artikel

Geen ‘kedeng-kedeng’ meer bij duikers onder spoor

bouwbreed

Geen ‘kedeng-kedeng’ meer bij duikers onder spoor

Stootplaten bij overgangsconstructies in spoorbanen blijken minder stijf dan gedacht. Delft Cluster zoekt voor ProRail naar nieuwe oplossingen om zettingsverschillen te overbruggen.

Wat er precies aan de hand is, weet hij nog niet. Er lijkt sprake te zijn van
een hefboomwerking, waardoor zakkingen aan de ene kant van een kunstwerk zich
via de spoorstaven vertalen naar verplaatsingen aan de andere kant. Maar ir.
Paul Hölscher van kennisinstituut Deltares vindt het te vroeg om nu al met
pasklare oplossingen te komen hoe overgangsconstructies anders moeten. Daarvoor
is de dynamica te complex en wil hij de verzamelde data eerst nader analyseren.
Sinds een jaar houdt Hölscher samen met een internationaal team van onderzoekers
een tracé van 300 meter spoor in de gaten rond station Gouda Goverwelle. Het is
een mooie onderzoekslocatie met een klein duikertje en een wissel erin. Alle
problemen die zich voordoen bij het onderhoud van spoor op zettingsgevoelige
ondergronden komen samen in dat baanvak. Het duikertje is gefundeerd op palen en
uitgerust met betonnen stootplaten aan weerszijden. Die moeten
zettingsverschillen met de aardebaan overbruggen. De wissel is een zogenaamde
hogesnelheidswissel en kan dus worden bereden door treinen met een snelheid van
140 kilometer per uur. De ligging van de spoorstaven luistert daardoor extra
nauw.

Sonderingen

Hölscher en zijn collega’s houden nauwkeurig de verplaatsingen bij, zowel
verticaal als horizontaal, van spoorstaven, dwarsliggers en
aardebaanconstructie. Ook waterspanningsmeters zijn aangebracht. Vooraf is de
bodemopbouw goed in kaart gebracht met extra seismische sonderingen en
grondradar. Tijdens de onderzoeksperiode zakte het spoor gemiddeld 1 millimeter
per maand, oftewel bijna 1,5 centimeter in een jaar tijd. Omdat de op palen
gefundeerde duiker niet zakte, ontstond dus een ongewenste hobbel in het
treintracé. Niet voor niets moet het spoor volgens Hölscher intensief
onderhouden worden. Tijdens het afgelopen jaar kwam de licht/stopmachine
tweemaal langs. Die machine trekt het spoor omhoog en brengt nieuwe ballast
onder de dwarsliggers aan. De zetting van spoor en ondergrond vlak naast de
duiker moet door de aanwezige stootplaat worden uitgedempt. De ooit horizontaal
neergelegde betonnen plaat, die aan één kant afsteunt op een nok op de duiker,
is bij het andere uiteinde in de loop der jaren 40 centimeter gezakt. Daardoor
is hij waarschijnlijk minder effectief. Want de nu gemeten stijfheid loopt niet
meer lineair op langs de plaat. Hölscher: “Eigenlijk doet de stootplaat niet
meer zoveel. ” Het liefst zou hij nog een gaatje boren om onder de stootplaat te
kijken. Als onderzoeker wil Hölscher weten of er een holle ruimte onder zit.
Misschien is de grond met het regenwater weggespoeld. Het onderzoeksbudget voor
2009 is echter al helemaal opgesnoept zodat er even pas op de plaats wordt
gemaakt. Hölscher vindt het in elk geval nog veel te vroeg om maar te adviseren
de stootplaat in het vervolg weg te laten. Misschien kan de werking worden
verbeterd door voor de aanleg de bodem te stabiliseren door er wat cement door
te mengen. Toepassing van smartsoils zou ook een oplossing kunnen zijn.
Bacteriën die worden gevoed vanuit een speciale bron, kitten dan de grond aan
elkaar. De volgende stap in het onderzoek is het opstellen van een goed numeriek
model. Er is bewust niet andersom gewerkt en Hölscher is daar blij om, want bij
de veldproeven zag hij dingen waar hij vooraf nooit aan had gedacht. Zoals
bijvoorbeeld de eerder genoemde hefboomwerking. Begin volgend jaar hoopt de
Deltares-onderzoeker een model klaar te hebben. Dan beschikt ProRail over nieuwe
normen waaraan ontwerpen van aannemers kunnen worden getoetst. Voor de
hogesnelheidswissel is nog veel meer onderzoek nodig. Wat daar precies gebeurt,
weten Hölscher en de internationale experts waarmee hij samenwerkt, nog niet.
Dat is helemaal complex. Maar dat er de komende jaren het nodige gaat veranderen
in details rond het spoor, staat volgens de Deltares-onderzoeker buiten kijf.

Stootplaat niet stijf

De indrukking van het spoor als er een trein passeert, heeft Deltares gemeten
op drie punten: boven de duiker (punt G1), boven de stootplaat (punt G3) en
boven de vrije baan buiten de invloed van de overgangszone (punt G7). Boven de
duiker, die op palen is gefundeerd, is de indrukking de helft van die op de
vrije baan. Boven de stootplaat registreerde de apparatuur van Deltares echter
een acht keer grotere indrukking. Dat betekent dat de stijfheid van de
overgangszone erg laag is. Verder is boven de stootplaat een scherpe piek
zichtbaar. Deze wordt veroorzaakt door de hefboomwerking van het spoor over de
duiker in combinatie met de optredende blinde vering in de overgangszones: als
de draaistellen net de duiker zijn gepasseerd, wordt het spoor voor de duiker
opgetild door de hefboomwerking over de duiker. Hierdoor ontstaan extra
dynamische belastingklappen op het spoor en de ballast.

Spoorligging rondom de duiker

De ligging van beide spoorstaven van het spoor is elke maand opgemeten. De
figuur geeft de ligging van de spoorstaaf weer voor verschillende tijdstippen.
In het midden is de hobbel van de duiker duidelijk zichtbaar. Begin oktober is
er onderhoud uitgevoerd. In de eerste twee maanden is de zakking relatief groot.
Dit ontstaat door het zetten van de ballast. Omdat dit ook op de duiker
optreedt, vormt het geen groot probleem. Na deze twee maanden gaan de
ondergrondzettingen overheersen. Deze zijn aan het uiteinde van de grafiek
zichtbaar, en zijn in de orde van 1 millimeter per maand. Op de duiker treedt
deze zakking niet op, waardoor het spoor als een hefboom gaat functioneren met
de duiker als scharnier. Door de dynamische belasting zakt de ballast in de
overgangszone harder dan in de vrije baan en ontstaat de blinde vering.
Daarnaast zakt de rechterrail extra door de combinatie van de spoorboog (na de
wissel!) en de verminderde ondersteuning, doordat de rechterrail op de rand van
het baanlichaam ligt.

Reageer op dit artikel

Gerelateerde tags

Lees voordat u gaat reageren de spelregels