auteur ir. Sander Vernooij RC BAM Advies & EngineeringParkeergarage van Nieuw Hoog Catharijne tegelijkertijdnaar beneden en naar boven gebouwdTop-downmethodevraagt om bijzonderfunderingssysteem1Afhangen prefab-betonkolomfoto:Jane van Raaphorst4 VAKBLAD I 2 2016Als onderdeel van de grootschaligevernieuwing van het stationsgebiedin Utrecht wordt het winkelcentrumHoog Catharijne aangepakt en voor-zien van een ondergrondse vijflaagseparkeergarage. Ten behoeve van eenhoge bouwsnelheid is gekozen om tebouwen volgens de top-downbouw-methode. Als eerste werd de vloerop niveau -2 gestort en vanaf daaris tegelijkertijd naar boven en naaronder gebouwd. Deze methode vroegom een bijzonder funderingssysteem.In 1973 opende Hoog Catharijne inUtrecht zijn deuren als het grootsteoverdekte winkelcentrum van Europa.Het winkelcentrum is nu toe aan eengrondige vernieuwing. Dit plan, metals werktitel Nieuw Hoog Catharijne(NHC), omvat een uitbreiding van hetwinkelcentrum naar een totaal van100 000 m2 (180 winkels) en eenuitbreiding van de gelieerde parkeer-voorziening met 1300 plaatsen. Dezeworden in een ondergrondse parkeer-kelder gerealiseerd.NieuwbouwDe nieuwbouw kan worden onderver-deeld in een onderbouw en een boven-bouw (fig. 2). Deze splitsing betreftniet alleen de functie (bovenbouw:winkels en woningen; onderbouw:parkeren), maar ook de contractvorm.De onderbouw is uitgewerkt op basisvan engineer&build en de bovenbouwin bouwteam. Verder zijn er anderenormen gehanteerd: de onderbouw isuitgewerkt conform de TGB en debovenbouw conform de Eurocodes. Ditis het gevolg van een ander momentvan vergunningverlening. In dit artikelwordt verder alleen ingegaan op deonderbouw.OnderbouwDe onderbouw van het project omvatde parkeergarage met in- en uitritten.Om op deze smalle locatie toch vol-doende parkeerplaatsen te kunnenrealiseren, is een parkeergarage ont-worpen van vijf lagen diep. Een vijf-laagse diepe parkeergarage betekenteen diepte van minimaal 5 ? 3 m plusde benodigde dikte voor een funderingen een overgangsconstructie. Datresulteerde in een bouwkuip van 18 mdiep.De constructie van de garage bestaatuit een in het werk gestorte water-dichte keldervloer op laag -5, meterboven breedplaatvloeren met in hetProjectgegevensproject Nieuw Hoog Catharijneopdrachtgever Kl?pierre (voorheen; Corio)aannemer BAMuitvoering GDBP BAM Speciale Techniekenleverancier prefab kolommen Veluwe betonleverancier breedplaatvloeren Geelen betonleverancier betonmortel Mebinarchitect Altoon + Porter Architects, Los Angelesuitwerkend architect Oeverzaaijerconstructeur bovenbouw en ontwerp onderbouw Van Rossum Raadgevende Ingenieurs b.v.constructeur onderbouw uitvoering BAM Advies & Engineeringgeotechnisch advies ontwerp CRUXgeotechnisch advies uitvoering BAM Speciale Techniekenplanning ingebruikname bovenbouw 2019planning ingebruikname parkeergarage juni 20162Langsdoorsnede Nieuw Hoog Catharijne5VAKBLAD I 2 2016werk gestorte stroken, gedragen doorprefab-betonkolommen (onderste drielagen) en in het werk gestorte kolom-men (bovenste twee lagen). De con-structie van de garage wordt geheelomsloten door een permanente stalendamwand.Waterdichte kuipToepassing van de top-downmethode is alleen mogelijk meteen waterdichte kuip. Deze is gerealiseerd door tijdelijkgebruik te maken van het polderprincipe. Aan de onderzijde isdeze kuip afgesloten door de laag van Kedichem (NAP -58 m).Deze laag heeft op die diepte een gemiddelde dikte vanmeer dan 2 m en bleek een geringe waterdoorlatendheid tehebben. De omtrek van de kuip is gerealiseerd met cement-bentonietwanden tot in deze laag, gedeeltelijk gecombi-neerd met een stalen damwand (fig. 4).De cement-bentonietwanden wanden zijn 1 m dik en zijnuitgevoerd met de diepwandtechniek. De sleuf is gevuld meteen blijvend cement-bentonietmengsel als steunvloeistof.Door de toevoeging van cement aan de steunvloeistof ver-hardt die na verloop, waardoor een wand met een geringewaterdoorlatendheid ontstaat. In deze sleuf zijn stalen dam-wandprofielen (Larssen 430) van 35 m lang afgelaten, voor-dat het cement-bentonietmengsel was verhard (fig. 4). Tenbehoeve van de juiste hoogte zijn ze opgehangen aan korte liggers. De damwand verzorgde de benodigdestabiliteit van de bouwkuip en vormt in de definitieve fase een gesloten bak in combinatie met de keldervloer.Vanuit constructief oogpunt was een lengte van 35 m voldoende. De waterdichting onder de voet van dedamwand werd door de cement-bentonietwand verzorgd. Toepassing van damwanden volledig tot aanNAP -58 m zou te duur worden en een gewapende damwand bleek niet stijf genoeg.De damwand vormt tevens de definitieve buitenwand van de parkeergarage. Na het ontgraven is het cement-bentoniet aan de binnenzijde verwijderd. V??r de damwanden zijn vervolgens voorzetwanden geplaatst. Ditis gedaan om esthetische redenen en vanwege de benodigde openbare veiligheid. Ten behoeve van de water-dichtheid is de damwand volledig afgelast. Doordat de damwanden zijn afgehangen in een uitgegraven sleufen niet zijn getrild, kon de helft van de lassen in de fabriek worden aangebracht (bij trillen zouden de gelastenaden deels openscheuren). De overige naden zijn na het ontgraven en schoonmaken in het werk afgelast.De koppeling tussen de vloeren en de damwanden vond plaats met behulp van deuvels die tegen dedamwand zijn gelast door middel van de stiftlastechniek.3Fasering parkeerkelder:begonnen is met de-2-vloer, waarna tege-lijkertijd naar boven ennaar onder is gebouwdTop-downHet maken van een 18 m diepe kuipdirect naast verschillende belendingenwas een grote uitdaging. Als oplossingis gekozen om te bouwen volgens detop-downbouwmethode, waardoordeels van boven naar onder isgebouwd. Het grote voordeel hiervanwas dat de vloeren als stempelraamkonden fungeren. Hiermee kon destabiliteit van de kuip worden gewaar-borgd, wat nodig was omdat zo dichttegen belendingen werd aangebouwd.Vanwege de grote afmetingen van dekuip zouden anders zeer grote endaarmee te dure stempels nodig zijngeweest. Een ander groot voordeelwas de hoge bouwsnelheid die metdeze methode mogelijk was, omdattegelijk in twee bouwstromen konworden gebouwd.Bij dit project is in eerste instantie eentwee lagen diepe bouwkuip gemaakt,die door middel van groutankers op -1stabiel is gehouden. Vervolgens zijn defunderingspalen gerealiseerd (ziekopje `Fundering') en is de vloer op -2gestort. Het deel boven de -2-vloer isop een traditionele wijze gebouwdmet in het werk gestorte kolommen enbreedplaatvloeren. Alleen het door-stempelen van de stortbelasting vande erboven gestorte vloeren tot bene-den de -2-vloer was niet mogelijk,omdat op hetzelfde moment ookonder de -2-vloer werd gebouwd.Dit deel moest daarom vrij wordengehouden van stempels. De -2-vloeris daarom verhoogd belastbaar uitge-voerd, door zeer hoge wapenings-percentages en een verhoogdebetonsterkteklasse toe te passen.Na het storten van de -1-vloer ende beganegrondvloer was de kuipstabiel genoeg en konden de grout-ankers worden verwijderd.Tegelijkertijd met het deel bovende -2-vloer kon het deel onder dit4Principe cement-bentonietwand met gedeeltelijkstalen damwand6 VAKBLAD I 2 2016niveau worden gerealiseerd (fig. 3). Erzal verder vooral worden ingegaan opde bouw van dit deel onder niveau -2.FunderingOm daadwerkelijk voldoende bouw-snelheid te halen en zowel naar bovenals naar onder te kunnen bouwen, isgekozen voor een innovatief funde-ringssysteem. Het onderste deel van ditsysteem bestaat uit grote diameterboorpalen (GDBP) en het bovenstedeel uit prefab-betonkolommen.In totaal zijn 68 boorpalen ?1500 mmen 88 boorpalen ?2000 mm aange-bracht. Ze zijn vervaardigd vanaf hetwerkniveau op NAP -2,5 m (ongeveerhet -2-niveau). De funderingsplaatbevindt zich echter een stuk dieper, ophet -5-niveau (NAP -13,5 m). Daaromis alleen het deel van de GDBP onderniveau -5 (van NAP -35 m tot -14 m)gevuld met beton. Voor het deel vanniveau -5 tot -2 zijn geprefabriceerdebetonkolommen afgehangen in deGDPB. Deze kolommen vormen dedefinitieve draagconstructie voor de-2-, -3- en -4-vloer (fig. 5).De GDBP kan beschreven worden alseen combinatie van een paal en een1-paals poer: de paal is meteen eenpoer voor de kolommen. De GDBPwerkt samen met de plaat op -5 als eenpaal-plaatfundering. Afhankelijk van delocatie in de bouwput en de voortgangvan de bouw neemt de GDBP een forserdeel van de permanente belasting voorzijn rekening ten koste van de plaat.Doordat het maken van vloeren in ditproject langzamer gaat dan bij traditio-MuziekpaleiskelderNAP +0,6 mNAP-0,4 mbestaandepalenbestaandepalenbestaandepalenNAP-9,0 mNAP-10,0 maanvullendedamwandnieuwepalencb-wandmetafgehangendamwandNAP -18,0 ? 25,0 mNAP -56,0 ? 58,0 mNAP -28,0 mNAP -30,0 ? 36,0 mboorpalenNAP -12,0 mNAP -9,0 m-4-vloer-5-vloerNAP -6,0 mprefabkolom-3-vloerNAP -3,0 m-2-vloerNAP -0,0 m-1-vloer0-vloer1erij ankers2erij ankers5Schematische weergave funderingssystemneel omhoog bouwen, is dit een rela-tief groot deel.Uitvoering GDBPHet maken van de GDBP begon methet intrillen van een casing van circa6,5 m hoog (zoals gezegd vanafniveau -2). Deze casing geleidde deboorkop die het daadwerkelijke gatvoor de paal maakte (foto 6). Voordatbeton in het boorgat is gestort, werdhet boorgat over de volledige hoogte7VAKBLAD I 2 2016gevuld met een bentoniet-steunvloei-stof die diende als tijdelijke steun voorhet boorgat. Vervolgens is de wape-ningskorf aangebracht en is het betonvoor het deel onder niveau -5 gestort.Het beton duwde daarbij het bento-nietmengsel er naar boven toe uit.Nadat het beton is gestort, is degeprefabriceerde kolom afgehangen,tot 2 m in de GDBP. Het beton kreegeen overhoogte ten opzichte van dekolompunt van de afgehangen kolom.Dit om te garanderen dat de kolom-punt goed werd omhuld met beton.De toelaatbare tolerantie van de afge-hangen kolom is beperkt. Er is eenmaat van 50 mm in alle richtingenaangehouden. Daarom is een geavan-ceerd stelframe toegepast. Hiermee9Visualisatie GDBP met stelframe6Boorkop en casing GDBP7Prefab-betonkolom geheel afgelaten in de GDBPkon de kolom exact worden geplaatst(foto 1, 7, 8, en fig. 9).Na het aanbrengen van de kolom en hetverharden van het beton kon het stel-frame worden verwijderd en de casinggetrokken. Vervolgens is er aan het reste-rende bentonietmengsel cement bijge-mengd ten behoeve van de zijdelingsesteun van de kolommen. Het uitgehardecement-bentoniet is verwijderd na hetontgraven onder de vloeren (foto 10).Verbinding kolom GDBPEr moest een constructief volwaardigeverbinding aanwezig zijn tussen dekolom (ter plaatse van de -5-vloer) ende GDBP. Onder de punt van de kolommoest dus beton aanwezig zijn die vol-deed aan de beoogde betonsterkte-8Stelframe ten behoeve van afhangen prefab-betonkolomklasse; aan het bentonietmengsel kangeen constructieve waarde wordentoegekend. Om dit zo veel mogelijk testuren, is aan de onderzijde van dekolom een kleine punt (ca. 15?) aange-bracht (foto 11). Door deze punt ont-stond tijdens het zakken van de kolomin het beton een kleine zijwaartse stro-ming. Hierdoor was onder de punt hetbentoniet volledig verwijderd zodra dekolom op de juiste hoogte hing en wasde aansluiting met het constructievebeton (C35/45) gewaarborgd.Werkvolgorde paalfundering:1 Verlagen werkniveau tot NAP -2,5 m;2 Plaatsen casing tot NAP -9 m;3 Boren paal metcement-bentonietspoeling;8 VAKBLAD I 2 20164 Afhangen wapeningskorf;5 Plaatsen en stellen hulpframe incasing, ten behoeve van positione-ring prefab-betonkolom;6 Ontzanden bentoniet en opschonenpaalpunt;7 Storten beton tot NAP -12 m enplaatsen prefab-betonkolom;8 Verwijderen stelframe (na enige tijdverharding van beton);9 Trekken casing;10 Stabilisatie boorgat.Storten vloerenZoals gezegd is de bouwkuip eerst tot de-2-vloer ontgraven. De -2-vloer kon hier-door op staal worden gestort. Echter deonderzijde van deze vloer komt in deeindfase in het zicht. Voor een optimaalen uitvoerbaar resultaat is ervoor geko-zen voorgespannen breedplaatvloerente leggen op een vooraf door trilplatengestabiliseerd grondpakket (foto 12).Mede om de mogelijke toleranties vande breedplaten in lengterichting op tevangen, is ter plaatse van een kolom-menrij een stortstrook (natte strook) toe-gepast. Deze strook is meegestort metde druklaag op de breedplaatvloeren.Ten behoeve van een goede aansluitingzijn de kolommen bij de productie ruwgemaakt over de hoogte van de vloer.Tevens zijn er stekankers aangebrachtom de vloer te koppelen met de kolom(fig. 13). Hierbij is rekening gehoudenmet een mogelijke tolerantie van 50 mmin de hoogterichting: door de ingestorteankerlocatie in het midden van de vloer10Nadat het zand is uitgegraven,is het cement-bentoniet rondde kolommen verwijderd11Betonkolom met puntaan onderzijde12Voorgespannen breedplaatvloeren op gestabiliseerdgrondpakket en met stortstrokente plaatsen. Hierdoor konden de moge-lijke toleranties in het prefab beton en inde uitvoering worden opgevangen.Na de uitvoering en het uitharden vanhet beton van de GDBP stonden dekolommen ten opzichte van de uitge-zette hoogten op een tolerantie binnende 10 mm. Een uitstekend resultaat.Echter in enkele gevallen is een foutgemaakt bij het uitzetten van de hoog-ten. Deze fout had tot gevolg dat bijdie gevallen op alle lagen voorzieningenzijn getroffen om de vloeren wel op dejuiste hoogte te kunnen realiseren. Deaansluitingen waren tenslotte al in dekolommen ingestort.Om de vloeren onder niveau -2 te kun-nen bouwen, moest de grond onderte plaatsen. Hierdoor konden de moge-lijke toleranties in het prefab beton en inNa de uitvoering en het uitharden vankolommen ten opzichte van de uitge-13Stekankers tenbehoeve van koppelingbreedplaatvloeren metkolommen9VAKBLAD I 2 2016dat niveau worden ontgraven. Dit isverdieping voor verdieping gebeurd.Dus eerst is een laag onder de -2-vloerontgraven, vervolgens de -3-vloergestort, vervolgens weer een laag ont-graven, enzovoort. Voor de -3- en de-4-vloer was het net als voor de -2-vloerzeer wenselijk breedplaatvloeren op eenuitgevlakt grondpakket toe te passen.Voor de -5-vloer gold dat niet. Deonderzijde van deze vloer komt name-lijk niet in het zicht en heeft zodoendegeen esthetische eisen. Deze vloer is opeen gewapende werkvloer gestort.De breedplaten moesten tussen dereeds afgehangen kolommen wordenvervoerd, waarvoor een verreiker isingezet (foto 14). Door de elementensmaller te houden dan de tussenafstandvan de kolommen, is het aanbrengenvan de platen vereenvoudigd.Het ontgraven gebeurde vanuit tijde-lijke sparingen in de vloeren mede metbehulp van een lopende band (foto 15).De tijdelijke sparingen zijn uiteindelijkals laatste gesloten. Door dit ontgraven,zijn de damwanden van de bouwkuipbelast. Dit moest geleidelijk gebeurenen spiegelsymmetrisch. Anders zou degehele kuip de neiging hebben ??nrichting op te gaan, met negatieveinvloed op de belendingen. Daarom iseen specifieke bouwrouting bedacht.Storten kernenVoor de stabiliteit van de bovenbouwzijn betonnen kernen toegepast, die inde kelder zijn doorgezet. Het maken vankernen conflicteerde met de bouwwijzemet afgehangen kolommen. Er is geko-zen de kernen pas te bouwen nadat de-5-vloer gereed was en dus van benedennaar boven. Hiervoor moesten wel extramaatregelen worden genomen. Enkelekernen staan dichtbij kolommen. Hierhadden de kernen tijdens de bouwfaseweinig aanvullende belasting af te dra-gen. Deze kernen konden dan ook lateren zonder extra maatregelen bijna tra-ditioneel naar boven worden gebouwd.Andere kernen stonden verder van dekolommen en moesten wel veel verticalebelasting opnemen. Hierdoor moestenalternatieven worden gezocht voor debelastingsafdracht in de bouwfase. Erzijn twee verschillende oplossingengekozen, met elk hun voor- en nadelen.De eerste oplossing bestond uit tijdelijkestalen kolommen die zijn afgehangen inhetzelfde systeem als de geprefabri-ceerde kolommen. Deze stalen kolom-men zijn bij het opbouwen van de kernvan onder naar boven verwijderd. Detweede oplossing was het afhangen vanprefab kolommen op posities waar laterde kern zou komen en die dus voorbelastingsafdracht in de definitieve faseniet nodig zouden zijn. Deze kolommenzijn ge?ntegreerd in de wanden die hier-voor moesten worden verdikt. Deze laat-ste variant was vanwege de functie-eisniet overal toepasbaar.OpeningIn juni 2016 wordt de parkeergarageopgeleverd. De gekozen top-down-bouwmethodiek met het grensverleg-gende funderingssysteem, de gekozenontgravingsmethode en het stortenvan drie vloeren onder een al eerdergestorte vloer heeft zich in de praktijkbewezen.Referenties1 Vernooij, S., Vries, J. de, Grensverleg-gend funderingssysteem in Utrecht.Cement 2014/8.2 Langhorst, P.H., Peeters, G., Stoel,A.E.C. van der, Zwaan, J., Vijflaagseparkeergarage `Het Nieuwe HoogCatharijne' te Utrecht. Geotechniek 2,april 2015.Meer lezen in CementOver de constructieve aspecten van deparkeerkelder van Nieuw HoogCatharijne staat een artikel `Grensver-leggend funderingssysteem in Utrecht'in Cement 2014/8. Een link naar ditartikel staat op www.betoniek.nl.15Het ontgraven van degrond gebeurde doortijdelijke sparingen enmet behulp van eenlopende band14Aanbrengen breed-plaatvloeren onder de-2-vloer10 VAKBLAD I 2 2016