Specificatie instrumentatie en dynamische metingen Botlekspoortunnel CO-385940/29 maart 1999
Specificatie instrumentatie en dynamische metingen Botlekspoortunnel definitief
COB : K300-W-002 GD : CO-385940/29 maart 1999
Opgesteld in opdracht van: CUR/COB Postbus 420 2800 AK GOUDA
AFDELING VERKENNING Projectleider: ing. A.J.M. Peters Projectbegeleider: ir. T.R. van der Poel
GRONDMECHANICA DELFT Stieltjesweg 2, 2628 CK DELFT Postbus 69, 2600 AB DELFT Telefoon (015) 269 35 00 Telefax (015) 261 08 21 Postbank 234342 Bank MeesPierson NV Rek.nr. 25.92.35.911
Titel en subtitel: Schrijvers: Specificatie instrumentatie en ing. A.J.M. Peters dynamische metingen Botlekspoortunnel ir. T.R. van der Poel Datum rapport: maart 1999
Type rapport: definitief
Rapportnummer opdrachtnemer: CO-385940/29 Projectleider opdrachtnemer: ing. A.J.M. Peters Projectbegeleider opdrachtnemer: ir. T.R. van der Poel
COB-document nummer: K300-W-002 Projectbegeleider opdrachtgever: ir. C.B.M. Blom
Naam en adres opdrachtnemer: Grondmechanica Delft Postbus 69 2600 AB DELFT
Naam en adres opdrachtgever: Centrum Ondergronds Bouwen Postbus 420 2800 AK GOUDA
Samenvatting rapport: Het onderzoeksdoel is de validatie van een aantal modellen voor trillingshinder rondom spoortunnels. In dit rapport worden het hiervoor benodigde meetsysteem bij de Botlekspoortunnel en de benodigde dynamische metingen gespecificeerd. Het meetsysteem bestaat uit een geïnstrumenteerde meetring in de tunnellining, drie geïnstrumenteerde prefab betonpalen en drie geïnstrumenteerde meetlocaties in de ondergrond. De metingen worden uitgevoerd door de tunnelbuis te belasten met een gecontroleerde bron (vibrator) en een goederentrein.
Relationele rapporten: Trefwoorden: Boortunnels, instrumentatie, dynamische meting, versnelling, rek, waterspanning, gronddruk Classificatie: Classificatie deze pagina: Intern COB-rapport Nee Versie: Datum: Namens opdrachtnemer: 01 1998-12-21 Ing. A.J.M. Peters
Verspreiding: COB-commissie K300 Dynamisch gedrag Aantal blz.: 30 Paraaf: Namens opdrachtgever: Ir. C.B.M. Blom
02
1999-01-22
Ing. A.J.M. Peters
Ir. C.B.M. Blom
03
1999-03-19
Ing. A.J.M. Peters
Ir. C.B.M. Blom
Prijs: Paraaf:
Title en subtitle: Specification instrumentation and dynamic measurements Botlekspoortunnel
Authors: ing. A.J.M. Peters ir. T.R. van der Poel
Date report: march 1999
Type report: final
Report number contractor: CO-385940/29 Project manager contractor: ing. A.J.M. Peters Project attendant contractor: ir. T.R. van der Poel
COB-report number: K300-W-002 Project attendant principal: ir. C.B.M. Blom
Name and adress contractor: Delft Geotechnics P.O. Box 69 2600 AB DELFT The Netherlands Summary of report:
Name and adress principal: Centrum Ondergronds Bouwen P.O. Box 420 2800 AK GOUDA The Netherlands
The research objective is the validation of models for numeric analyses of vibrations around traintunnels. In this report the needed instrumentation and dynamic measurements are specified for the “Botlekspoortunnel”. The measurement system consists of an instrumented part of the tunnellining, three instrumented piles and three instrumented locations in the subsoil. The measurements are performed by loading the tunnel with a vibrator and a train.
Relational reports: Keywords: Tunnels, Instrumentation, dynamic measurements, acceleration, strain, porewaterpressure, totalpressure Classification: Classificatie of this page: Internal COB-report No Version: Date: On behalf of contractor: 01 98/12/21 Ing. A.J.M. Peters
Distribution: COB-committee K300 Dynamisch gedrag Number of pages: 30 Initials: On behalf of principal: Ir. C.B.M. Blom
02
99/01/22
Ing. A.J.M. Peters
Ir. C.B.M. Blom
03
99/03/19
Ing. A.J.M. Peters
Ir. C.B.M. Blom
Price: Initials:
Auteursrechten Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar 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 K300-W-002 Specificatie instrumentatie en dynamische metingen Botlekspoortunnel, maart 1999, CUR/COB, Gouda." Aansprakelijkheid CUR/COB en degenen die aan deze publicatie 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 zijdens CUR/COB en/of degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt.
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
INHOUD Hoofdstuk 1
Inleiding.....................................................................................................................1
Hoofdstuk 2
Opzet van de metingen ..............................................................................................2 2.1 Doelstelling.....................................................................................................2 2.2 Positie instrumenten .......................................................................................3 2.2.1 Instrumentatie tunnellining.............................................................................3 2.2.2 Instrumentatie onder de tunnelbuis.................................................................4 2.2.3 Instrumentatie palen........................................................................................5 2.2.4 Instrumentatie ondergrond..............................................................................6 2.3 Keuze meetlocatie...........................................................................................7
Hoofdstuk 3
Specificatie ................................................................................................................8 3.1 Meetinstrumenten ...........................................................................................8 3.1.1 Programma van eisen......................................................................................8 3.1.2 Keuze sensoren en calibratie ..........................................................................8 3.2 Data-acquisitiesystemen .................................................................................9 3.2.1 Versnellingsmeting .........................................................................................9 3.2.2 Rekmetingen ...................................................................................................10 3.2.3 Waterspanningsmetingen................................................................................10 3.2.4 Gronddrukmetingen........................................................................................10 3.3 Trillingsbronnen .............................................................................................11
Hoofdstuk 4
Plaatsing van de instrumenten ...................................................................................12 4.1 Meetinstrumenten in de tunnellining ..............................................................12 4.1.1 Versnellingmetingen.......................................................................................12 4.1.2 Rekmetingen ...................................................................................................12 4.1.3 Waterspannings- en gronddrukmetingen ........................................................13 4.1.4 Asdetectiesysteem en meldingssysteem .........................................................15 4.2 Meetinstrumenten in de ondergrond ...............................................................15 4.3 Meetinstrumenten in de palen.........................................................................15 4.4 Meetinstrumenten bovengronds......................................................................16 4.4.1 Werkwijze paalkoppen ...................................................................................16 4.4.2 Werkwijze maaiveld .......................................................................................16 4.5 Bekabeling ......................................................................................................17 4.5.1 In de tunnel .....................................................................................................17 4.5.2 Aan maaiveld ..................................................................................................17 4.6 Plaatsingsrisico’s ............................................................................................18
Hoofdstuk 5
Uitvoering metingen ..................................................................................................19 5.1 Meetprogramma..............................................................................................19 5.2 Uitvoering metingen .......................................................................................21 5.2.1 Opstelling........................................................................................................21 5.2.2 Synchronisatie en meetprocedure ...................................................................21 5.2.3 Data-format.....................................................................................................22
Hoofdstuk 6
Rapportage.................................................................................................................23
1
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
Hoofdstuk 7
Inkoopplan .................................................................................................................24 7.1 Instrumenten ...................................................................................................24 7.2 Inhuren materiaal ............................................................................................26 7.3 Bekabeling en kasten ......................................................................................26
Hoofdstuk 8
Planning .....................................................................................................................28
Hoofdstuk 9
Budgetraming ............................................................................................................29
Hoofdstuk 10
Literatuur ...................................................................................................................30
BIJLAGEN A1 A2 A3 A4
Situatie meetring en palen Positie instrumenten Bedrading sensoren in de tunnel Bedrading sensoren aan maaiveld
B1 B2
Specificaties meetsensoren Specificatie excitatiebronnen
C1 C2 C2-1 C3
Plaatsingshouder versnellingsopnemers Houder versnellingsopnemers Detail houder versnellingsopnemers Bevestiging rekopnemers
D1-1 D1-2 D2 D3
Instrumentatie doorvoer Insert lassamenstelling Sondeerdoorvoer met Packer Sondeerdoorvoer met afsluiter
E1 E2
Planning installatie Budgetraming
2
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
Hoofdstuk 1 Inleiding Op 23 oktober 1998 is door het Centrum Ondergronds Bouwen (COB) opdracht verstrekt tot het opstellen van een specificatie voor instrumentatie van een meetring, funderingspalen en ondergrond, en de uitvoering van dynamische metingen. De opdracht wordt uitgevoerd in het kader van het COBproject K300 “Praktijkonderzoek Botlekspoortunnel”. Het onderzoeksdoel is de validatie van een aantal modellen voor trillingshinder rondom spoortunnels. Doel van deze rapportage is een document waarmee het leveren en installeren van de instrumentatie en uitvoering van de metingen kan worden aanbesteed. Hiervoor komen aanverwante aspecten zoals motivatie van de meetopzet, planning, budgetramingen en mogelijk leveranciers ook aan de orde. Het project is begeleid door het Project Management Bureau (PMB). De technisch-inhoudelijke aspecten van deze specificatie zijn in een extra vergadering op 14 december 1998 met de COBcommissie K320 “Dynamisch gedrag ” afgestemd. Daarnaast is het schriftelijk commentaar op de concept-rapportage dd 21 december 1998 verwerkt. In de achterliggende periode heeft, via het Project Management Bureau, tevens afstemming plaatsgevonden met de aannemer. In de commissievergadering van 2 februari 1999 is het rapport op hoofdlijnen goedgekeurd. Het commentaar uit deze vergadering is verwerkt in voorliggend eindrapport. In hoofdstuk 2 van voorliggende rapportage wordt de opzet van de voorziene metingen weergegeven. Hierbij wordt aangegeven welke doelen worden nagestreefd door de uitvoering van de verschillende metingen. Daarnaast wordt de keuze van de meetlocatie, de inrichting van de meetopstelling, positie van instrumenten en wijze van uitvoering aangegeven, inclusief de overwegingen voor een bepaalde keuze. In de volgende hoofdstukken wordt de gekozen opzet van de metingen nader gespecificeerd.
1
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
Hoofdstuk 2 Opzet van de metingen 2.1
Doelstelling
Het deelproject ‘Dynamisch gedrag’ binnen het ‘Praktijkonderzoek Botlekspoortunnel’ is opgezet om een aantal modellen (in het bijzonder het model ontwikkeld door CUR/COB commissie L400) te valideren voor trillingshinder rondom spoortunnels. Metingen die een dergelijke validatie mogelijk maken, zijn (voor de Nederlandse omstandigheden) niet beschikbaar. De buitenlandse literatuur op dit gebied is zeer beperkt en door de geheel andere bodemomstandigheden niet of nauwelijks bruikbaar. De enige (uitgebreide) set metingen die in dit kader bekend is, is de meting bij de Tweede Heinenoordtunnel, in het kader van studies voor de Noord-Zuidlijn in Amsterdam. Het betreft hier geen spoorwegtunnel, maar de resultaten van de proef bij de Tweede Heinenoordtunnel zullen wel degelijk kunnen bijdragen aan de validatie van (aspecten van) trillingshindermodellen. Primair draait het in dit project om de validatie van het L400-model, maar er wordt tevens een aantal Eindige Elementen berekeningen gevalideerd. Het L400-model heeft een zogenaamde modulaire opbouw. Voor de trillingsuitbreiding door geboorde tunnels zijn de volgende aspecten apart gemodelleerd: a) b) c) d) e) f)
de trein als dynamische krachtbron de dynamische reactie van de tunnel de overdracht van trillingen van de tunnel naar de bodem de transmissie van trillingen door de bodem de transmissie van trillingen door de tunnel de imissie van trillingen in een nabijgelegen gebouw.
In dit project wordt ernaar gestreefd de diverse aspecten van het model afzonderlijk te valideren. Daartoe zullen de volgende grootheden dienen te worden gemeten: 1. 2. 3. 4. 5.
versnellingen aan de tunnelwand; de tunnelwand wordt op één locatie rondom voorzien van versnellingsopnemers, steeds in drie onderling loodrechte richtingen. rekken aan de tunnelwand; de tunnelwand wordt op één locatie (dezelfde als bij 1) rondom voorzien van rekopnemers, zowel aan de binnenkant van de lining als aan de buitenkant; hiermee kunnen tevens de buigrekken worden vastgesteld gronddrukken op de tunnellining versnellingen in de bodem, zowel op diepte als aan maaiveld versnellingen in heipalen, zowel aan de paalpunt als aan de paalkop.
De punten 1 en 2 corresponderen met module b) en e). Onderdeel 3 is bedoeld om validatie van aspect c) mogelijk te maken. Punt 4 hoort bij module d). De versnellingen in de heipalen, punt 5 maken de validatie van f) mogelijk. Verder is er nog een grootheid die als optie in het plan is meegenomen, namelijk: 6.
2
waterspanningen direct onder de tunnel.
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
Deze laatste waarde wordt gemeten om inzicht te krijgen in de problematiek van mogelijk optredende verweking onder de tunnel als gevolg van de cyclische belasting die optreedt bij passage van een trein. In een later stadium van dit rapport wordt ervoor gekozen deze optie meet te nemen in het meetprogramma (paragraaf 2.2.2) Om het totaal van trillingsuitbreiding bij passage van een goederentrein door een geboorde tunnel te kunnen bestuderen, wordt daadwerkelijk gemeten bij passage van een goederentrein, zoals die ook in de toekomst zal rijden op het Betuwespoor. Omdat de diverse aspecten van de trillingsoverdracht sterk frequentieafhankelijk zijn, wordt daarnaast een aantal meetsessies gehouden, waarbij een monochromatisch signaal (kracht) wordt uitgezonden. Deze signalen zullen in de voor trillingshinder relevante range (ruwweg van 1 tot 80 Hertz) uitgezonden worden. Door de financiers van het project ‘Praktijkonderzoek Botlekspoortunnel’ en door de leden van de deelcommissie ‘Dynamisch gedrag’ zijn nog enkele aandachtsgebieden m.b.t. trillingsuitbreiding gesignaleerd, waarvoor in het meetplan voorzieningen zijn opgenomen: x
x x
2.2
invloed van een tunnelbuis in de nabije omgeving; daartoe wordt de bron geplaatst in de eerste buis en gemeten in de eerste buis, als de tweede er nog niet is; daarnaast wordt gemeten (in de eerste buis) als beide buizen er liggen met de bron een keer geplaatst in de eerste buis en tweede buis invloed van de onderbouw; daartoe wordt een meetsessie gehouden als de tunnelbuis nog ‘kaal’ is, maar ook als de onderbouw aanwezig is invloed van de 3-dimensionale effecten; daartoe wordt de met behulp van excitator opgewekte gecontroleerde kracht op diverse locaties in de tunnel uitgeoefend.
Positie instrumenten
In tabel 1 wordt een overzicht gegeven van hoeveelheid instrumenten. De positie van de instrumenten is weergegeven in bijlage A2.
2.2.1
Instrumentatie tunnellining
Op een aantal posities over de tunneldoorsnede worden rekopnemers en versnellingsopnemers geplaatst. Alle sensoren worden permanent geplaatst. Bij de keuze van de posities van opnemers is uitgegaan van de volgende randvoorwaarden: x x x
de indeling van de tunnelring in segmenten en het feit dat pas tijdens de bouw bekend is op welke positie de segmenten in de ring worden geplaatst globaal aantal voorziene opnemers in het deelprojectplan (zie paragraaf 2.1) uitvoeringsaspecten; met name zoveel mogelijk eenduidigheid van de instrumenten in de segmenten
Voor het installeren van opnemers onder de tunnelbuis is het instorten van doorvoeren voorzien (zie paragraaf 4.1.3). Binnen de alle genoemde randvoorwaarden ligt het voor de hand alle segmenten verder identiek te instrumenteren op één positie in het midden van het segment met ernaast de sondeerdoorvoeren. Op elke positie worden in axiale en in twee richtingen tangentiële rekken (binnen- en buitenzijde tunnelsegment) gemeten. De rekopnemers worden in de segmenten, voor het storten, bevestigd aan de wapening. De kabels worden per segment geleid naar een centrale aansluitdoos. Vervolgens wordt het segment gestort.
3
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
Daarnaast worden op elke positie in 3 richtingen versnellingen (axiale, tangentieel en radiaal) gemeten. De versnellingsopnemers worden, na het boren van de tunnelbuis, op de tunnelwand geschroefd.
2.2.2
Instrumentatie onder de tunnelbuis
In het projectplan zijn waterspanningsmeters en gronddrukmetingen nabij de tunnelbuis voorzien. Het gaat hierbij om de meting van de dynamische gronddruk op de tunnellining en de meting van de waterspanning in de grond direct onder de tunnel. De praktische haalbaarheid van het uitvoeren van deze metingen, inclusief de wijze van plaatsing, zijn nader geëvalueerd. Voor het aanbrengen van de instrumenten voor meting van waterspanning of gronddruk (= waterdruk + korreldruk) zijn er in principe drie mogelijkheden: 1. 2. 3.
instorten in de tunnelsegmenten plaatsing door de tunnelwand via een doorvoer plaatsing vanaf maaiveld (boring of wegdrukken).
Tijdens de tunnelconstructie wordt de ruimte tussen tunnelsegmenten en de grond geïnjecteerd met grout. Hierdoor wordt de werking van in het tunnelsegment geplaatste gronddruk- en waterspanningsmeters sterk beïnvloed. Een ingestorte waterspanningsmeter met het filter vlak met de buitenzijde van het tunnelsegment kan verstopt raken, of er kan een afgesloten holte ontstaan waarin de waterspanning wordt gemeten. Een op deze wijze aangebrachte gronddrukcel ondervindt ook last van de groutschil rondom de tunnelbuis. Een stijve groutschil zal namelijk spanning naar zich toe trekken, waardoor een te lage grondspanning wordt gemeten. Concluderend moet de wijze van installatie optie 1 worden ontraden. Het risico is groot dat er achteraf twijfels zullen ontstaan over de waarde van de resultaten. Installatie vanaf maaiveld is een goede mogelijkheid voor het plaatsen van meetinstrumenten op enige afstand naast en boven de tunnelbuis. Door schuin te boren (maximaal 20 tot 30 graden) kan enigszins onder de tunnel gemeten worden. Het installeren van gronddruk- en waterspanningsmeters kan door het afstellen van een dynamische gronddruk- en waterspanningsmeter in een boorgat en vervolgens het boorgat secuur af te dichten. Hoewel deze optie 3 technisch haalbaar blijkt en reeds eerder is toegepast, is het grote nadeel dat de metingen niet op de gewenste posities direct onder de lining kunnen worden uitgevoerd. Om deze reden valt optie 3 af. De beste manier om op de gewenste posities direct onder de tunnellining te kunnen meten, is het installeren van gronddruk- en waterspanningsmeters vanuit de tunnelbuis. Dit is de technisch moeilijkst te realiseren optie. Ter voorbereiding op het op deze wijze plaatsen van instrumenten worden instrumentatiedoorvoeren met packer ingestort in de tunnelsegmenten. Het systeem is reeds toegepast bij het uitvoeren van sonderingen onder de Wijkertunnel en de tunnel de Noord (zie bijlage D2 en D3). Omdat vooraf onbekend is waar de segmenten in de ring worden geplaatst, worden alle zeven segmenten voorzien van twee instrumentatiedoorvoeren op de posities van reeds in het bouwproces voorziene injectieopeningen. Locatie en afmetingen van de doorvoeren worden zo gekozen dat het wapeningsontwerp niet hoeft te worden aangepast. Door het voorzien in totaal 14 doorvoeren is het maximaal mogelijke gedaan de instrumenten te plaatsen op de gewenste posities.
4
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
Bestaande injectie-openingen De mogelijkheid om de bestaande injectie-openingen te gebruiken voor het plaatsen van de instrumenten is geëvalueerd. Deze opening heeft een conische vorm waarbij de diameter aan de binnenzijde en buitenzijde van de tunnel respectievelijk 66 en 83 mm bedraagt (een verschil van 17 mm). Het gebruik van deze openingen heeft technisch gezien een aantal nadelen: x x
x
er moet achteraf een flens worden gemonteerd op de injectie-opening ten behoeve van het plaatsen van een bolafsluiter en sluisconstructie de afdichtende werking van de packer op een conische betondoorgang kan problematisch zijn: - de diameter van de packer kan maximaal 63 mm bedragen en hiermee moet een doorgang met een diameter van 83 mm worden afgedicht (verschil van 20 mm); terwijl bij een rechte buis dit verschil slecht circa 5 mm bedraagt - onbekend is hoe goed de packer afdicht op het (ruwe?) beton; terwijl met het gebruik van een rechte buis goede ervaringen beschikbaar zijn de grondspanningsmeter moet, om het naar zich toe trekken van spanningen te voorkomen, worden ingebouwd in een vlakke plaat met een diameter van minimaal 65 mm (deze waarde is afkomstig uit laboratoriumonderzoek van Grondmechanica Delft); deze past maar zodanig krap in de injectie-opening dat het tot problemen zal leiden.
De suggestie om in de bestaande injectie-opening na het storten een rechte buis te lassen kan gezien de genoemde minimale diameter van de grondspanningsmeter om meettechnische redenen niet. Daarnaast is het de vraag of lekkage op de lange termijn kan worden voorkomen. Concluderend wordt er dus voor gekozen de bestaande injectie-openingen niet te gebruiken en speciale doorvoeren in te storten.
2.2.3
Instrumentatie palen
Op afstanden van 8, 16 en 24 meter uit de tunnelwand zijn drie prefab betonpalen voorzien (zie situatietekening in bijlage A1). De palen worden geheid tot circa 3 meter in de pleistocene zandlaag. Voor de instrumentatie is per paal het volgende voorzien: x x
meting van versnellingen in drie richtingen in de paalpunt; deze sensoren worden permanent geplaatst meting van versnellingen in drie richtingen op de paalkop; deze sensoren worden per meetsessie tijdelijk geschroefd op de paalkoppen.
Om het risico van beschadiging van instrumenten door het heien te minimaliseren, worden de instrumenten, na het heien, geplaatst in een buisprofiel. Het profiel is vooraf aangebracht in de prefab betonpalen. Hiervoor wordt voor het storten van de palen vanaf de paalkop tot 0,3 meter voor de paalpunt een stalen vierkant buisprofiel in het midden van de paal bevestigd aan de wapening. Bij de paalpunt is het buisprofiel dichtgelast. Tijdens het storten, opslag, transport en heien van de palen moet het stalen buisprofiel tot aan het installeren van de instrumenten aan de bovenzijde nauwkeurig worden afgesloten. Na het heien van de palen worden de pluggen in de paalkoppen verwijderd en de instrumenten geplaatst op 0,5 meter boven de paalpunt. Door gebruik te maken van de hoeken van het buisprofiel is de oriëntatie van de versnellingsopnemers vastgelegd. Vervolgens wordt het stalen buisprofiel over de gehele lengte geïnjecteerd met krimpvrije mortel.
5
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
2.2.4
definitief
maart 1999
Instrumentatie ondergrond
Op gelijke diepte en afstanden tot de tunnelwand als de prefab palen worden in de ondergrond versnellingsopnemers permanent geplaatst (zie situatietekening in bijlage A1 en A2). Het gaat hierbij dus om drie locaties, waarbij in drie richtingen de versnellingen worden gemeten. Daarnaast worden per meetsessie losse opnemers tijdelijk geplaatst aan maaiveld, die in drie richtingen de versnellingen meten. Voor het plaatsen van de sensoren in de ondergrond zijn er de volgende mogelijkheden: 1. 2.
het uitvoeren van een boring wegdrukken van de opnemers.
Bij het maken van een keuze tussen beide mogelijkheden spelen de volgende overwegingen een rol: x x x x
Voordeel van een boring is dat de positie en oriëntatie van de versnellingsopnemers bij plaatsing goed kan worden bepaald. Bij wegdrukken kan de oriëntatie en positie van de opnemers verlopen. Een nadeel van de boring is dat een relatief groot gat wordt gemaakt, dat later weer zorgvuldig moet worden afgedicht om risico voor het bouwproces te vermijden. De koppeling van de versnellingsopnemers met de omliggende grond kan door de boring worden verstoord omdat bij een boring altijd enige mate van grondontspanning optreedt; dit betekent toch een risico m.b.t. de werking van de instrumenten. Een boring is in vergelijking met wegdrukken relatief duur, echter bij wegdrukken is de fabricage van de conus weer duurder.
Alles overwegende is de keus gevallen op wegdrukken, om vooral een goede aansluiting van het instrument op de ondergrond te verkrijgen. Om het belangrijkste nadeel van wegdrukken (verloop oriëntatie en positie) te ondervangen, zal een wegdruktechniek met casing worden toegepast. Daarnaast zullen tijdens het wegdrukken de helling van de sondeerstreng worden gemeten. Het gat wordt na plaatsing zorgvuldig afgedicht. Meting Rek Versnelling
Waterspanning Gronddruk Aantal meetkanalen 1
Tunnellining (7 posities) 7x axiaal 14x tangentieel 7x axiaal 7x tangentieel 7x radiaal 1x vibrator
Prefab palen (aantal 3)
ondergrond (totaal 9 locaties)
6x hor., loodrecht t.o.v. de tunnel1) 6x hor., evenwijdig aan de tunnel1) 6x vertikaal1
43
18
6x hor., loodrecht t.o.v. de tunnel1) 6x hor., evenwijdig aan de tunnel1) 6x vertikaal1 3x 3x 24
) 3x permanent geplaatst en 3x tijdelijk (per meetsessie) aan maaiveld geplaatst
Tabel 1.
Overzicht instrumenten
Opmerking: het totaal aantal sensoren is 85 stuks; hiervan worden er 66 stuks ingekocht. De overige 19 stuks worden op huurbasis ingezet op de palen, maaiveld en vibrator. 6
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
2.3
definitief
februari 2006
Keuze meetlocatie
De omgeving van de Botlekspoortunnel biedt weinig ruimte voor de keuze van een meetlocatie. Uitgangspunten bij de keuze zijn: x x
Er moeten heipalen en versnellingsopnemers geplaatst worden op enkele tientallen meters van de tunnel. Het is bovendien wenselijk dat de palen/ontvangers in een gebied staan met zo min mogelijk verstorende elementen, zoals wegen of gebouwen. Er moet gemeten kunnen worden als er één tunnelbuis ligt en als beide tunnelbuizen liggen.
Het eerste uitgangspunt levert een zeer strenge beperking op. In de omgeving van de tunnel ligt een wirwar van kabels en leidingen, die in feite slechts twee echte open plek vertonen. De eerste plek is gelegen op de Oostoever, globaal tussen 414.600 en 414.700. Deze locatie is echter buitendijks waardoor het terrein in ieder geval een deel van het jaar praktisch onbegaanbaar zal zijn voor de noodzakelijke voertuigen. De andere plek ligt op de Westoever tussen 415.100 en 415.200. Locatie 415.100 wordt gebruikt wordt voor Meetkruis MQ3; het lijkt om uitvoeringstechnische redenen (vrijwel gelijktijdige aanleg, mogelijke beschadiging) onwenselijk om daarmee te interfereren. De voorziene instrumenten in MQ3 kunnen gezien de lage meetfrequenties geen bijdrage leveren voor het onderzoek naar dynamisch gedrag. Concluderend is de meest geschikte locatie 415.171 omdat deze locatie is gelegen binnen de hekken van het bouwterrein, zodat er geen onteigeningsprocedures en dergelijke aan te pas hoeven te komen. De locatie is uit praktische overwegingen zo dicht mogelijk tegen het hek gekozen (zie de situatietekening in bijlage A1). Een nadeel van deze locatie is, dat er een dwarsverbinding vrij dichtbij gepland is, die een verstoring in de metingen zou kunnen leveren. In dat geval wordt de locatie verschoven richting meetkruis MQ3 en zal er een vergunningsprocedure moeten worden opgestart.
7
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
Hoofdstuk 3 Specificatie 3.1
Meetinstrumenten
3.1.1
Programma van eisen
Alle meetinstrumenten dienen een frequentiebereik te hebben van minimaal 1-100 Hz. Dit is gebaseerd op het volgende: x x x
de predictieberekeningen ten behoeve van de validatie van het model worden uitgevoerd in het bereik 5 – 50 Hz de in de doelstelling geformuleerde range 1 – 80 Hz de SBR-schaderichtlijn hanteert een meetbereik 1 – 100 Hz.
Omdat de resultaten van de predictieberekening niet beschikbaar zijn, is op basis van vergelijkbare metingen een inschatting gemaakt van de verwachte signalen in de tunnelbuis, palen en ondergrond. Hiermee zijn de specificaties opgesteld waaraan de verschillende meetinstrumenten moeten voldoen. Het resultaat wordt weergegeven in tabel 2. Meetinstrument Versnellingen Rekken Waterspanningen Gronddrukken 1
Meetbereik +/- 0,2g +/- 1500 PH1 +/- 150 kPa1 +/- 300 kPa1
Nauwkeurigheid 250 Pg 50 PH 0,5 kPa 1 kPa
Resolutie 20 Pg 1 PH 0,1 kPa 0,2 kPa
) meetbereik nadat de stationaire waarde is weggeregeld
Tabel 2.
Minimum eisen meetinstrumenten
Naast de eisen in tabel 2 zijn bij de selectie van sensoren ook een aantal andere criteria gehanteerd zoals de uitvoeringsvorm, bekabeling, levensduur (minimaal 2 jaar) en afmetingen van de sensor. Vanwege het grote aantal permanent geplaatste sensoren is ook de prijs een belangrijke factor.
3.1.2
Keuze sensoren en calibratie
In tabel 3 worden de gekozen sensoren, inclusief belangrijkste specificaties aangegeven. De uitgebreide specificaties zijn opgenomen in bijlage B1. Meetinstrument Versnellingen: QLC-400 Rekken: TNO hele brug Waterspanningen: XTC-190M Gronddrukken: VM-750 (FS= Full Scale)
Tabel 3. 8
Keuze sensoren
Meetbereik +/- 10g +/- 1500 PH 170 kPa 1400 kPa
Nauwkeurigheid 200 Pg (0,2 %FS) 0,26 kPa (0,15 %FS) 2,8 kPa (0,2 %FS)
Resolutie 10 Pg Oneindig Oneindig Oneindig
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
Alle sensoren voldoen aan de minimum eisen behalve de gronddrukcel die niet aan de wensen met betrekking van nauwkeurigheid kan voldoen. Vanwege de afmetingen en uitvoeringsvorm is deze gronddrukcel toch het meest geschikt. De sensoren worden gekalibreerd door de leverancier. Het resultaat wordt gepresenteerd in een kalibratie certificaat.
3.2
Data-acquisitiesystemen
Het data-acquisitiesysteem bestaat uit de volgende componenten: x x x
Sensor: het meetelement Signalconditioning: het geschikt maken van de analoge signalen voor de datalogger Datalogger (A/D conversie en opslag): omzetten van de analoge signalen in digitale signalen en opslag. Hierbij worden alleen de ruwe meetsignalen (in mV en mA) opgeslagen.
In de praktijk zullen de metingen worden uitgevoerd door per meetsessie (tijdelijk) twee dataacquisitiesystemen te plaatsen, die via een kabel met een lengte van circa 1 km worden gesynchroniseerd. Het ene meetsysteem (A) wordt in de tunnel geplaatst het andere meetsysteem (B) bevindt zich op het maaiveld bij de geïnstalleerde palen. Het totaal aantal meetkanalen is 87. Beide data-acquisitiesystemen dienen te voldoen aan de algemene specificaties in tabel 4. Per type meting wordt vervolgens aangeven aan welke specifieke eisen het meetsysteem tevens moet voldoen. Meetsysteem
Aantal kanalen
Meetsysteem A: in de tunnel
Synchronisatie of asdetectie: 1 Versnellingen segmenten: 21 Versnelling vibrator:1 Rekken segmenten: 21 Gronddruk onder lining: 3 Waterspanning onder lining: 3 Totaal 50 kanalen Synchronisatie of asdetectie: 1 Versnellingen palen: 18 Versnellingen grond: 18 Totaal 37 kanalen <1 ms
Meetsysteem B: aan maaiveld Synchronisatieverschil Tabel 4.
3.2.1
Bemonsteringsfrequentie 500 Hz
500 Hz
Meetperiode Excitatie trein: 30 s Excitatie vibrator: 10 s
Excitatie trein: 30 s Excitatie vibrator: 10 s
Minimum algemene eisen data-acquisitiesysteem
Versnellingsmeting
De versnellingsopnemers zijn voorzien van een stroom uitgang en kunnen met behulp van een weerstand van hoge kwaliteit worden omgezet in een spanningssignaal die direct aan de datalogger kan worden aangeboden. Hierdoor kan een signalconditioning met behulp van signaalversterkers in principe achterwege blijven. Wel dienen langs elektronische weg de verticale versnellingsopnemers gecompenseerd te worden voor de heersende zwaartekracht. Met de weerstand wordt het volle bereik op +/- 0,2g afgeregeld.
9
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
Gezien de gewenste resolutie dient minimaal een 16 bits A/D convertor (15 bits en 1 signbit) te worden gebruikt voor de omzetting van analoge signalen in digitale signalen. Bij een 16 bits A/D convertor is het Least Significant Bit (LSB): 6,1 Pg. Dit is beter dan de resolutie van de sensor en voldoet aan de gestelde eisen in tabel 1. Alternatief: Het is toegestaan eerst een voorversterking uit te voeren en vervolgens een 13 bits A/D (12 bits en signbit) conversie toe te passen. De voorversterking (lineairiteit, ruisniveau) en A/D conversie dienen zodanig te worden uitgevoerd dat wordt voldaan aan de gestelde eisen in tabel 1.
3.2.2
Rekmetingen
De rekopnemers zijn voorzien van een volle brug van rekstrookjes. De output bedraagt hiervan 2,6 mV/V. Ten behoeve van het leveren van een stabiele voedingsspanning en afregelen van de rekopnemers zal een signalconditionor worden gebruikt. Deze dient te voldoen aan de gestelde specificaties in tabel 1 en 3. De signalconditionor moet zo worden afgeregeld dat in stationaire toestand de output nul is en dat het volle bereik wordt afgeregeld op +/- 1500PH Gezien de gewenste resolutie dient minimaal een 13 bits A/D convertor (12 bits en signbit) te worden gebruikt voor de omzetting van analoge signalen in digitale signalen. Bij een 13 bits A/D convertor is het Least Significant Bit (LSB): 0,37 PH. Dit voldoet aan de gestelde eisen in tabel 1.
3.2.3
Waterspanningsmetingen
De waterspanningsmeters geven bij een nominale voeding van 10 V bij volle schaal een output van 100 mV. Ten behoeve van het leveren van een stabiele voedingsspanning en afregelen van de rekopnemers zal een signalconditionor worden gebruikt. Deze dient te voldoen aan de gestelde specificaties in tabel 1 en 3. De signalconditionor moet zo worden afgeregeld dat in stationaire toestand de output nul is en dat het volle bereik wordt afgeregeld op +/- 150 kPa. Gezien de gewenste resolutie dient minimaal een 12 bits A/D convertor (11 bits en signbit) te worden gebruikt voor de omzetting van analoge signalen in digitale signalen. Bij een 12 bits A/D convertor is het Least Significant Bit (LSB): 0,07 kPa. Dit voldoet aan de gestelde eisen in tabel 1.
3.2.4
Gronddrukmetingen
De waterspanningsmeters geven bij een nominale voeding van 7,5 V bij volle schaal een output van 100 mV. Ten behoeve van het leveren van een stabiele voedingsspanning en afregelen van de rekopnemers zal een signalconditionor worden gebruikt. Deze dient te voldoen aan de gestelde specificaties in tabel 1 en 3. De signalconditionor moet zo worden afgeregeld dat in stationaire toestand de output nul is en dat het volle bereik wordt afgeregeld op +/- 300 kPa. Gezien de gewenste resolutie dient minimaal een 12 bits A/D convertor (11 bits en signbit) te worden gebruikt voor de omzetting van analoge signalen in digitale signalen. Bij een 12 bits A/D convertor is het Least Significant Bit (LSB): 0,15 kPa. Dit voldoet aan de gestelde eisen in tabel 1.
10
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
3.3
definitief
februari 2006
Trillingsbronnen
Belangrijkste eis voor de trillingsbron is dat minimaal trillingen in het bereik 5 tot 85 Hz kunnen worden opgewekt met een zodanige amplitude dat deze met behulp van de gespecificeerde meetinstrumenten in tabel 1 kunnen worden geregistreerd. Verder dient de bron de tunnelbuis in verticale richting te belasten. Als bron voor de meting wordt het volgende ingezet: 1. 2.
(seismische) vibrator (3 meetsessies) zware goederentrein (1 meetsessie).
Voor de eerste drie meetsessies wordt de vibrator ingezet. De vierde meetsessie wordt uitgevoerd met treinen als bron. Ten opzichte van een valgewicht, zoals toegepast bij dynamische metingen bij de Tweede Heinenoordtunnel, biedt de vibrator de volgende voordelen: x x x
er kan een gecontroleerde trilling van een bepaalde frequentie worden opgewekt, waardoor duidelijke signaalherkenning mogelijk is hetgeen de interpretatie van de metingen vergemakkelijkt optimaal voor validatie van de rekenmodellen (ook hier wordt bij een bepaald aantal frequenties de gehele overdracht van signalen doorgerekend) de belasting van de tunnel is minimaal.
Er zijn tot nu toe twee bedrijven gevonden met een dergelijk systeem, die op huurbasis kunnen worden ingezet: x x
Shaker van TNO, bereik 5 – 120 Hz, maximaal 4 kN belasting P-wave vibrator van OYO-CAG, 25 – 1500 Hz, maximale belasting 0,5 kN; door de leverancier wordt aangegeven dat onder deze omstandigheden ook frequenties beneden 10 Hz haalbaar zijn.
De specificaties van beide systemen wordt gegeven in bijlage B2. Gezien het gespecificeerde bereik en de opgedane ervaring met de Shaker met vergelijkbare probleemstellingen verdient dit systeem de voorkeur.
11
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
Hoofdstuk 4 Plaatsing van de instrumenten 4.1
Meetinstrumenten in de tunnellining
4.1.1
Versnellingmetingen
Ter voorbereiding op de plaatsing worden de sensoren gemonteerd in een houder waarbij de drie sensoren zich allen loodrecht op elkaar en loodrecht op de montagezijde van de houder bevinden. Na plaatsing staat één van de drie sensoren dus precies radiaal de ander twee meten het horizontale vlak loodrecht daarop in twee richtingen onderling loodrecht op elkaar. Een voorbeeld van een plaatsingshouder voor de versnellingsopnemers in de tunnel wordt in bijlage C1. De sensoren worden voorzien van kabel en verbinding voldoen aan de volgende eisen: x x x x
per sensorsignaal afgeschermd PUR-mantel trekontlasting van de kabel op de houder zodanig afgewerkt (ingieten) dat wordt voldaan aan (min. IP 65).
Tijdens de plaatsing wordt de houder op de tunnelwand bevestigd met schroeven/pluggen. De gehele constructie dient zodanig te worden uitgevoerd dat de versnellingsensor mechanisch stijf bevestigd is op de wand van de tunnel. De lengte van de schroef in de wand bedraagt maximaal 45 mm. (De minimale dekking van de wapening is 50 mm).
4.1.2
Rekmetingen
De instrumenten worden voor het storten van de tunnelsegmenten gefixeerd op de wapeningsstaven van de tunnelsegmenten. De vorm van het wapeningsnet is op dit moment niet goed bekend. De specificaties zijn gebaseerd op de volgende aanname: x x x
binnenzijde tunnel: een kruisnet met staven (diameter 10/12 mm) en opening mazen 100 x 250 mm. buitenzijde tunnel: een tangentiële wapening (diameter 10/12 mm) en ruimte 100 mm de wapening heeft een dekking van 50 mm (zowel binnen als buitenzijde lining).
Twee rekopnemers worden in tangentiële richting geplaatst op het binnenste en buitenste wapeningsnet. De derde rekopnemer wordt geplaatst in axiale richting op het binnenste wapeningsnet. De rekopnemers worden met staaldraad gevlochten aan de staven op een zodanige wijze dat ze tijdens het storten niet kunnen verschuiven (zie tekening in bijlage C3). Opmerking: het is toegestaan, indien noodzakelijk dit in de uitvoering nodig blijkt, de tangentiële rekopnemers en kabeldoos maximaal +/- 0,2 m uit het midden in tangentiële richting te verschuiven.
12
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
Aan de binnenzijde van het segment wordt een kleine kabeldoos tussen het kruiswapeningsnet geplaatst met afmetingen van circa 80x230x100 mm. De doos wordt gefixeerd aan de wapeningsstaven. De deksel van de kabeldoos (80x230 mm) ligt vlak met de binnenzijde van de meetring. Hierin komen de kabeleinden van de drie rekopnemers uit met een extra lengte van 0,5 meter. De kabeldoorvoeren bestaan uit wartels type PG, de doos is waterdicht (minimaal IP 66). De bekabeling wordt via de wapeningsstaven naar de kabeldoos geleid. Hierbij worden de kabels minimaal elke 20 cm met tire-raps gefixeerd. Opmerking: het is toegestaan, indien noodzakelijk in verband met het plaatsen van de segmenten in de ring, de positie van de kabeldoos te wijzigen.
4.1.3
Waterspannings- en gronddrukmetingen
Werkwijze Direct onder de tunnellining worden, na aanleg van de tunnelbuis, waterspanningsmeters geplaatst op drie locaties en gronddrukmeters geplaatst op drie locaties. Doel is het dynamisch meten van de waterspanningen en gronddrukken direct onder de tunnellining. De opnemers worden, via een speciale voorziening, door de wand van de tunnel geïnstalleerd vanuit de tunnelbuis. Ter voorbereiding van het plaatsen van de waterspanningsmeters door de tunnelsegmenten is een instrumentatie doorvoer met packer voorzien. De doorvoer wordt voor het storten aangebracht in de wapeningsconstructie (zie bijlage D1-1 en D1-2). Het systeem is reeds toegepast bij het uitvoeren van sonderingen onder de Wijkertunnel en de tunnel de Noord. Tijdens het storten en van het segment dienen beide zijden van de doorvoer nauwkeurig te worden afgesloten. Voor de plaatsing van de segmenten in de ring wordt de doorvoer afgedicht met een packer en blindflens met pakking. Hierdoor is de waterdichtheid tijdens de tunnelbouw optimaal. Voor het plaatsen van de waterspanningsmeter wordt de blindflens verwijderd en een afsluiter met sluisconstructie geplaatst (zie bijlage D2). Voor het losmaken van de packer is een speciaal stuk gereedschap beschikbaar, die via de sluisconstructie wordt ingebracht; het gereedschap dicht via o-ringen af op de ingang van de sluisconstructie. Alvorens de afsluiter wordt geopend wordt de sluisconstructie onder waterdruk gebracht om bij het verwijderen van de packer instroom van (grond) materiaal te verhinderen. Na het verwijderen van de packer wordt op gelijke wijze een kernboor via de sluisconstructie ingebracht. De as van de kernboor wordt via een afdichting doorgevoerd in de sluisconstructie; het boorapparaat bevind zich dus in de tunnel (atmosferisch) en de kernboor in het grondpakket onder druk. Na het onder waterdruk brengen wordt door de groutschil (circa 25 cm dik) geboord en de kern verwijderd. Er dient rekening mee gehouden te worden dat plaatselijk de groutschil dikker kan zijn (aanname: maximaal circa 50 cm). Daarna wordt het meetinstrument geplaatst. Dit bestaat uit een packer met een doorvoer voor een staaf met kabel. De doorvoer bestaat uit een lager met o-ring afdichting. Aan de voorzijde van de staaf (richting de tunnelbuis uit) is de meetsensor gemonteerd. De speciale packer met staaf en meetsensor wordt via de sluisconstructie aangebracht op het einde van de sondeerdoorvoer. Vervolgens wordt de sluisconstructie verwijderd en kan, afhankelijk van het type meting de meetsensor (gronddruk of waterspanning) worden geplaatst. De precieze wijze van plaatsing voor de waterspannings- en gronddrukmeter verschillen namelijk essentieel:
13
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29 x
x
definitief
maart 1999
De waterspanningsmeter wordt los geplaatst in de grond. De opnemer met filterconstructie wordt circa 10 tot 30 cm weggedrukt in de grond. Daarna wordt de meter ontkoppeld en de staaf minimaal 5 cm teruggetrokken, waardoor trillingen van de constructie niet kunnen worden overgebracht op de opnemer. Dit gebeurt omdat het hierbij om meting van de waterspanning in de omliggende grond zonder de effecten van, door trillingen opgewekte, waterspanningen. De gronddrukcel wordt gefixeerd aan de tunnellining. De opnemer is vast gemonteerd aan de staaf en ingebed in een plat vlak. Na het vastzetten van de packer wordt de gronddrukmeter naar buiten geduwd totdat deze in contact komt met het onderliggende grondpakket en vervolgens gefixeerd. Dit gebeurt omdat het bij deze meting juist gaat om de interactie tussen de tunnelbuis en omliggende grond.
Installatie apparatuur Voor het plaatsen van de instrumenten wordt gebruik gemaakt van de volgende apparatuur: x x x
bolafsluiter en sluisconstructie conform de bijlagen D1, D2 en D3 (lengte maximaal 1,5 meter) kleine hydraulische pers (lengte maximaal 1,5 meter) hoogwerker en/of kleine kraan.
Afwerking Na de plaatsing van de instrumenten wordt de werking gecontroleerd door middel van metingen. Vervolgens wordt de doorvoer dichtgegegrout met krimpvrije mortel en een blindflens met kabeldoorvoer type PG gemonteerd. Hiermee is de afdichtende werking van het tunnelsegment hersteld. De niet gebruikte doorvoeren, waarvan er een aantal omhoog gericht zijn, worden als volgt afgewerkt. Eerst worden de blindflenzen verwijderd. Vervolgens wordt een houten dummy blindflens gemonteerd met een opening voor de groutinjectie. Na uitharding van het grout worden de dummyflenzen verwijderd en vervangen door de originele flensen met pakking. Specificaties In dit rapport wordt het instrument voor meting van de grond- en waterspanningen, inclusief wijze van plaatsing in globale termen beschreven. Het instrument als geheel is niet commercieel beschikbaar en zal dus moeten worden ontworpen en getekend. Dit valt buiten de scope van deze opdracht, wel worden hier een aantal randvoorwaarden gedefinieerd voor het ontwerp: x x x x x x
14
er dient te worden uitgegaan van de gekozen sensoren (zie paragraaf 3.1) en de beschreven werkwijze en afwerking in deze paragraaf roestvrijstalen doorvoeren en een goede afdichting na plaatsing (levensduur 100 jaar) de sensor VM-750 moet geheel vlak worden ingebouwd in een platte schijf met een diameter van minimaal 65 mm de instrumenten dienen te worden ingebouwd in de doorvoer met een inwendige diameter van 72 mm (zie bijlage D1-2) de inbouw van sensoren, kwaliteit filter en ontluchting dient zo te worden gekozen dat signalen tot een frequentie van 100 Hz ongestoord worden doorgegeven aan de sensor tijdens de plaatsing van instrumenten en boren dient de veiligheid ten alle tijden te worden gewaarborgd; afdichting en inbrengen instrumenten gebeurt via de sluisconstructie (zie bijlage D2).
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
4.1.4
definitief
februari 2006
Asdetectiesysteem en meldingssysteem
Door de Nederlandse Spoorwegen is hiervoor reeds een systeem ontwikkeld. Dit systeem kan worden gekocht bij NSTO. Het systeem werkt op de magnetische inductie veroorzaakt door de passage van een wiel van de trein. Twee van dergelijke asdetectiesystemen (één per spoorrail) worden in principe aangebracht in het hart van de meetring. Om uitvoeringstechnische redenen mag hiervan maximaal +/3 meter worden afgeweken. De gerealiseerde positie dient nauwkeurig in x, y en z coördinaat (RD en NAP) en ten opzichte van de meetring te worden ingemeten. Het optisch meldingssysteem wordt aangeraden, maar is niet verplicht. Het meldingssysteem wordt, indien toegepast, op 400 meter (+/- 0,1 meter) van het hart van de meetring aangelegd. De kabel wordt naar de tunnelwand geleid in een kabeldoosje van 100 x 100 x 50 mm (minimaal IP 65). Tijdens metingen wordt het meldingsysteem via een 400 meter lange kabel naar het opgestelde data-acquisitie systeem gebracht.
4.2
Meetinstrumenten in de ondergrond
Het plaatsen van de versnellingsopnemers wordt uitgevoerd door ze op een speciale manier weg te drukken. Hiervoor wordt eerst een GMF-casing met standaard sondeerstreng en een georiënteerde hellingconus weggedrukt tot circa 1 meter boven de pleistocene zandlaag. Daarna wordt de sondeerstreng getrokken en vervangen door een conus met drie versnellingsopnemers. Vervolgens wordt de conus met versnellingsopnemers vanuit de casing circa drie meter weggedrukt in de pleistocene zandlaag en ontkoppeld waarbij circa 2 meter sondeerstang achterblijft. Tijdens het trekken wordt de casing afgevuld met bentonietcement. Door het toepassen van deze speciale wegdruktechniek wordt: x x x
4.3
het verloop in de positie van de conus met versnellingsopnemers gemeten m.b.v. de conus met hellingmeting: de laatste 3 meter wordt niet gemeten maar verkregen door extrapolatie van de waarnemingen het verloop van de oriëntatie van de conus geminimaliseerd omdat deze in de casing juist kan worden gepositioneerd een maximale aansluiting met de grond verkregen, is de grootte van het gat minimaal en de afdichting optimaal.
Meetinstrumenten in de palen
Om risico van beschadiging van instrumenten door het heien te minimaliseren worden de instrumenten na het heien geplaatst in een buisprofiel die vooraf is aangebracht in de prefab betonpalen. Vooralsnog is uitgegaan van prefab palen 250 x 250 mm met een lengte van 30 meter die door extra voorzieningen zijn te transporteren naar de meetlocatie. Voor het storten van de palen wordt vanaf de paalkop tot 0,3 meter voor de paalpunt een stalen vierkant buisprofiel in het midden van de paal bevestigd aan de wapening. Specificatie van het buisprofiel: x x x
stalen vierkant profielbuis: 60 x 60 x 3 mm lengte 29,7 meter bij de paalpunt is de buis dichtgelast; bij de paalkop is een tijdelijke plug aangebracht oriëntatie profielbuis ten opzichte van prefab betonpaal in bovenaanzicht (niet op schaal):
15
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29 x
definitief
maart 1999
constructieve eisen: koppelingen dienen uitgevoerd te worden met moffen; de binnenzijde van het profiel moet glad blijven (maximaal verschil 0,5 mm) het profiel moet over de gehele lengte recht worden aangebracht (maximale afwijking 10 mm) het profiel moet ongeveer in het midden worden aangebracht volgens aangegeven oriëntatie (afhankelijk van de wapening is een afwijking van maximaal 50 mm toegestaan) de lasnaden van de buisprofielen dienen allen in elkaars verlengde te worden aangebracht.
Na het heien van de palen worden de pluggen in de paalkoppen verwijderd en de instrumenten geplaatst op 0,5 meter boven de paalpunt. Door tijdens de plaatsing gebruik te maken van de hoeken van het buisprofiel is de oriëntatie van de versnellingsopnemers vastgelegd. In bijlage C2 wordt getoond hoe de versnellingssensoren worden gemonteerd in een houder die precies past in de stalen profielbuis. Na montage van de sensoren en de kabel met trekontlasting wordt de houder volgegoten met epoxy. Plaatsing gebeurt met behulp van een peilstok, bestaande uit delen van circa 3 meter. De delen van de peilstok zijn voorzien rechtdraaiende schroefdraad. De bevestiging van de peilstok op de houder heeft linksdraaiende schroefdraad zodat op de juiste diepte kan worden ontkoppeld. Vervolgens wordt het stalen buisprofiel over de gehele lengte, van onderaf, geïnjecteerd met krimpvrije mortel. Dit wordt uitgevoerd door een kunststof slang tot beneden in de stalen buis te brengen. Een eis hierbij is dat ook het instrument goed door de grout wordt omhuld. De paalkoppen staan dus gedurende langere tijd boven het maaiveld. Indien noodzakelijk dient hiervoor een tijdelijke ontheffing te worden regelen. In ieder geval dient de bekabeling over de bovenste 5 meter van de paal niet te worden ingestort zodat bij het inkorten van de palen in ieder geval de metingen in de paalpunt toch kunnen worden uitgevoerd.
4.4
Meetinstrumenten bovengronds
Bovengronds worden versnellingssensoren geplaatst op de paalkoppen p1 tot en met p3 en op maaiveld bij de punten s1 tot en met s3.
4.4.1
Werkwijze paalkoppen
De versnellingssensoren worden, geplaatst in een behuizing conform bijlage C1, met schroeven en pluggen bevestigd aan de paalkoppen op circa 0,5 meter boven maaiveld. Door hergebruik van de pluggen worden de instrumenten, per meting, op precies dezelfde positie bevestigd aan de paalkop. De oriëntatie van horizontale versnellingssensoren is bij voorkeur loodrecht en evenwijdig aan de tunnelas. De precieze positie en oriëntatie van de instrumenten wordt in de meetverslagen vastgelegd.
4.4.2
Werkwijze maaiveld
Voor het plaatsen van de instrumenten aan maaiveld zijn er twee eisen: x x
16
een goed contact met de omliggende grond een soortelijk gewicht van meetinstrument zoveel mogelijk in de orde-grootte van de omliggende grond.
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
Om dit te realiseren worden de drie versnellingssensoren (2x horizontaal en 1x verticaal) per locatie los van elkaar geplaatst. De versnellingssensor wordt geplaatst in een houder die via een schroefverbinding is bevestigd aan een 300 mm lange roestvrijstalen pen (diameter 10 mm). Bij plaatsing van het instrument wordt eerst een circa 25 cm diep gat gegraven. Vervolgens wordt de pen in de grond geslagen en de houder met sensor op de pen geschroefd. Het gat wordt gevuld met zand en aangedrukt. De oriëntatie van horizontale versnellingssensoren is bij voorkeur loodrecht en evenwijdig aan de tunnelas. De precieze positie en oriëntatie van de instrumenten wordt in de meetverslagen vastgelegd. Na de metingen worden de houder met sensor verwijderd, terwijl de pen achterblijft in de ondergrond. Het schroefdraad wordt beschermd met een flinke gekleurde dop zodat de pennen in een later stadium kunnen worden kunnen worden hergebruikt. De locatie dient te worden gemarkeerd en beschermd.
4.5
Bekabeling
4.5.1
In de tunnel
De bekabeling van de sensoren worden vanaf het punt op de tunnel wand via kabelgoten naar een centraal punt geleid. Hier wordt een afsluitbare aansluitbox (minimaal IP65) met klemstroken (afmetingen 500x500x200 mm) geplaatst op de tunnelwand. Bevestiging met schroeven en pluggen. De positie van de kabelgoten en aansluitbox wordt gegeven in bijlage A3. De kabels voor de rekopnemers zullen eerst moeten worden opgelengd. Hiervoor wordt een kabelverbinding gemaakt en ingegoten. De versnellingsopnemers worden geplaatst met de juiste hoeveelheid bekabeling. Voor de keuze van de kabels wordt het volgende gespecificeerd: x x
per sensorsignaal afgeschermd PUR-mantel.
Over het onderste deel van de tunnel wordt op een bepaald moment een vloer gestort (inlay) met een waterafvoer. De bekabeling moet zo worden aangelegd dat de afvoer niet wordt gekruist. Dit gebeurt door het aanbrengen van bekisting en wapening en dit vervolgens vol te storten met beton. De sensoren en kabels dienen, indien nodig, over dit deel van de tunnel hiertegen extra mechanisch te worden beschermd door het plaatsen van stalen kappen over de sensoren en kritische delen van de bekabeling.
4.5.2
Aan maaiveld
Alle sensoren worden geleverd met de juiste kabellengte. De specificaties van de kabel zijn gelijk met de kabelspecificaties in paragraaf 4.4.1. De kabels uit de palen en ondergrond worden naar een centrale afsluitbare aansluitbox (minimaal IP66) met klemstroken (afmetingen van 500x500x200 mm) geleid. De kabels worden op 0,5 meter onder maaiveld aangelegd. Op de paalkoppen wordt over het deel dat boven de grond uitsteekt de kabels door een kabelgoot geleid. De positie van bekabeling en aansluitbox wordt gegeven in bijlage A4.
17
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
4.6
definitief
maart 1999
Plaatsingsrisico’s
Tijdens de installatie van de instrumenten is er een zeker risico dat bij uitvoering van de metingen blijkt dat het instrument niet functioneert conform specificaties. In het hele installatieproces van de instrumenten zijn de volgende controlestappen te onderscheiden: A. B. C. D.
bij levering van een sensor of instrument door de fabrikant na montage van sensoren in een instrument of houder tijdens de installatieprocedure voordat de instrumenten niet meer kunnen worden verwijderd na aansluiting op het data-acquisitiesysteem.
Ingegoten sensoren Tijdens de voorbereidingsfase (bij levering en montage van sensoren in een houder) dient een goede controle te worden uitgevoerd. Deze sensoren zijn na montage in de houder en ingieten niet meer vervangbaar. Het gaat hierbij om: rekopnemers, versnellingsopnemers op de tunnelwand en in de palen. Uit kostenoverwegingen is ervoor gekozen niet extra complete instrumenten (vaak met meerdere sensoren) in voorraad te nemen als reserve. Wel worden een aantal losse extra sensoren besteld die in de voorbereidingsfase, indien nodig, als vervanger kunnen worden gebruikt. Gemonteerde sensoren Andere sensoren zijn gemonteerd in een houder zonder ingieten. Deze zijn niet alleen in de voorbereidingsfase maar ook tijdens de installatiefase te vervangen. Het gaat hierbij om: versnellingsopnemers in de ondergrond en de grond- en waterspanningsmeters. Tijdens het installatieproces dient, voordat instrumenten niet meer kunnen worden verwijderd, een goede controle te worden uitgevoerd. Het vervangen van instrumenten tijdens het installatieproces heeft echter wel consequenties voor de planning van het installatieproces. Na installatie zijn de sensoren, zonder grote inspanningen, niet meer te vervangen. In tabel 5 wordt per type meting de extra sensoren, maatregelen bij installatie en uitval en verwachte vertraging op het installatieproces aangegeven. Type meting
Reserve
Rekken tunnel
2 stuks
Versnellingen in de tunnel/palen
1 stuks
Versnellingen in de ondergrond
1 stuks
Waterspanningen onder de tunnel
1 stuks
Gronddrukken onder de tunnel
1 stuks
Tabel 5. 18
Controles tijdens het installatie A: bij aflevering B: na ingieten C: voor storten segment A: bij aflevering B: na montage in houder C: tijdens de plaatsing A: bij aflevering B: na montage in houder C: tijdens de plaatsing A: bij aflevering B: na montage in houder C: tijdens de plaatsing A: bij aflevering B: na montage in houder C: tijdens de plaatsing
Plaatsingsrisico’s
Maatregelen bij uitval A: sensor vervangen B: instrument vervangen C: instrument vervangen A: sensor vervangen B: niet vervangbaar C: niet vervangbaar A: sensor vervangen B: sensor vervangen C: sensor vervangen A: sensor vervangen B: sensor vervangen C: sensor vervangen A: sensor vervangen B: sensor vervangen C: sensor vervangen
Vertraging installatie A: geen B: geen C: 1 à 2 uur A: geen B: geen C: geen A: geen B: geen C: 2 à 3 dagen A: geen B: geen C: 2 à 3 dagen A: geen B: geen C: 2 à 3 dagen
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
Hoofdstuk 5 Uitvoering metingen 5.1
Meetprogramma
Conform het projectplan zijn er twee typen metingen voorzien: x x
Meting 1: Gecontroleerde dynamische belasting (vibrator) Meting 2: Tijdens passage goederentrein.
De metingen met een vibrator (meting 1) worden driemaal uitgevoerd. De metingen tijdens passage van een zware goederentrein wordt éénmaal uitgevoerd. De opzet van de metingen wordt weegegeven in tabel 5. Het meetprogramma in tabel 5 is gebaseerd op het volgende: x x x x x
uit te voeren op een beperkt aantal meetdagen rekening houdend met de uit te voeren predicties praktische opzet van de metingen het in het projectplan beschreven voorstel om gelijktijdig met de passage van een trein een andere tunnelbuis ook te belasten met een gecontroleerde bron wordt niet zinvol geacht voorgesteld wordt om een extra meetsessie uit te voeren nadat de inlay in de zuidelijke tunnel is aangelegd.
De metingen worden uitgevoerd op de volgende tijdstippen in het bouwproces: 1. 2. 3. 4.
na het aanleggen van de eerste Zuidelijke tunnelbuis (de “kale” tunnelbuis). Code: p… na het aanbrengen van de inlay in de Zuidelijke tunnelbuis. Code q… na het aanleggen van de eerste en tweede tunnelbuis. Code r… na de gehele afbouw van de tunnel, direct voordat de tunnel in exploitatie gaat. Code s…
Ten behoeve van de interpretatie van de rekmetingen dient per meetsessie op 3 locaties verdeeld over de omtrek van de tunnelring de E-modulus van het beton te worden bepaald. Hiervoor wordt de methode “hamertje tik” gebruikt. De resultaten worden opgenomen in de meetverslagen (zie hoofdstuk 6).
19
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
Codering
type
Tijdstip
pa1..pa25
1
na aanleg buis Z
locatie bron t.p.v. buis Z meetring –10 m
pb1..pb25
1
na aanleg buis Z
buis Z meetring –5 m
pc1..pc25
1
na aanleg buis Z
buis Z meetring
pd1..pd25
1
na aanleg buis Z
buis Z meetring +5 m
pe1..pe25
1
na aanleg buis Z
buis Z meetring +10 m
pf1..pe25
1
na aanleg buis Z
buis Z meetring +16 m
pg1..pe25
1
na aanleg buis Z
buis Z meetring +30 m
qa1..qa25
1
Buis Z en inlay
buis Z meetring –10 m
qb1..qb25
1
Buis Z en inlay
buis Z meetring –5 m
qc1..qc25
1
Buis Z en inlay
buis Z meetring
qd1..qd25
1
Buis Z en inlay
buis Z meetring +5 m
qe1..qe25
1
Buis Z en inlay
buis Z meetring +10 m
qf1..qe25
1
Buis Z en inlay
buis Z meetring +16 m
qg1..qe25
1
Buis Z en inlay
buis Z meetring +30 m
ra1..ra25
1
na aanleg buis N+Z
buis Z meetring
rb1..rb25
1
na aanleg buis N+Z
buis Z meetring +5 m
rc1..rc25
1
na aanleg buis N+Z
buis Z meetring +10 m
rd1..rd25
1
na aanleg buis N+Z
buis Z meetring +30 m
re1..re25
1
na aanleg buis N+Z
buis N meetring
rf1..rf25
1
na aanleg buis N+Z
buis N meetring +5 m
rg1..rg25
1
na aanleg buis N+Z
buis N meetring +10 m
rh1..rh25
1
na aanleg buis N+Z
buis N meetring +30 m
sa1..sa4 sb1..sb4
2 2
na aanleg buis N+Z na aanleg buis N+Z
trein buis Z trein buis N
-
maart 1999
uitvoering metingen 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4x 10 Hz) 5 – 50 Hz (21 x 2,5 Hz) 55 – 85 Hz (4 x 10 Hz) 4 snelheden 4 snelheden
buis Z: zuidelijke tunnelbuis (eerste in aanleg) buis N: noordelijke tunnelbuis (tweede in aanleg) tenzij anders vermeld, is de bron een vibrator meetring +5 m betekent bron 5 meter in axiale richting verschoven t.o.v. de meetring positieve richting is van de dwarsverbinding af
Tabel 6. 20
Meetprogramma
Totaal Aantal 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 6 6
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
5.2
Uitvoering metingen
5.2.1
Opstelling
definitief
februari 2006
De metingen met een gecontroleerde bron worden uitgevoerd met de shaker op de in tabel 6 aangegeven locaties. Tijdens de metingen in, vooral de “kale” buis, zal er een voorziening tussen de trillingsbron en de buis moeten worden aangebracht om de trillingen goed over te brengen op de tunnellining (opvulling van de ruimte tussen shaker en tunnelwand). De shaker wordt met 4 ankerbouten M16 (lengte maximaal 100 mm in het beton) in een ruit van ca. 440 x 150 mm (eventueel tevens geballast) bevestigd aan de tunnellining. De metingen worden uitgevoerd met twee data-acquisitiesystemen die voldoen aan de gestelde eisen in paragraaf 3.3. Een van beide systemen staat opgesteld in een meetbus aan maaiveld het andere meetsysteem staat in de tunnel. Het data-acquisitiesysteem in de tunnel staat tijdens de eerste drie meetsessies in de tunnelbuis opgesteld. Bij de vierde meetsessie (passage treinen) is het dataacquisitiesysteem opgesteld in de dwarsverbinding.
5.2.2
Synchronisatie en meetprocedure
Beide data-acquisitiesystemen worden gesynchroniseerd via een 1 km lange kabel. Om een optimale synchronisatie en start van de metingen te verkrijgen dient in de volgende zaken te worden voorzien: 1. 2.
3. 4.
Beide data-acquisitiesystemen worden per meetsessie gelijk gezet op datum/tijd waardoor de datum/tijd bij de opgeslagen files ongeveer gelijk is. In geval van de vibrator als bron wordt bij aanvang van de metingen handmatig een synchronisatie signaal van +5V naar 0V opgewekt (minimaal 90 seconde 0V). De flank van het signaal dient sneller te zijn dan 0,05 ms. Het (galvanisch gescheiden) synchronisatiesignaal wordt aangeboden aan een meetkanaal van beide dataloggers. Bij gebruik van de treinen als trillingsbron worden het asdetectiesysteem gebruikt als synchronisatiesignaal. Ook dit signaal wordt aangeboden aan beide dataloggers. Voor het starten van de meting bij passage van treinen wordt een optisch waarschuwingsysteem toegepast. Bij passage van de trein wordt automatisch een signaal gegeven. Het systeem wordt opgesteld op precies 400 meter (+/- 0,1 meter) van hart van de tunnelring.
Bij metingen met een gecontroleerde bron wordt per locatie van de vibrator 25 metingen verricht over het frequentiebereik van 5 tot 85 Hz. Nadat de bron stabiel is op een bepaalde frequentie wordt via een portofoonverbinding ongeveer gelijktijdig handmatig gestart met meten met beide meetsystemen. De meetperiode bedraagt 10 s. Na ongeveer 2 seconde wordt in de tunnel handmatig het signaal gegeven voor synchronisatie van beide meetsystemen (punt 2). De metingen tijdens passages van treinen worden bij verschillende rijsnelheden uitgevoerd volgens tabel 6. De metingen worden allen met dezelfde goederentrein, met een lengte van minimaal 100 meter, in dezelfde rijrichting (van west naar oost) uitgevoerd. De meetperiode bedraagt 30 s. Omdat bij lage snelheden de passage van de trein langer duurt dan 30 s wordt dit in twee stappen uitgevoerd. Tijdens de meting wordt na de signalering van het optische waarschuwings-systeem (punt 4) hiervoor een bepaalde tijdsvertraging gehanteerd alvorens daadwerkelijk de meting handmatig wordt gestart.
21
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
In de praktijk wordt per portofoon gewaarschuwd wanneer de trein de ingang van de tunnel nadert. Na de melding van het optische waarschuwingssysteem (dit betekent trein op 400 meter voor de meetring) wordt, afhankelijk van de snelheid van de trein, 0 tot 35 seconde gewacht alvorens de meting handmatig wordt gestart. De timing gebeurt met een stopwatch. De meettrajecten zijn zo gekozen dat na afloop minimaal 50 meter van de trein het asdetectiesysteem heeft gepasseerd. Aantallen metingen, en tijdvertragingen worden gepresenteerd in tabel 7. Snelheid trein 40 km/h 11,11 m/s 60 km/h 16,67 m/s 80 km/h 22,22 m/s 100 km/h 27,78 m/s
Aantal Metingen 2
1
Meettraject [m t.o.v. meetring] -250 tot +50 -50 tot +250 -400 tot +50 -50 tot +400 -400 tot +250
Tijdvertraging [s] 13,5 31,5 0 21 0
1
-400 tot +400
0
2
Negatieve afstand t.o.v. de meetring is de richting waarvan de trein komt (westzijde).
Tabel 7.
Metingen tijdens passage treinen
Het data-acquisitie systeem en meetpersoneel staat tijdens de passages van de trein opgesteld in de dwarsverbinding. In nader overleg wordt het type trein en de bijbehorende uitvoeringsmaatregelingen (begeleiding, veiligheid etc.) vastgesteld.
5.2.3
Data-format
Alle data dienen behalve in rapportage vorm ook digitaal te worden geleverd in ascii format. Per meting wordt hier de tijd in seconde en de (berekende) engineering waarde gegeven. De filenamen van beide systemen dienen zo te zijn gekozen dat op basis van de naam duidelijk is welke twee metingen bij elkaar horen. Tevens dient uit de naam de codering van de metingen (tabel 6) terug te komen. Voorbeeld:
Aqa1: eerste meting uit serie qa met meetsysteem A (in de tunnel) Bqa1: eerste meting uit serie qa met meetsysteem B (aan maaiveld) (tabel 5: qa d.w.z. na aanleg Z-buis, bron op – 10 m).
Gaat er een meting fout, dan een extra extensie toevoegen voor de herhalingsmeting. Voorbeeld:
22
Aqa1a: herhaling eerste meting uit serie qa met meetsysteem A (in de tunnel) Bqa1a: herhaling eerste meting uit serie qa met meetsysteem B (aan maaiveld) (tabel 5: qa d.w.z. na aanleg Z-buis, bron op – 10 m).
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
Hoofdstuk 6 Rapportage Na het voltooien van het geïnstalleerde meetsysteem (planning oktober 1999) dient een instrumentatierapport in 10-voud te worden geleverd met minimaal de volgende onderdelen: x x x x x x x
verslaglegging van alle wijzigingen op de specificaties, inclusief specificatie van eventuele andere type sensoren alle relevante bijzonderheden in de uitvoering die gevolgen kunnen hebben voor de kwaliteit van het meetsysteem en uitvoering van de metingen foto’s van in de instrumenten en de wijze van aanbrengen; onder andere de wijze waarop de ingestorte rekopnemers zijn aangebracht en vastlegging van de positie van de reksensoren in de doorsnede van de segmenten tabel met de coördinaten van de sensoren, asdetectiesysteem en meetring (x,y: positie in Rijksdriehoekstelsel en z: hoogte ten opzichte van NAP) en de positieve meetrichting van de sensor tabel met per sensor de omrekeningsfactoren van primaire meetgegevens naar engineeringeenheden as-built tekeningen van het totale meetsysteem met positie sensoren, kabelgoten, aansluitboxen en doorvoeren bedradingsschema’s en aansluitschema’s van de aansluitboxen.
Na uitvoering van de metingen dient per meetsessie een meetverslag in 10-voud te worden geleverd met minimaal de volgende onderdelen: x x x x
een beschrijving van de uitgevoerde metingen, met per meting minimaal het volgende: datum/tijdstip meting, operator(s), type excitatiebron, locatie van de bron in xyz-coördinaten (RD/NAP), frequentie bronsignaal en bijzonderheden presentatie van alle meetresultaten tegen de tijd in engineeringeenheden instellingen signalconditionors aanleveren van de digitale data op CD-rom volgens afgesproken format en filebenaming (zie paragraaf 5.3.2).
23
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
Hoofdstuk 7 Inkoopplan In dit hoofdstuk worden de leveranciers van de genoemde sensoren, instrumenten en overige zaken aangegeven. Nadrukkelijk wordt erop gewezen dat zonder toestemming van de opdrachtgever niet mag worden afgeweken van de geselecteerde sensoren. De genoemde leveranciers kunnen worden beschouwd als een mogelijkheid om de genoemde zaken te betrekken, het is toegestaan hiervan af te wijken.
7.1
Instrumenten
Versnellingsinstrumenten Levering houder en samenbouw (totaal 13 stuks): kabellengte: 6 x 50 meter (palen en ondergrond) Grondmechanica Delft kabellengte: 7 x 30 meter (tunnel) De heer T. Peters Postbus 69 2600 AB Delft Tel. 015 – 2693 571 Levertijd: 9 – 13 weken Type sensor: QLC-400 Benodigd aantal: 39 Aantal reserve: 2 Totaal aantal: 41 kabellengte: 41 x 1 meter Leverancier: AE sensors De heer C.J. Edelman Postbus 0984 3301 AB Dordrecht Tel. 078 – 621 3152 Levertijd: 6 – 9 weken Rekopnemers Type: Benodigd aantal: Aantal reserve: Totaal aantal: Leverancier:
24
TML FLA-2.350-11 bevestiging TNO 21 2 23 kabellengte: 23 x 3 meter (aangegoten IP67) oplengkabel: 21 x 30 meter TNO-Bouw De heer F. Middeldorp Postbus 49 2600 AA Delft Tel. 015 – 284 2006 Levertijd: 3-4 weken
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
Waterspanningsinstrumenten Ontwerp en bouw instrument (totaal 3 stuks): Grondmechanica Delft De heer T. Peters Postbus 69 2600 AB Delft Tel. 015 – 2693 571 Levertijd: 12 – 16 weken Type sensor: XTC-190M Benodigd aantal: 3 Aantal reserve: 1 Totaal aantal: 4 Leverancier sensor:
Asdetectiesysteem Aantal: Leverancier:
Doorvoeren Aantal: Leverancier:
kabellengte: 4 x 3 meter (aangegoten IP67) oplengkabel: 3 x 30 meter
Kulite Benelux BV Levertijd: 8-12 weken
Grondspanningsinstrument Ontwerp en bouw instrument (totaal 3 stuks): Grondmechanica Delft De heer T. Peters Postbus 69 2600 AB Delft Tel. 015 – 2693 571 Levertijd: 12 – 16 weken Type sensor: VM-750 Benodigd aantal: 3 Aantal reserve: 1 Totaal aantal: 4 Leverancier sensor:
februari 2006
kabellengte: 4 x 3 meter (aangegoten IP67) oplengkabel: 3 x 30 meter
Kulite Benelux BV De heer K. Bruin Postbus 21 2260 AA Leidschendam Tel. 070 – 317 7222 Levertijd: 8-12 weken 2 NSTO De heer F. Heinen Tel. 030 – 235 3931
kabellengte: 2 x 7 meter
14 diverse werktuigbouwkundige bedrijven kunnen dit fabriceren, een voorbeeld is: Dinfa Fultonstraat 11 2691 HA ’s-Gravenzande tel. 0174 – 41 4441
25
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
7.2
definitief
maart 1999
Inhuren materiaal
Trillingsbronnen Aantal: Leverancier 1:
Leverancier 2:
1 TNO-Bouw De heer F. Middeldorp Postbus 49 2600 AA Delft Tel. 015 – 284 2006 OYO CAG De heer V. Nijhof Archimedisbaan 3439 ME Nieuwegein Tel. 030 – 605 2158
Data-acquistiesystemen en 1,4 km coax kabel Leverancier 1: TNO-Bouw De heer F. Middeldorp Postbus 49 2600 AA Delft Tel. 015 – 284 2006 Leverancier 2: Grondmechanica Delft De heer T. Peters Postbus 69 2600 AB Delft Tel. 015 – 2693 571 Leverancier 3: NSTO De heer F. Heinen Tel. 030 – 235 3931 Wegdrukken van instrumenten Leverancier 1: Grondmechanica Delft De heer T. Peters Postbus 69 2600 AB Delft Tel. 015 – 2693 571 Leverancier 2: Fugro Ingenieursbureau De heer M. Post Postbus Leidschendam Tel. 070 – 3111 333
7.3
Bekabeling en kasten
Aant. Product zie 7.1 Kabel 4 aderig afgeschermd en PUR mantel 7,6 mm div. Kabelmarkering Aant. div. div. div. 1
26
Product Gietmof Aderverbinder Rolbandveer Tang voor verbinder
Fabrikant Cellpack Cellpack 3M Cellpack
fabrikant M&N Fleximark type MZ00 AVS1 P59
Artikel 114831 184132 655995
type PUR-CY 4 x 0,75 Flexipart
Artikel 0152404
Leverancier JOBARCO
F3
Leuveco
Leverancier Elektrometaal /Technische Unie Idem Idem Idem
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
Aant. Product 12 Kabelgoot gesloten glasvezel verst. Polyester, Lengte 3 mtr. 12 Deksel div. Dekselklem Aant Product 2 Klemmenkast staal IP 66 500x500x210 8 Wandbevestigingsbeugel 40mm wandafstand 1 Mastbevestiging 2 Veiligheidscilinderslot 1 Regendak div. Wartel Pg 9 4-8 mm of Wartel Pg 7 4-8 mm div. Klemmenrail 35 mm geboord div. Aansluitklemmen div. Klemcodering div. Eindplaat div. Eindsteun Aant 7 7 div. Of
Fabrikant TEHALIT
type KB50150
TEHALIT TEHALIT
KBA80150 383.1017 L 7030 383.1002
Fabrikant Rittal
Type Compact
Rittal Rittal Rittal Hummel Hummel Phoenix Phoenix Phoenix Phoenix Phoenix fabrikant Bopla Bopla Hummel Hummel
Artikel 383.1024
Leverancier Brinkman & Germeraad Idem Idem
Artikel AE 1050
Leverancier Rittal
SZ 2503
Rittal
HSK-K 4-8 HSK-KE NS 35/7,5 UK 1,5N ZB 4 D-UK 2,5 E/NS 35 N
SZ 2584 SZ 2571 SZ 2362 1.209.0900.14 1.590.0700.14 08 01 73 3 30 05 83 7 08 05 80 7 30 01 02 2 08 00 88 6
Rittal Rittal Rittal Rittal / PM Rittal / PM Phoenix / PM Phoenix / PM Phoenix / PM Phoenix / PM Phoenix / PM
Type P 316 TS 15 HSK-K HSK-KE
Artikel 04316000 22002000 1.209.0900.14 1.590.0700.14
Leverancier PM PM Phoenix / PM Phoenix / PM
Rittal
Product Klemmenkast IP 66 160x75x56 Montagerail 15 mm Wartel Pg 9 / 4-8mm Wartel Pg 7
februari 2006
B 3524 E
BRINKMAN & GERMERAAD BV Rotterdam De heer J.J. Looij Postbus 10013 3004 AA ROTTERDAM
ELECTRO METAAL DEN HAAG BV de heer E.W. Benoist Postbus 3090 2280 GB RIJSWIJK ZH
JOBARCO BV Mevrouw C. van den Bent Postbus 183 2700 AD ZOETERMEER
LEUVECO b.v. de heer R.J. van der Linden Postbus 58 2860 AB BERGAMBACHT
RITTAL BV Postbus 246 6900 AE ZEVENAAR
PHOENIX CONTACT BV Aansluittechniek en Oversp.beveiliging de heer Kempers Postbus 246 6900 AE ZEVENAAR
27
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
Hoofdstuk 8 Planning De planning van de werkzaamheden voor de aanleg van het meetsysteem is gegeven in bijlage E1. Hierbij is uitgegaan van de planning van het bouwproces van 11 december 1998. Tevens is aangenomen dat de aanbesteding van de werkzaamheden (offerte en opdrachtverlening) in januari 1999 wordt afgerond. Opmerking: de aanleg van het asdetectiesysteem, optische waarschuwingssysteem en bekabeling wordt gelijktijdig met de installatie van sensoren in de tunnel uitgevoerd. De planning van de metingen is als volgt: x x x x
meetserie p (na aanleg buis Z): in de periode oktober - november 1999 meetserie q (na aanleg buis Z en inlay): in de periode januari - februari 2000 meetserie r (na aanleg buis N+Z): in de periode juni - juli 2000 meetserie s (na aanleg buis N+Z), met treinen: in de periode september 2000 – februari 2001.
Voorafgaand dienen tijdig de toestemmingen, eventuele huur treinen en huren van dataacquisitiesystemen te worden geregeld.
28
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
februari 2006
Hoofdstuk 9 Budgetraming Op basis van de gespecificeerde instrumenten, wijze van plaatsing en meetprogramma is een begroting opgesteld voor de totale werkzaamheden: aanleg en meetsysteem en uitvoering van het meetprogramma. Het resultaat wordt gepresenteerd in bijlage E2. Hierbij wordt onderscheid gemaakt in de volgende typen kosten: 1. 2. 3.
materiaalkosten: de inkoop van alle instrumenten, bekabeling en overige materialen inhuurkosten: het inhuren van andere bedrijven of huren van materieel. Voorbeelden zijn: het inhuren van een hoogwerker en heistelling en het huren van een trillingsbron personeelsuren: alle uren die gemaakt worden voor het monteren van sensoren, plaatsen van instrumenten, bekabeling, uitvoering van metingen, dataverwerking, projectmanagement en rapportage.
Bij het begroten is ervan uitgegaan dat het gebruiken van de meetlocatie, de kosten van de tunnelsegmenten, het gebruiken van de tunnelbuis en toegang tot het bouwterrein geen kosten met zich meebrengt. In de begroting zijn in verband met de lange leveringstermijn de volgende reserveonderdelen opgenomen: x x x x
2 versnellingssensoren 2 rekopnemers 1 grondspanningssensor 1 waterspanningssensor.
In het K300 deelprojectplan Dynamisch gedrag d.d. 24 april 1998 is voor de instrumentatie en metingen een bedrag van NLG 550.000,-- gereserveerd. De huidige begroting bedraagt NLG 603.500,--.
29
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
definitief
maart 1999
Hoofdstuk 10 Literatuur
1. Specificatie van de instrumentatie ten behoeve van de meetringen Tweede Heinenoordtunnel, R.Both e.a., K-100-W-025, mei 1996 2. Onderzoek Trillingsuitbreiding Boortunnel, Proefpalenveld Tweede Heinenoordtunnel, A.J.M. Peters, CO-375360/17, mei 1997
30
COB: K300-W-002 GD: CO-385940/29
©2006 Grondmechanica Delft
definitief
maart 1999
1
BIJLAGEN
Bijlage:
1
