auteur ing. Theo Reijnen SAAoneVrije voorbouwin de praktijkOnderdeel van de weguitbreiding Schiphol-Amsterdam-Almere (SAA) is de brug over hetAmsterdam-Rijnkanaal bij Diemen (ARK-brug).Na een uitvoerige beschouwing van verscheidenealternatieven, is gekozen deze brug uit te voerenmet de vrijevoorbouwmethode. Het halen vande gewenste weekcyclus bleek geen sinecure.De nieuwe brug overspant hetAmsterdam-Rijnkanaal iets tenzuiden van de bestaande Muiderbrug(fig. 2). De nieuwe brug is onderdeelvan de aangepaste verbinding van deA9 naar de A1. Deze aanpassing wasnoodzakelijk vanwege de verbredingvan de A1 en de aanleg van een wissel-baan. De brug bestaat uit twee aan-bruggen en een hoofdoverspanning.In feite bestaat de brug uit drie naastelkaar gelegen delen: de zuidelijke brugvan 17 m breed, de middelste brug van11 m breed en de noordelijke brug van21 m breed (fig. 3). In totaal komen ernegen rijstroken: vier stroken voor hetverkeer van de A1 naar de A9 (in weste-lijke richting), drie stroken voor het ver-keer van de A9 naar de A1 (in oostelijkerichting) en een tweestrookswisselbaan(fig. 4).AmbitiedocumentHet project wordt uitgevoerd doorhet consortium SAAone op basis vaneen DBFM (Design, Build, Financeand Maintain). In het ambitiedocumentvan de opdrachtgever stond een aantalbelangrijke eisen. Zo mocht de nieuwebrug de ruimtelijke concurrentie nietaangaan met de huidige Muiderbrug enmoest de brug de ruimtelijke context inzijn waarde laten. Dit betekende ondermeer dat een opbouw boven de brug,zoals bij de naastgelegen Muiderbrug(een tuibrug), niet tot de mogelijkhedenbehoorde. Wel moest de nieuwe brugeen duidelijk familielid worden van deMuiderbrug. Hierdoor werd de vlakkedetaillering van de fietsbrug naast deMuiderbrug overgenomen.Keuze voor brugtypetenderfaseDeze eisen, gekoppeld aan de vereisterijbaanindeling, leverde een aantalmogelijk oplossingen (fig. 5):? kokerbrug staal;? kokerbrug staal en composiet;? kokerbrug beton (met hoofd-overspanning in vrije voorbouw);? brug met aanbruggen prefab beton,hoofdoverspanning staal;? brug met aanbruggen in situ beton,hoofdoverspanning staal;? brug met aanbruggen in situ beton,hoofdoverspanning staal en betonnendek.Voor het maken van de uiteindelijkekeuze is in de tenderfase een trade-off-matrix gemaakt. Hierbij is ook de termijnbeschouwd waarin de bouwcombinatieverantwoordelijk is voor het onderhoudvan de bruggen. Conclusie van dezematrix was dat de voorkeur uitging naardrie betonnen kokerbruggen. Hiervanzijn de twee buitenste tweecellig en is demiddelste eencellig (fig. 3). Deze beton-nen kokerbruggen voldoen functioneel,passen binnen het ambitiedocument enzijn het meest economisch.In de tenderfase is gekozen voor eenVrije voorbouwVrije voorbouwVrije voorbouw blijkt beste bouwmethodevoor brug over Amsterdam-Rijnkanaal14 VAKBLAD I 4 2015uitvoering met aanbruggen gebouwdop een ondersteuningsconstructie ende hoofdoverspanningen uitgevoerd invrije voorbouw. De bouw werd daarbijgerealiseerd door op het einde van deaanbruggen de voorbouwwagens op tebouwen en vanuit daar het gedeelteboven water te realiseren.In deze fase werd uitgegaan van eenlengte van de hoofdoverspanning van142 m en van beide zijoverspanningenvan 45 m. Het ontwerp ging uit van eenconstructiehoogte bij de pijlers en overde gehele lengte van de aanbruggenvan 6 m. De hoogte in het midden vande hoofdoverspanning bedroeg 2,75 m.Keuze voor brugtype nagunningNa de gunning in december 2012 isde keuze voor het type brug opnieuwProjectgegevensproject Brug over het Amsterdam-Rijnkanaalopdrachtnemer SAAone, bestaande uit VolkerWessels, Boskalis, HOCHTIEF en DIFleverancier bekisting DOKAleverancier voorspanning DSIleverancier betonmortel CBDB v.o.f., Cementbouw / Dykerhoff Basalleverancier betonpompen Nijwaleverancier wapeningsstaal Wapeningsstaal 3DBN v.o.f., vlechter Van Noordenne1De nieuwe brugover het Amsterdam-Rijnkanaal in aanbouwfoto: Theo Reijnen,SAAone2De ARK-brug (K39)wordt iets ten zuidenvan de bestaandeMuiderbrug gebouwd15VAKBLAD I 4 2015beschouwd. De betonnen kokerbrugstond daarbij niet ter discussie, wel dewijze van uitvoering. De architect wildede parabolische vorm van de hoofd-overspanning terugzien boven hetland. Dat wil zeggen dat ook de aan-bruggen moesten verlopen in hoogte.Verder bleek dat ter plaatse van delandhoofden aan beide zijden eengrondverbetering moest worden uitge-voerd tot circa NAP -8 m. De damwandlangs het kanaal en achterliggende dijkaan de westzijde van het kanaal zijneen primaire waterkering en aan deoostzijde van het kanaal liggen tweehoofdleidingen voor stadsverwarming.Bij de voorziene uitvoering met aan-bruggen van 45 m kwamen zowel dezewaterkering als de warmwaterleidingenin het gedrang. Door de aanbruggenlanger te maken, werden deze proble-men/risico's vermeden.Door de keuze voor het uitbouwen vanafde aanbruggen, moesten de landhoof-den vroegtijdig gereed zijn. Immers,landhoofden en pijlers moeten gereedzijn voordat de aanbruggen kunnenworden gerealiseerd. Dit was niet wense-lijk. Vanwege de verwachte zettingen dievolgden uit de zandophogingen van 12tot 14 m ter plaatse van de landhoofden,bepaalde de bouw van de landhoofdende startdatum voor het uitbouwge-deelte. De brug kwam daardoor in hetkritieke pad van de projectplanning.In de voorbereidingsfase, begin 2013,is een aantal alternatieven bekeken.Voor het oplossen van de raakvlakkenmet de leidingen en de waterkeringwas het afdoende de aanbruggen teverlengen van 45 naar circa 60 m. Hetprobleem van de planning bleef daar-mee echter bestaan. Om dit op telossen, is ook de variant met eensymmetrische uitbouw vanaf de pijlersbeschouwd. Na de eerste globale tech-nische uitwerking is er een vergelijkgemaakt tussen ? de hoeveelhedenbeton, staal, voorspanstaal en kostenvan ? de variant uit de tenderfase en denieuwe variant. Het verschil in hoeveel-heden ?n kosten bleek gering. Maar indeze variant was het wel mogelijk deaanbruggen in hoogte te laten verlo-pen. Ook konden de landhoofden een-voudiger worden en was de start vannoordelijke brug middelste brug zuidelijke brugMH9R MH9LMW9A20 90015 11473571887511 250 17 60012 30914 150 735+9,350+2,6003039 3009775 775 785213825045.0?45.0? 45.0?325014 39680638663250VAR.6500+9,900+2,600NAP+0,10059003003005405260700630472315min.100700421590030030065005225575MH9Roplegblokaspoeras730025001001950 1950450 450VAR.1575 1575 157545065611412 096450 45012 1005375 537515752225 22253186 2862+9,8006048162315MW9A720057244431554070067502500100300300590052606500MH9L2500min.100min.10019501250515060501950450 45014 4004502675 26756525system axissystem axissystem axis65251900 19003000oplegblokaspoeras3000oplegblokaspoeras3000oplegblokaspoeras3000oplegblokaspoeras3000oplegblokaspoeras3000oplegblokaspoeras3000oplegblokaspoeras3000+0,100?0,0004142 6300 6300 9018 4250 9548 5150 5150 414254 0004Impressie van de driebruggen3Dwarsdoorsnedebruggen5Onderzochte mogelijkheden in tenderfase16 VAKBLAD I 4 2015de uitbouw onafhankelijk van de bouwvan de landhoofden. Deze landhoof-den en aanzetstukken hoefden pasgereed te zijn voor het maken van deaansluiting met het uitgebouwde deel.Hierdoor kreeg de bouw van de brugeen zeer veilige marge ten opzichte vande totale projectplanning.In maart 2013 is de definitieve keuzegemaakt de bruggen geheel volgens devrije-uitbouwmethode uit te voeren. Dehoofdoverspanning bleef 142 m, dezijoverspanningen werden 71 m (fig. 6).De constructiehoogte bij de pijlers werdverhoogd tot 6,25 m. Deze hoogte isdusdanig gekozen dat de bovenzijdevan de brug past binnen de maximalehoogte conform het Trac?besluit endat voor de onderzijde ook tijdens debouwfase onder de uitbouwwagensde minimaal vereiste doorvaarthoogtevan 9,30 m bleef gewaarborgd. Deconstructiehoogte in het midden vande hoofdoverspanning en bij de land-hoofden werd 2,75 m.Na de eerste globale berekeningen isvervolgens de betonsterkteklasse vast-gesteld op C70/85. Door de keuze voorhogesterktebeton kon het aandeeleigen gewicht worden gereduceerd.21 3 4+2,600+2,600maaiveld maaiveldprofiel van vrije ruimte vaarwegAmsterdam-Rijnkanaalkanaal peil -0,400?0,000 ?0,000bodem peil -6.400930071,000 (in as richting MW9A) 142,000 (in as richting MW9A) 71,000 (in as richting MW9A)fietspad fietspad2:32:3 1:22:3ecopassage 4westzijdeecopassage 5oostzijde 2:32:320 90032503250142 0002 36250 62503500233 5007 x 4000 = 28 000 7 x 4000 = 28 0007 x 5000 = 35 000 7 x 5000 = 35 0001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1Omdat het eigen gewicht bij voor-bouwbruggen altijd een aanzienlijk deeluitmaakt van de totale belasting, heeftdeze gewichtsreductie grote voordelen.Aansluitend is het definitieve ontwerpinclusief wapening en voorspanninggestart.Uitwerking vrijevoorbouw-methodeDirect na de bepaling van de hoofd-maatvoering is vrij snel de definitievelengteverdeling van de brug vastge-steld. Op de pijlers aan weerszijden vanhet kanaal werd een hamerstuk gereali-seerd van 12,5 m lang, gebaseerd opde minimaal benodigde lengte voorhet plaatsen van twee uitbouwwagens(fig. 7). Aan dit hamerstuk werden ver-volgens in beide richtingen (symme-trisch) zeven moten met een lengte van4 m gebouwd en daarna zeven motenvan 5 m (fig. 8). Vanuit elk hamerstukwerd dus in beide richtingen 63 m8Indeling moten6Langsaanzicht brug7Doorsnede hamerstuk17VAKBLAD I 4 2015uitgebouwd. Met een sluitstuk in hetmidden van de hoofdoverspanning van3,5 m kon de brug worden gesloten.Bij de landhoofden sloten de uitbouw-delen aan op een aanzetstuk.De keuze voor de evenwichtsconstructietijdens de uitbouw was complex. Uithet trac? volgde een niet-haakse krui-sing van de brug met de pijlers. Hier-door was het niet mogelijk aan beidekanten van de pijler hulpkolommenop de pijlervoet te plaatsen. Zeker aande westkant was er gewoon te weinigruimte aan de kanaalzijde. De hulp-constructies zouden veel te dicht opde pijlers komen te staan, waardoorde mogelijkheden voor het opnemenvan krachten te klein werden. Hierdoorbleef er maar ??n mogelijkheid over: deevenwichtsconstructie enkelzijdig aande landzijde plaatsen en uitvoeren alstrek-drukconstructie (fig. 9). Omdat demogelijke trekkrachten na vijf uitbouw-moten te groot zouden worden, is ereen tweede hulpsteunpunt gemaaktonder de vierde moot aan de landzijde.Zodra de uitbouwwagens van moot 4naar moot 5 gingen, is de evenwichts-constructie onder steunpunt 4 geplaatst.De extra ondersteuning onder hethamerstuk kon op dat moment komente vervallen.UitbouwagensBij het maken van de planning voorde bouw van de brug is de keuze voorhet aantal uitbouwwagens uitgebreidbeschouwd. Met twee wagens was deplanning niet realiseerbaar. De keuzeGlobale planning? in 2014 realisatie onderbouw pijlers, hulpsteunpunten eneerste drie hamerstukken;? vanaf 4e kwartaal 2014 start uitbouw;? in 2015 realisatie overige hamerstukken, tot eind november2015 uitbouw;? vanaf 4e kwartaal 2015 start afbouw;? 1e kwartaal 2016 restant afbouw, einde 1e kwartaal werkgereed.10Er is gewerkt met zesuitbouwwagensfoto: Theo Reijnen,SAAone9Trek-drukconstructie naasthamerstuk; eerst onderhet hamerstuk, vervolgensonder moot 318 VAKBLAD I 4 2015ging daarom over de inzet van vierof zes wagens. Het bouwen met vierwagens zou in de cyclus zorgen voormeer regelmaat, het bouwen met zeswagens had duidelijk voordelen voorde totaalplanning. Met beide optiesnog open, zijn bij de verschillendeleveranciers de aanvragen voor deinzet van de wagens gedaan. Deopdracht ging uiteindelijk naar Doka,waarbij is gekozen voor de uitvoeringmet zes wagens (foto 10). Voor dezekeuze gold een aantal redenen.De wagens van Doka kennen een verdoorgevoerde modulaire opbouw(fig. 11 en foto 1). Dit leidt tot eengewichtsbesparing (110 ton in plaatsvan 140 ton). In de berekening voorde bouwfase hoefde dus ook metminder gewicht te worden gerekend.Verder waren deze wagens door hunopbouw eenvoudiger aan te passenbij omzetting naar een andere brug.Met de keuze van zes wagens ont-stond bovendien meer `rust' in detotaalplanning. Het halen van eencyclus van zes moten per week legdewel meer druk op de planning, maardit nadeel woog niet op tegen hetvoordeel.Bij de planning is de keuze gemaakt dezuidelijke brug zo snel mogelijk gereedte maken en deze te gebruiken voor deaanvoer van materiaal voor de middel-ste en noordelijke brug. De uitbouwis daarom verdeeld in twee fasen.Daarmee zag de inzet van de wagenser als volgt uit (fig. 12):? Fase 1: uitbouw noordelijke brugvanaf pijler oostzijde (2 wagens);uitbouw zuidelijke brug vanaf pijleroostzijde en westzijde (4 wagens);? Fase 2: uitbouw noordelijke brugvanaf pijler westzijde (2 wagens);uitbouw middelste brug vanaf pijleroostzijde en westzijde (4 wagens).De werking van de uitbouwwagensstaat uitgebreid beschreven in het artikel`Vrijevoorbouwmethode belicht' eldersin dit nummer.1e fase2e fase12Faseringbruggen11Aanzicht en doorsnedeuitbouwwagen19VAKBLAD I 4 2015UitbouwcyclusIn het verleden was de planning vooreen uitbouwbrug altijd gebaseerd opeen weekcyclus. Voor de ARK-brug isook geprobeerd deze cyclus te realise-ren. In de praktijk bleek dit echterlastiger dan gedacht. Zoals met elkevoorbouwbrug was er sprake van eenaanloopperiode. Daarna was vooral devoortgang van de vlechter bepalend, temeer omdat er heel veel wapening inde brug zat en de vorm van de wape-ning lastiger was dan anders: de lassenvan de wapening verspringen meer ende verankeringen in de wanden zijn las-tiger uit te voeren. Bij het uitbouwen ishet helaas niet een kwestie van hetinzetten van extra vlechters. Hier is sim-pelweg de ruimte niet voor. Men staatelkaar dan in de weg en het werkt daneerder vertragend.Na de aanloopperiode zag de principe-planning er als volgt uit:? 1e dag: ontkisten spankoppen;spannen dwarsvoorspanning/langs-voorspanning; verder ontkisten;verschuiven railbalken; verrijdenwagens; 1e wagen vooruit verplaat-sen en afstellen; kop schottenplaatsen;? 2e dag: start vlechtwerk 1e wagen;2e wagen vooruit verplaatsen enafstellen; kopschotten plaatsen; bij1e wagen binnenbekisting naarbuiten brengen;? 3e dag: start vlechtwerk 2e wagen;bij 1e wagen start vlechtwerk dek;aanbrengen voorspanankers en-omhullingsbuizen; aan het eindevan de dag binnenbekisting 2ewagen naar buiten brengen;? 4e dag: start vlechtwerk dek 2ewagen; aanbrengen voorspanankersen -omhullingsbuizen; vlechtenbovennet dek 1e en 2e wagen;schoonmaken 1e wagen;? 5e dag schoonmaken 2e wagen;nalopen alle verankeringen van voor-bouwwagens, stortgereed maken;storten en afwerken beton; nabehan-delen en afdekken met isolatiedekens.Deze planning lijkt zo op het eerstegezicht realiseerbaar. Maar het gaat omheel grote hoeveelheden: bij de eerstegrote moten is in drie dagen tijd 22 tonwapening per moot verwerkt! Afhanke-lijk van bijvoorbeeld extra spannokken,hoeveelheid wapening en weersomstan-digheden was op sommige momentenaanpassing van deze planning nodig enmoest er op zaterdag en een enkele keerzelfs op zondag worden gewerkt. Zokonden bij windkracht 5-6 de toren-kranen niet meer draaien en stagneerdede aanvoer van materiaal. Vanwege desteeds wijzigende doorsnede, wijzigende werkomstandigheden ook voortdu-rend en daarmee ontstond ook druk opde planning. Omdat de 1e moot 6,25 mhoog is, moesten voor alle wandenvlechtsteigers worden gebouwd enweer afgebroken. Vanaf moot 10 wordtde hoogte steeds krapper en was hetonder de bekisting van het dek eenbeetje `kruip door, sluip door'. Verdergold dat waar spannokken komen voorde continu?teitsvoorspanning, de bin-nenbekistingen voor de wanden moes-ten worden ingekort. Een moot verderwerden ze weer verlengd.Hoe ging het in de praktijk?Al met al zijn er behoorlijk veel zakendie de cyclus kunnen verstoren. Tijdensde 1e fase was het dan ook moeilijk omin de weekcyclus te komen. Het verliesin tijd is gecompenseerd door waarnodig op zaterdag en een enkele zon-dag te werken. Ook kon door een zorg-vuldige nabehandeling van het betonna het storten, de tijd tussen voltooienbetonstort en aanbrengen voorspan-ning worden ingekort. Hierdoor kon-den moten die op donderdagmorgenwaren gestort, een kleine 24 uur later alworden voorgespannen.Uiteindelijk leidden deze maatregelentot een tevredenstellende realisatie. Deonderbouw, pijlers en hamerstukkenzijn in 2014 min of meer conform plan-ning gerealiseerd. Eind oktober isbegonnen met het maken van de bekis-tingsschotten voor de voorbouwwa-gens. Eind november is gestart met demontage van de wagens op het hamer-stuk zuidoost, direct gevolgd door dieop noordoost en zuidwest. De wagenszijn allemaal met grote elementenopgebouwd, waarbij bijvoorbeeld de13Aanbrengen vancontinu?teitsvoor-spanning in de koker20 VAKBLAD I 4 2015MaatvoeringBij het ontwerp van een uitbouwbrug zijn de bepa-ling van de definitieve hoogtelijn en het proces omdeze lijn te bereiken uitermate belangrijk. Krimp enkruip spelen hierbij een grote rol. Tijdens de bouwverandert de hoogte van de gerealiseerde motenvoortdurend. De maatvoering is dan ook eenessentieel onderdeel van het proces. Voor deARK-brug was deze maatvoering extra complex. Integenstelling tot nagenoeg alle andere voorbouw-bruggen in Nederland, is deze brug horizontaalgebogen met voor elk van de drie afzonderlijkebruggen ook nog eens een afwijkende straal. Daarkomt bij dat de wanden van het dek onder een hoekstaan. Dit alles leidt ertoe dat niet alleen de hoogte,maar ook de horizontale positie van de constructiegoed moet kloppen. Om dit doel te bereiken, is ertijdens de realisatie van de brug permanent eenmaatvoeringsteam aanwezig.Voor de maatvoering van de brug zijn bij de startenkele basispunten uitgezet met GPS. Vervolgens isde maatvoering uitgevoerd met een `total station':een instrument dat aan de hand van een 3D-maat-raster een bouwdeel nauwkeurig kan positioneren.Voor elk meetpunt is naast de horizontale x- en y-maatvoering ook de overhoogte in de bouwfaseberekend. Hierbij zijn temperatuurinvloeden, door-buiging kist en zetting voorbouwwagens meegeno-men. Daarbij geschiedde de eerste maatvoering meteen total station, de exacte hoogtemaatvoeringgeschiedde met een elektronisch waterpasinstru-ment. Voor de hoogtemaatvoering is een referentie-punt op het hamerstuk gebruikt. De maatvoeringvan dit referentiepunt ten opzichte van de meet-grondslag is continu gemonitord.Aan de hand van deze gegevens is de bekisting voorelke nieuwe moot afgesteld en zijn de kopschottenop de juiste plaats gemonteerd. Na het verrijden vande voorbouwwagen is de bekisting op de juistemaatvoering afgesteld. Dit is gecontroleerd directv??r het storten van het beton en direct erna. Deverkregen controlegegevens zijn meegenomen bijde bepaling van de maatvoering voor de volgendemoot. In het totaal zijn per moot 8-10 essenti?lepunten gemaatvoerd.Na het storten van een moot, zijn boven in het dekdrie bouten geplaatst en ingemeten. Deze zijn ge-bruikt om tijdens de bouw de maatvoering van detotale brug te kunnen bewaken. Direct na het sluitenvan een brug en het aanbrengen van de continu?-teitsvoorspanning (foto 13), wordt de brug opnieuwingemeten, in een raster van circa 3 m (zowel inlengte- als in breedterichting om de 3 m). De ver-kregen maatvoering wordt vergeleken met het oor-spronkelijk theoretische model. Hiermee wordt vast-gesteld in hoeverre schampkanten, randelementenen de hoogte van het asfalt nog moeten wordenaangepast. Daarna wordt de maatvoering voor deprefab randelementen uitgezet en kan de afbouwverder worden gerealiseerd.Zoals eerder geschreven, is er tijdens de bouw per-manent een maatvoeringsploeg aanwezig geweest.Steekproefsgewijs zijn de maatvoeringen nog ge-controleerd door een derde partij. Het maatvoerenen consequent controleren, vraagt met het bouwenmet zes wagens tegelijk nogal wat inzet. Deze inzetheeft zijn waarde echter bewezen: de zuidelijke brugis in juni 2015 zonder noemenswaardige correctiegesloten. De noordelijke en middelste brug naderentijdens het schrijven van dit artikel hun voltooiing envolgen tot nu toe keurig de theoretische lijn.ondervloeren (ca. 45 ton) in ??n keeronder de wagens zijn gehangen. Op17 december 2014 zijn de eerste motenvan zuidoost gestort. Op 20 februari2015 de eerste moten van zuidwest en??n week later de eerste van noordoost.Op 25 juni 2015 is de zuidelijke bruggesloten, ??n week later is de laatstemoot van de uitkraging noordoostgestort. Hierna zijn de wagens van denoordelijke brug omgezet naar hetwestelijke steunpunt. De wagens vande zuidelijke brug zijn aangepast voorde middenbrug. Bij het schrijven vandit artikel zijn alle wagens volop inbedrijf voor het realiseren van detweede fase. Zoals de werkzaamhedennu lopen zijn alle bruggen dicht in delaatste week van november 2015. Ditwijkt slechts een paar dagen af van deoorspronkelijke planning. Rest dan deafbouw van de drie bruggen; de ver-wachting is dat eind eerste kwartaal2016 het werk geheel is voltooid.Rust in de tentHet realiseren van een planning iseen verdienste van de samenwerkingtussen verschillende disciplines. Bijeen voorbouwbrug is `LEAN-plannen'een absolute must en moeten demedewerkers van de verschillendebedrijven het op de werkvloer echtsamen doen. Bovendien is `rust in detent' essentieel. Dankzij de inzet vande medewerkers van Van Noordenne(vlechter), DSI (voorspanning) en SAA-one zijn de werkzaamheden in zeergoede harmonie verlopen.14De nieuwe brug zal in het voorjaar van 2016 gereed zijn21VAKBLAD I 4 2015