oost-Vlaanderen Samenvatting In de periode juni-augustus 2008 werd de rijweg van de A14 tussen Haasdonk en Waasmunster in de richting van Gent volledig heraangelegd in doorgaand gewapend beton. De oude asfaltverharding en fundering in schraal beton waren na jaren intensief gebruik dringend aan structurele renovatie toe. Naar aanleiding van deze werken werden tevens de bestaande New-Jerseys vervangen door veiligheidsstootbanden type F en werd het waterafvoersysteem vernieuwd. Om de verkeershinder maximaal te beperken, werden de werken vanaf de eerste dag uitgevoerd in een regime van 24 uur per dag, 7 dagen op 7. Onderstaand artikel beschrijft zowel de technische als de organisatorische aspecten van deze renovatie. Résumé Pendant la période juin août 2008 l autoroute A14 a été reconstruite en béton armé continu entre Haasdonk et Waasmunster, direction de Gand. Après de longues années de traffic intense, la condition de la vieille couche d enrobé bitumineux et la fondation en béton maigre nécessitait une rehabilitation structurelle. A l occasion de ces travaux, les New- Jerseys exisitants ont été remplacé par des rebords de sécurité type F et le système d évacuation d eau a été renové. Afin de minimaliser la perturbation de circulation routière, les travaux ont été execute dès le premier jour dans une régime de 24 heures par jour, 7 jours par semaine. L article ci-dessous descript tant les aspects techniques que les aspects d organisation de cette rénovation.
2 1. Inleiding De A14 tussen Gent en Antwerpen vormt een belangrijke economische verkeersader in Vlaanderen. Als één van de voornaamste toegangswegen tot de haven van Antwerpen, wordt de verkeerssamenstelling er gekenmerkt door een groot aandeel van zwaar vrachtverkeer. Na veertig jaar intensief gebruik vertoonde deze weg dan ook tal van schadeverschijnselen zoals spoorvorming en uitrafeling. Om het wegcomfort en de veiligheid van de weggebruikers te kunnen blijven garanderen, was het noodzakelijk dat alle rijstroken volledig heraangelegd werden. De werken die in dit artikel worden beschreven, vonden plaats tussen de kilometerpunten 92.7 en 82.0 in de richting van Gent. Aangezien onderhoudswerken op de A14 steevast leiden tot zware verkeershinder, met bijhorend risico op ongevallen, werd er van bij het ontwerp gekozen voor een onderhoudsarme heraanleg. Dit uitte zich niet alleen in de keuze voor doorgaand gewapend beton (DGB) als rijwegverharding, maar speelde eveneens een rol bij de uitvoering van de markeringen, het afwateringsstelsel en de middenberm. De oorspronkelijke opbouw bestond uit een toplaag en vier onderlagen in diverse types asfaltbeton (totale dikte tussen 26 en 29 cm), geplaatst op een fundering in schraal beton (dikte 20 cm). Op basis van diverse proeven en metingen werd besloten om ook de volledige fundering op te breken en de snelweg vanaf de onderfundering opnieuw op te bouwen. Hierbij werd een nieuw dwars- en langsprofiel gerealiseerd. 2. Organisatorische aspecten De A14 tussen Gent en Antwerpen heeft op een gemiddelde weekdag een verkeersintensiteit van meer dan 60.000 voertuigen in elke rijrichting. Om de verkeershinder tot een minimum te beperken, werd er bij de opmaak van het bestek voor gekozen om de werken uit te voeren tijdens de vakantiemaanden. Een verdere beperking van de uitvoeringstermijn werd bekomen door deze termijn als gunningscriterium in het bestek op te nemen. De opdracht werd daarom als een algemene offerteaanvraag uitgeschreven waarbij de inschrijvers zelf de uitvoeringstermijn dienden te bepalen. Voor elke kalenderdag werd een maatschappelijke kost gerekend van 50.000 die aan het inschrijvingsbedrag van de werken werd toegevoegd om tot een rangschikking van de inschrijvers te komen. Op die manier werd een uitvoeringstermijn bekomen van 89 kalenderdagen, waarbij er vanaf de eerste dag gewerkt werd in een regime van 24 uur per dag en 7 dagen per week. De werken werden opgesplitst in twee fasen omdat de afrit 15 St-Niklaas-centrum ten allen tijde moest open blijven voor het verkeer. Deze afrit vormt immers de belangrijkste toegang tot de regio s van St-Niklaas en Temse en ontsluit via een parallelweg ook de afrit 14 St-
3 Niklaas-west. Deze opsplitsing liet eveneens toe om in de eerste fase een deel van het verkeer via de parallelweg af te wikkelen. De eerste fase werd uitgevoerd tussen de kilometerpunten 85.750 en 82.000. Alle vrachtverkeer en het verkeer met als bestemming de complexen 14 en 15 werd afgewikkeld op de twee riistroken van de parallelweg. Deze weg beschikt over rijstroken met een normale breedte en een volwaardige pechstrook. Het doorgaand personenwagenverkeer werd via een doorsteek door de middenberm op een versmalde rijstrook in de rijrichting naar Antwerpen geleid. Door gebruik te maken van de pechstrook bleven er in de richting van Antwerpen drie rijstroken beschikbaar op het doorgaande gedeelte van de A14 en twee rijstroken op de parallelweg (zie figuur 1). Figuur 1 : verkeersafwikkeling tijdens de eerste fase De tweede fase werd uitgevoerd tussen de kilometerpunten 92.700 en 85.750. Het verkeer richting Gent werd via een doorsteek door de middenberm op twee versmalde rijstroken in de rijrichting naar Antwerpen geleid. Voor het verkeer richting Antwerpen waren twee versmalde rijstroken beschikbaar (zie figuur 2). Vóór het begin van deze fase waren vluchthavens aangelegd om het tijdelijk wegvallen van de pechstrook te compenseren. Voor de afscheiding van de twee rijrichtingen werd gebruik gemaakt van metalen veiligheidsstootbanden. Om de bereikbaarheid door de hulpdiensten te garanderen, werd deze afscheiding elke 1.000 meter onderbroken door een opening van ca. 30 meter. In deze openingen werden overrijdbare bakens geplaatst.
4 Figuur 2 : verkeersafwikkeling tijdens de tweede fase Dankzij een strakke timing konden beiden fasen sneller worden afgewerkt dan initieel voorzien. De A14 kon in de richting van Gent op volle breedte worden opengesteld op de symbolische datum van 1 september, 12 dagen eerder dan gepland. Het wegnemen van de metalen rijbaanafscheiders diende om redenen van verkeershinder s nachts te gebeuren, zodat voor de ochtendspits van 2 september ook de rijrichting naar Antwerpen opnieuw op volle capaciteit ter beschikking was. Om dit te bereiken, werden door de aannemer (THV Wegebo-VBG) volgende gemiddelde rendementen gerealiseerd : - opbraak asfalt : 9.000 ton/24 uur - opbraak fundering : 7.000 ton/24 uur - aanleg schraalbetonfundering : 6.000 ton/24 uur - aanleg tussenlaag asfalt : 5.000 ton/24 uur - aanleg DGB : 2.800 m³/24 uur - aanleg betonnen stootband : 1.700 m/24 uur Om de hinder tijdens de werken verder te beperken, werden er proefprojecten uitgevoerd met dynamische weergave van reistijden op verschillende routes en werd een real-time filedetectiesysteem uitgetest. De bespreking van deze projecten vormt het onderwerp van een afzonderlijk artikel. (ref. 1) 3. Technische aspecten 3.1. Keuze van de opbouw Om een goed beeld te krijgen van de bestaande toestand en de verschillende schadeverschijnselen, werd door de afdeling Wegenbouwkunde een uitgebreid proevenprogramma uitgevoerd. Het programma bestond uit volgende proeven :
5 - kernboringen : de dikte en de spoorvormingsgevoeligheid van de verschillende lagen werd bepaald. Uit de proeven met de verkeerssimulator bleek dat de onderlagen op heel wat plaatsen slechts voldeden aan de bouwklasse B3, op één plaats zelfs maar aan de bouwklasse B4. Uit de boringen bleek eveneens dat de fundering uit schraal beton op de rechterrijstrook op heel wat plaatsen verbrijzeld was. - teeronderzoek : in de diverse stalen werd nergens teer aangetroffen. - spoorvorming : in de sectie tussen de kilometerpunten 91 en 85 was de interventiedrempel van 16 mm. zwaar overschreden, met pieken tot 30 mm. - valgewichtdeflectiemetingen : hieruit bleek dat de fundering onder de midden- en linkerrijstrook nog voldoende draagvermogen had. - langsvlakheid : hieruit bleek dat de korte en middellange golven (VC2.5 en VC10) relatief in orde waren op een paar lokale pieken na. De lange golven (VC40) waren echter onvoldoende over de volledige sectie. Uit economische overwegingen werd er in eerste instantie aan gedacht om de fundering enkel onder de rechterrijstrook en de pechstrook te vervangen. De rijwegverharding zou in dat geval in DGB worden uitgevoerd, terwijl er op de midden- en linkerrijstrook een nieuwe opbouw in asfalt zou komen. Hierdoor ontstaat er echter een langse discontinuïteit en aangezien de volledige rijweg afwatert naar de zijberm bestaat er dus een risico dat insijpelend water gevangen raakt omwille van de verschillende laagdiktes, met erosiegevaar tot gevolg. Aangezien uit de metingen van de langsvlakheid bovendien bleek dat het aangewezen was om ook de fundering onder de midden- en linkerrijstrook te vervangen, werd er uiteindelijk gekozen voor een volledige reconstructie over de volledige breedte met éénzelfde wegopbouw zodat er geen nodeloze discontinuïteiten zijn. Op basis van de verkeerintensiteit en het aandeel vrachtverkeer werd dit deel van de A14 ingedeeld in de bouwklasse B1. Dit leidde uiteindelijk tot de volgende wegopbouw : - fundering van schraal beton, dikte 20 cm. - tussenlaag van asfaltbeton, type ABT-B, dikte 5 cm. - doorgaand gewapende cementbetonverharding, dikte 23 cm. 3.2. Betonsamenstelling De samenstelling per kubieke meter was als volgt (fase 1) : cement CEM III/A 42.5 N LA : 400 kg zand 0/4 : 171 kg zand 0/2 : 399 kg steenslag 4/6.3 : 360 kg steenslag 6.3/14 : 600 kg steenslag 14/20 : 270 kg water : 180 l plastificeerder : 0.8 kg luchtbelvormer : 0.25 kg
6 Teneinde het rolgeluid te beperken werd de maximale nominale afmeting van de granulaten beperkt tot 20 mm, en werd gebruik gemaakt van een hoog gehalte aan 4/6.3, om een optimale oppervlaktetextuur te krijgen bij het uitwassen. (ref. 2) Omwille van een onvoldoende beschikbaarheid van de steenslagfractie 4/6.3 werd er, na de aanleg van een proefvak, beslist om in de 2 fase v an de werken deze fractie te vervangen door de fijnere steenslagfractie 2/6.3. Om bijkomende garanties te krijgen voor de kwaliteit en de conformiteit van het wegenisbeton, geproduceerd in een mobiele centrale op de werf, werd in het bestek de certificatie volgens het referentiedocument WBR 01 opgelegd. Hiertoe werd het OCCN aangeduid als certificatie-instelling en COPRO als keuringsinstelling. In het kader van deze certificatieprocedure werden zowel initiële proeven (ITT) als diverse controlebezoeken op de werf uitgevoerd. De uitvoering van de ITT s splitste zich dan weer op in het bepalen van de eigenschappen van de diverse samenstellende delen (voor de granulaten o.m. korrelverdeling, afplattingscoëfficiënt, weerstand tegen verbrijzeling, versnelde polijstingscoëfficiënt, ) als van het uiteindelijke vers en verhard beton (o.m. w/c-factor, luchtgehalte, druksterkte, slump, Vebe en wateropslorping). Tijdens de controlebezoeken werd dan de conformiteit van het geproduceerde beton met de ITT s nagegaan. Uit de resultaten van de diverse controles kon worden besloten dat het beton voldeed aan de eisen van het bestek en bijgevolg werd het certificaat van overeenkomstigheid volgens WBR 01 uitgereikt aan de aannemer. 3.3. Uitvoering Voor de productie van het beton werd gebruik gemaakt van een mobiele centrale, type Compactor MD-4500 (100 m³/u). Omwille van de strakke uitvoeringstermijn werd tevens een reservecentrale, type Compactor MD-6750 (80 m³/u), ter beschikking gehouden. Beide centrales stonden opgesteld ter hoogte van de op- en afrit St-Niklaas-centrum zodat de termijn tussen productie en verwerking minimaal was (zie figuur 3).
7 Figuur 3 : zicht op de betoncentrale, opgesteld langs de werfzone Na een transport per kipwagen gebeurde de verwerking met een glijbekistingsmachine waarvan de voortgangssnelheid gelegen was tussen de 0,8 en 1 m/min. Het bestek legde een minimale werkingsbreedte van 7,5 meter op zodat er telkens 2 rijstroken gelijktijdig konden worden aangelegd. Naast het bekomen van een grotere vlakheid werd hierdoor ook het aantal langse werkvoegen beperkt tot één voeg tussen rechter- en middenrijstrook. Tijdens het betonneren werd er 24 uur per dag gewerkt zodat ook het aantal eindedagvoegen tot een minimum kon worden beperkt. De langs- en dwarswapening werd ter plaatse gebonden en voldeed aan volgende voorschriften (volgens SB 250 versie 2.1) : nominale diameter van de langswapening 20mm en van de dwarswapening 16 mm tussenafstand tussen de langsstaven 18 cm en tussen de dwarsstaven 70 cm. afstand tussen de bovenste beschrijvende van de langswapening en de oppervlakte van de verharding: 8 cm hoogte van de steunen: 12 cm Aan de beide uiteinden van het wegvak, alsook aan de ondergelegen bruggen, werden verankeringslandhoofden gemaakt om de krachten van de uitzetting op te vangen. De landhoofden bestaan uit 6 ribben met een breedte van 65 cm en een diepte van 1,1 m die zich op een tussenafstand van 4,8 m bevinden. Om een zeer vlak betonoppervlak te bekomen werd het gebruik van een supersmoother opgelegd. Hierdoor kunnen kleine fouten of golvingen achter de verwerkingmachine worden weggewerkt, wat het rijcomfort verbetert en het rolgeluid vermindert. Achter de
8 supersmoother zorgt een sleepplaat en een jutedoek voor de uitwissing van eventuele sporen (zie figuur 4). Figuur 4 : het gebruik van de supersmoother zorgt voor een vlakke afwerking. Na het sproeien van een bindingsvertrager wordt het betonoppervlak beschermd door een plastiekfolie. De volgende dag wordt het oppervlak uitgewassen (gemiddelde uitwasdiepte tussen 0,9 en 1,2 mm.) en wordt het beton nadien nog beschermd door het aanbrengen van een nabehandelingsprodukt. 3.4. Uitvoering ter hoogte van op- en afrit Om langsvoegen tussen beton en asfalt te vermijden, werden de in- en uitvoegstroken ter hoogte van het complex Haasdonk eveneens uitgevoerd in doorgaand gewapend beton. Hierdoor diende er enkel een dwarse voeg te worden gemaakt tussen de beton- en asfaltverharding, loodrecht op de rijrichting (zie figuur 5). In de zone waar de stortbreedte meer dan 5 m bedroeg, werd een zaagsnede aangebracht waarbij aan het einde ervan over een lengte van 10 m een dubbele dwarswapening werd geplaatst. Voor het uitwerken van deze oplossing werd gebruik gemaakt van eerdere ervaringen bij de heraanleg van de R1 Ring rond Antwerpen en van de renovatie van de A10 tussen Groot-Bijgaarden en Affligem (ref. 3 en 4).
9 Figuur 5 : zicht op de verbreding ter hoogte van de afrit Haasdonk 4. Veiligheidsstootband Centraal in de middenberm werd een nieuwe veiligheidsstootband geplaatst. De extra ruimte die hierdoor vrijkwam werd enerzijds gebruikt om de smalle pechstrook van 2,60 m te verbreden tot een veiligere 3,20 m en anderzijds om de schrikstrook langs de stootband te vergroten tot 75 cm. Wanneer ook de rijrichting naar Antwerpen zal heraangelegd zijn, is de middenberm in deze zone volledig gesupprimeerd, wat een bijdrage levert tot het onderhoudsarme karakter van de snelweg. De nieuwe veiligheidsstootband is van het zogenaamde type F, wat een variatie is op de klassieke New-Jersey. Onderzoek in de Verenigde Staten had immers aangetoond dat de klassieke stootband minder geschikt is voor de nieuwe types voertuigen. Door de vorm van de schuine opstand lopen voertuigen immers een groter risico om omhoog geleid te worden en op hun dak te belanden. Na een aantal studies (ref. 5) werd de vorm van de schuine opstand daarom herleid tot wat op figuur 6 is te zien.
10 Figuur 6 : dwarsdoorsnede van de stootband type F, uitvoering V.S. Voor de plaatsing op de A14 werd de stootband bovenaan verbreed tot 40 cm. Dit laat toe om bij de heraanleg van de andere rijrichting de verlichtingpalen te integreren in de stootband en zo de middenberm volledig te supprimeren. De breedte van de voet werd zodoende op 80 cm gebracht. De verankering van de stootband is uitgevoerd door het maken van een uitsparing in de fundering van 15 x 15 cm. De samenstelling van het beton voor de stootband was als volgt (per m³) : CEM III/A 32.5 N LA : 380 kg Scheldezand 0/1 : 340 kg Zeezand 0/2 : 17 kg Rijnzand 0/4 : 75 kg Kalksteen 2/7 : 620 kg Kalksteen 7/20 : 625 kg water : 160 l plastificeerder : 1 l 5. Verschillen met voorgaande werken op de A10 Het bestek voor de werken was gebaseerd op de eerder uitgevoerde werken op de A10 in 2003 (ref 4). Hoewel beide werken technisch gelijkaardig zijn, drongen zich toch een aantal aanpassingen op tengevolge van de verschillende omstandigheden, randvoorwaarden en nieuw beschikbare produkten.
11 Een eerste groot verschil is te vinden in de fasering en de verkeersafwikkeling tijdens de werken. Daar waar op de A10 de beide rijrichtingen in één aanneming werden heraangelegd, is er op de A14 slechts één rijrichting heraangelegd, zij het over een iets langere afstand. Hierdoor kon de middenberm nog niet op volle breedte worden opgebroken waardoor er minder ruimte was voor de inrichting van de tijdelijke rijstroken, wat een impact had op het aantal rijstroken dat ter beschikking kon worden gesteld. Een ander gevolg hiervan was dat de verlichtingspalen, die excentrisch zijn ingeplant, tijdens de werken konden behouden blijven waardoor er steeds voldoende verlichting was voor het verkeer en waardoor de nieuwe betonnen stootband niet onderbroken diende te worden. Hierdoor kon ook de bestaande riolering, die zich centraal in de middenberm bevindt en in dienst diende te blijven, behouden worden. Omwille van de toestand van de fundering is er op de A14 voor gekozen om deze volledig te vernieuwen, in tegenstelling tot de A10 waar men zich kon beperken tot lokale herstellingen. Samen met de materiaalkeuze voor deze nieuwe fundering, heeft dit uiteraard gevolgen gehad op de globale uitvoeringsperiode en de onderlinge timing van de verschillende werkzaamheden. Aangezien de betonsamenstelling in grote lijnen wordt opgelegd door het standaardbestek 250, voor de werken op de A14 was dit reeds de versie 2.1, was er weinig verschil tussen de samenstellingen voor de A14 en voor de A10. Een laatste technisch verschil met de werken op de A10 ligt in de materiaalkeuze voor de markeringen. Op basis van goede ervaringen en om later onderhoud, met bijhorende verkeershinder, tot een minimum te beperken, is er op de A14 voor gekozen om de aslijnen tussen de rijstroken met voorgevormde markeringen uit te voeren. 6. Referenties 1. CALLENS M., DE KOKER G., Renovatie A14 (E17) Antwerpen Gent tussen Haasdonk en Waasmunster : proefproject filedetectiesysteem 2. HENDRIKX L., Geluidsarme betonverhardingen, Dossier Cement, bulletin nr. 18, november 1998, Brussel: FEBELCEM 3. DIEPENDALE M., DE GROOF D., RENS L., Renovatie van de Ring van Antwerpen, Dossier Cement, bulletin nr. 39, november 2006, Brussel: FEBELCEM 4. CAESTECKER C., LONNEUX T., Renovatie A10 (E40) Brussel-Oostende tussen Groot- Bijgaarden en Affligem 5. H.E. ROSS, JR., D.L. SICKING, R.A ZIMMER and J.D. MICHIE, Report 350; Recommended Procedures for the Safety Performance Evaluation of Highway Features, Wachington D.C.: National Academy Press