Slimme sleufloze technieken voor ondergrondse infrastructuur

Afgesloten wegen, verkeersproblemen, verstoring van het straatbeeld en flinke kosten door het verplaatsen van grote hoeveelheden grond zijn veelvoorkomende problemen bij het aanleggen van ondergrondse leidingen met traditionele methoden. Daarom worden steeds vaker sleufloze technieken toegepast om ondergrondse leidingen en kabels te installeren met minimale verstoringen aan het oppervlak. Deze technieken bieden een slimme oplossing voor de problemen, maar vereisen een hoge mate van precisie, aangezien kleine afwijkingen grote gevolgen kunnen hebben voor de stabiliteit van ondergrondse structuren. Iv past een specifieke aanpak toe om deze precisie te waarborgen.

De kracht van de gesloten front techniek 

Een populaire methode is Pipe Jacking, ook wel doorpersing genoemd. Bij deze techniek worden leidingen ondergronds aangelegd zonder een grote sleuf te graven. Een specifiek type van Pipe Jacking is de gesloten front boring, ofwel GFT (Gesloten Front Techniek). Deze techniek maakt gebruik van een boorschild met een draaiend boorrad aan de voorkant dat de grond afgraaft om een tunnel te creëren. Het boorschild ondersteunt de tunnelwand terwijl het boorrad de grond ontgraaft. Direct achter het boorschild worden de leidingen, ook wel boorbuizen genoemd, geplaatst. Het proces begint in een persput, waar het boorschild met hydraulische vijzels wordt weggedrukt. De persvijzels drukken tegen een steunfront aan de achterkant van de persput. Zodra het boorschild is verplaatst, worden de vijzels ingetrokken en wordt een boorbuis aan het boorschild gekoppeld. Deze combinatie wordt dan verder weggedrukt door de grond. Door telkens nieuwe boorbuizen toe te voegen, kunnen lange afstanden worden overbrugd. Tijdens het boren kunnen zowel horizontale als verticale bochten worden gemaakt. Deze boormethode maakt het mogelijk om door verschillende bodemtypes te boren, van zand en klei tot harde rotsen en biedt een efficiënte manier om leidingen te installeren zonder veel overlast voor het oppervlak. 

Toepassen van sleufloze technieken 

Sleufloze technieken worden gebruikt voor allerlei toepassingen, zoals het aanleggen van rioleringssystemen en kabel- en leidingtunnels in stedelijk gebied. Ook biedt de techniek een ideale oplossing voor het ondergronds kruisen van snelwegen, spoorwegen en rivieren. Een recente toepassing is het aanleggen van een buffer voor het ondergronds opvangen van regenwater. Met vaker voorkomende extreme weersomstandigheden door klimaatverandering zijn gestuurde boringen steeds belangrijker geworden. In stedelijke gebieden waar veel oppervlakken verhard zijn, kan regenwater moeilijk worden opgenomen door de bodem. Dit leidt vaak tot overstromingen. Om dit probleem aan te pakken worden op veel plaatsen ondergrondse wateropvangsystemen gebruikt, zoals stormbassins.  

Continue plaatsbepaling voor tunnelboormachines 

Zelfs kleine afwijkingen in bodembewegingen kunnen grote problemen veroorzaken, zoals bodemverzakkingen. Hier biedt Iv’s CoMeT-systeem toegevoegde waarde. CoMeT (Continuous Measuring Technology), is een zelfontwikkeld meetsysteem voor continue en automatische plaatsbepaling. Dit systeem maakt gebruik van bestaande Geomos-monitoringssoftware om de meetinstrumenten aan te sturen, aangevuld met eigen software om datagedreven verwerking uit te voeren.  

Hoe werkt het? 

In de terminologie van de landmeetkunde lijkt het eenvoudig: een absolute controle van de positie van de tunnelboormachine wordt uitgevoerd met een polygoonmeting door de reeds geboorde tunnel, beginnend bij bekende referentiepunten in de startschacht. Door deze polygoonmeting elke minuut uit te voeren, krijg je een continue absolute plaatsbepaling.  

In de praktijk wordt dit gerealiseerd met in serie geplaatste tachymeters die op een vaste frequentie de polygoonmeting uitvoeren. Aangezien de tunnelbuizen continu in beweging zijn tijdens het boren, zijn alle tachymeters voorzien van automatische stelschroevenblokken om ervoor te zorgen dat de meetinstrumenten altijd waterpas blijven. CoMeT verwerkt continu de gegevens van de polygoonmeting en berekent de afwijking van de tunnelboormachine ten opzichte van het vooraf geplande theoretische boortracé van de doorpersing. Naast de horizontale en verticale afwijking van de tunnelboormachine, zijn ook andere belangrijke gegevens zichtbaar.

Effectieve monitoring en risicobeheersing 

Het positioneren van TBM’s kan behoorlijk uitdagend zijn. Vooral in stedelijke gebieden of bij het kruisen van belangrijke infrastructuren. Dit brengt risico’s met zich mee, zoals zettingen van bovenliggende structuren. Soms vereist de opdrachtgever dan ook dat zettingsmetingen worden uitgevoerd. Dit was ook het geval bij het project Strandboulevarden in Kopenhagen. Om de zettingen in de ondergrond zodanig te beperken dat er geen schade aan de omliggende gebouwen kon ontstaan, heeft Iv een monitoringscampagne uitgewerkt. 

Om alle mogelijke schadelijke gevolgen van het tunnelproject in kaart te brengen, heeft Iv een uitgebreid scala aan monitoringsmiddelen ingezet. Dit gebeurde zowel tijdens de bouw van de vertrek- en ontvangstschachten als tijdens het boren van de tunnels. De ingezette middelen omvatten geluids- en trillingsmetingen rondom de bouwputten, continue inclinometers in de wanden van de bouwputten, continue zettingsmetingen over het gehele gebied van de zettingstrog boven de boortunnels, continue deformatiemetingen van gevels en omliggende gebouwen en continue peilbuismetingen voor de bewaking van de grondwaterstand.

Tijdens het uitvoeren van de doorpersingen was het cruciaal om alle boorparameters tijdig te kunnen bijsturen. Dit omvatte parameters zoals watertoevoer, bentoniettoevoer, druk en draaaisnelheid van het boorfront en persdruk vanuit de startschacht. Om het nauwkeurig af te stellen en zettingen te voorkomen, waren de monitoringsresultaten permanent beschikbaar in de stuurkeet van de TBM via het online-platform Vision42. Speciaal voor dit project werd hierin de tool ontwikkeld om de positie van de TBM realtime zichtbaar te hebben op de kaart met de monitoringspunten.  

Het toepassen van sleufloze technieken biedt dus veel voordelen, maar er komen veel meet- en monitoringsaspecten bij kijken. Zowel vooraf als tijdens werkzaamheden. Om dit goed en veilig te laten verlopen, zijn bovengenoemde aspecten onmisbaar.