Bruggen van hoog niveau op E40 in Erpe-Mere

Een nieuwe brug bouwen in of over een autosnelweg is doorgaans een boeiende faseringspuzzel om veilig werken te verzoenen met vlot verkeer. Voor de bouw van twee nieuwe bruggen op de E40 over de spoorlijn Brussel-Oostende en de brug in de Merestraat over de E40 lag de lat nog wat hoger. Voor de brug in de Merestraat ontwierpen AWV en het Expertisecentrum Beton en Staal (EBS) binnen het departement MOW een brug met een nieuw type ligger. De twee spoorbruggen kregen dan weer een combinatie van een traditioneel landhoofd en 80 kolommen om de brugliggers te dragen. “Beide bruggen zijn inderdaad bijzonder”, beaamt projectleider Dieter Vandenbulcke bij Jan De Nul. Het bouwbedrijf ging in tijdelijke maatschap met Stadsbader de uitdaging aan om de drie bruggen in een tijdspanne van amper twee jaar te vervangen. “De geprefabriceerde liggers voor de brug in de Merestraat zijn 45m lang. Het was de eerste keer dat AWV ze toepaste. Ze passen in een nieuw concept van autosnelwegbrug dat de wegbeheerder meer wil inzetten in Vlaanderen. Dankzij de grote overspanning is geen middenpijler meer nodig en komt er onder de brug ook ruimte voor een pechstrook of derde rijvak. Om die grote overspanning te kunnen maken zijn de prefab liggers al voorgespannen tijdens de productie en worden ze op de werf nog tweede maal nagespannen. Het nieuwe brugtype wordt intussen ook toegepast voor de nieuwe brug over de E40 in de Kloosterstraat in Drongen en voor een nieuwe brug in Dilbeek. Het ontwerp van de brug in de Merestraat is ook breder bemeten dan de oude brug. Op die manier is er meer ruimte voor veilige fietspaden en comfortabele voetpaden.”

Complexe palenmatras

De challenge voor de twee nieuwe spoorbruggen lag nog wat hoger dan voor de brug met de overmaatse liggers. “De brug in de Merestraat is een klassieke brug met voegen tussen het brugdek en de weg, waarbij de liggers op oplegtoestellen zijn geplaatst. De spoorbruggen zijn integraalbruggen die bovendien niet haaks, maar in een scherpe hoek over de spoorweg zijn gebouwd. Die opvatting zorgt voor heel wat torsie op de bruggehelen. Die torsie wordt via knopen naar de fundering afgeleid. Die draagt op haar beurt op 275 palen, gebundeld in een complexe palenmatras. AWV verzorgde het ontwerp van die palenmatras, we hebben dat vervolgens nagerekend op basis van het paaltype dat we zouden gebruiken. Het ontwerp voorzag in grondverdringende palen waarbij de palen op de hoeken – met de grootste momentopname – gewapend waren met een staalprofiel. De palen centraal in de matras kregen een klassieke korfwapening. Tijdens het uitvoeren van de palen voor de eerste spoorbrug detecteerden we via de zettingsmetingen dat het grondverdringend effect van de palen tot zettingen ter hoogte van de sporen leidde. Dat hebben we voor de tweede brug gemitigeerd door het paaltype te wijzigen naar boorpalen. Die hebben geen grondverdringend effect”, duidt Dieter Vandenbulcke. De zettingsmetingen gebeurden ook niet met een optisch sensorsysteem of een automatisch totaalstation zoals wel vaker gebeurt, maar volledig manueel door landmeters. “Een sensorsysteem was hier te fragiel en een totaalstation was niet haalbaar omdat we het zicht blokkeerden met machines of bekisting. Bovendien zouden de passerende treinen ook een alarm geven. Daarom hebben landmeters tijdens risicovolle activiteiten om de 3 uur de nodige metingen verricht.”

Eerst bouwen, dan funderen

De bovenbouw van de spoorbruggen is al even uniek als de fundering. Ze bestaat uit een combinatie van een gestort landhoofd waarvoor 80 geprefabriceerde kolommen – 40 per brughelft - in een overhellende positie zijn geplaatst. De prefab liggers voor het brugdek rusten op deze kolommen. Die laatste zijn op hun beurt verknoopt met het landhoofd. De bouwvolgorde van deze constructie is ook niet alledaags. Dieter Vandenbulcke daarover: “Eerste hebben we de funderingszool onder het landhoofd gestort, vervolgens hebben we de scheenmuur en de overhang naar het brugdek gestort. Vervolgens hebben we de prefab kolommen naast de scheenmuur geplaatst om tot slot de funderingszool onder en rond de kolommen te storten. Die werkwijze was nodig omdat de kolommen zo zwaar belast worden dat we geen wachtwapening konden plaatsen. Bovendien was het plaatsen van de richtschoren lastig of niet mogelijk zonder de scheenmuur. De kolommen zijn dus op het ondernet van de wapening geplaatst en vervolgens is de zoolwapening rond de kolommen uitgevlochten. Tijdens die stap hebben we de kolommen ook perfect uitgeregeld op de juiste x, y en z-positie. Hiervoor hadden we richtschoren tussen de scheenmuur en de kolommen voorzien.”

Het plaatsen van de kolommen gebeurde zonder buitendienststelling van het treinverkeer. Dat vroeg nauwgezette hijsoperaties. “Een kraan tilde de kolommen naar de juiste positie waar we ze vervolgens met een takel onder de juiste hellingshoek brachten om ze te verankeren. Dat was een perfect georkestreerde operatie waarbij een veiligheidswacht en een alarmsysteem in de kranen waarschuwden om de werkzaamheden stil te leggen bij een naderende trein, de landmeters waren present voor het bewaken van zettingen op het spoor en er was nauwe coördinatie met Infrabel en AWV. Het resultaat was dat we het tempo in de planning konden houden. Wanneer we de kolommen enkel tijdens de nachtelijke onderbrekingen – tussen 1u en 4u30 – hadden kunnen plaatsen, zou de klus weken gekost hebben”, zegt Dieter Vandenbulcke. Het plaatsen van de funderingspalen het dichtst bij de spoorlijn, het plaatsen van damplanken en de brugliggers gebeurde wel tijdens de nachtelijke buitendienststellingen. Voor de overige werken waren de machines uitgerust met alarmen en een computermodel dat duidelijk het toegestane werkveld voor de machinist inzichtelijk maakte op een display.

Leren uit modelbouw

De correcte positionering van de kolommen was belangrijk om de brugliggers te plaatsen. De wapening van de knoop moest door uitsparingen in de brugliggers gebracht worden tijdens het plaatsen van de liggers. Een extreem precisiewerk. De puzzel moest dus perfect passen. Om ieder risico uit te sluiten en omdat we deze handeling 80 keer moesten herhalen, hebben we de knoop vooraf grondig bestudeerd. In eerste instantie hebben we  de knoop in een 3D-model op schaal gemaakt om de juiste aanpak te bepalen. Hier hebben we veel uit geleerd. Zo was er in het ontwerp bijvoorbeeld geen rekening gehouden met het feit dat een wapening met een staafdiameter van 16mm in werkelijkheid een nominale breedte van 17,8mm heeft. Zo hebben we ontdekt dat de voorziene wapening niet zou passen. Dat hebben we in het 3D-model verholpen. Niet onbelangrijk aangezien er per knoop ongeveer een ton wapening per m³ beton is verwerkt. Als je weet dat we het vlechtwerk op hoogte vlak naast de treinen uitvoerden, begrijp je dat we dit feilloos en vlot wilden doen. De lessen uit de voorstudie hebben we vertaald naar een gedetailleerd vlechtplan, zie het als het bouwplan voor LEGO of KNEX. Vervolgens hebben we een mock-up gebouwd op de werf om te controleren of de volgorde in ons bouwplan klopte. Daarnaast hebben we het betonmengsel verfijnd om een vlotte uitvoering te krijgen. Die voorstudie heeft wat tijd en geld gekost, maar was enorm zinvol om de nipte planning te respecteren en faalkosten te vermijden” vertelt Dieter Vandenbulcke.

Vier bruggen op twee jaar

De bouw van de nieuwe bruggen verliep in vier goed overdachte fases. In eerste instantie realiseerde de TM een tijdelijke E40 op het gabarit van de Lange Omloopstraat. “Op de plaats van deze 6m brede weg hebben we een 12,5m brede autosnelweg aangelegd in de rijrichting Gent. Met grondophogingen en een tijdelijke brug brachten we deze omgelegde snelweg over de spoorlijn. Vervolgens hebben we het snelwegverkeer omgeleid zodat we de rijrichting Brussel vrij konden maken voor de sloop en bouw van de nieuwe spoorbrug en het eerste landhoofd van de brug in de Merestraat. Na het voltooien van deze nieuwe brugdelen hebben we het verkeer opnieuw omgeleid. Aangezien de nieuwe spoorbrug breder is, was er voldoende ruimte om de twee rijrichtingen van de E40 volledig te organiseren op de weghelft richting Brussel. Zo kwam ruimte vrij voor de sloop van het laatste landhoofd van de brug in de Merestraat en de tweede spoorbrug. In het weekend van 9 en 10 december 2023 hebben we de 45m lange liggers voor de brug in de Merestraat geplaatst tijdens een volledige onderbreking van de E40. Nu lopen de werken op hun einde met als sluitstuk de bouw van een nieuwe geluidswand aan de zijde van de woonwijk.”