Ovdje u Sjedinjenim Državama smo koristili naziv za tuneliranje bušenjem i miniranjem kao „konvencionalno“ tuneliranje, što pretpostavlja da ostavlja tuneliranje TBM-om ili drugim mehaniziranim sredstvima da se naziva „nekonvencionalnim“.Međutim, s evolucijom TBM tehnologije postaje sve rjeđe izvođenje tunela bušenjem i miniranjem i kao takvi bismo mogli razmisliti o tome da promijenimo izraz i počnemo govoriti o tuneliranju bušenjem i miniranjem kao „nekonvencionalnim ” tuneliranje.
Probijanje tunela bušenjem i miniranjem i dalje je najčešća metoda u podzemnoj rudarskoj industriji, dok tuneliranje za infrastrukturne projekte sve više postaje mehanizirano tuneliranje TBM-om ili drugim metodama.Međutim, u kratkim tunelima, za velike poprečne presjeke, izgradnju pećina, križanja, poprečne prolaze, šahtove, cevovode, itd., Bušenje i miniranje je često jedina moguća metoda.Bušenjem i miniranjem takođe imamo mogućnost da budemo fleksibilniji za prilagođavanje različitim profilima u poređenju sa TBM tunelom koji uvek daje kružni poprečni presek, posebno za tunele na autoputu, što rezultira velikim iskopima u odnosu na stvarni potrebni poprečni presek.
U nordijskim zemljama gdje je geološka formacija podzemne gradnje često u čvrstom tvrdom granitu i gnajsu koji je pogodan za eksploataciju bušotina i miniranja vrlo efikasno i ekonomično.Na primjer, sistem podzemne željeznice u Stockholmu obično se sastoji od izložene stijene izgrađene korištenjem Drill and Blast i prskane mlaznim betonom kao završnom oblogom bez ikakve livene obloge.
Trenutno se gradi AECOM-ov projekat, obilaznica Stockholma koja se sastoji od 21 km (13 milja) autoputa od kojih je 18 km (11 milja) pod zemljom ispod zapadnog arhipelaga Stockholma, vidi sliku 1. Ovi tuneli promjenjivog poprečnog presjeka, za smještaj po tri trake u svakom smjeru i rampe za uključivanje i isključivanje koje se povezuju sa površinom se grade tehnikom bušenja i miniranja.Ova vrsta projekata je i dalje konkurentna kao bušenje i miniranje zbog dobre geologije i potrebe za promjenjivim poprečnim presjekom kako bi se prilagodili zahtjevima prostora.Za ovaj projekat razvijeno je nekoliko pristupnih rampi kako bi se dugi glavni tuneli podijelili na više naslova što će skratiti ukupno vrijeme iskopavanja tunela.Početna potpora tunela sastoji se od sidara i mlaznog betona od 4” a konačna obloga se sastoji od vodonepropusne membrane i mlaznog betona od 4 inča okačenog vijcima raspoređenim oko 4 x 4 stope, postavljenih 1 stopu od površine stijene obložene mlaznim betonom, djeluje kao voda i mraz izolacija.
Norveška je još ekstremnija kada je u pitanju probijanje tunela pomoću Drill and Blast i tokom godina je usavršavala metode za Drill and Blast do savršenstva.S obzirom na veoma planinsku topografiju u Norveškoj i veoma dugačke fjordove koji se usjeku u kopno, potreba za tunelima ispod fjordova za autoput i željeznicu je od velike važnosti i može značajno smanjiti vrijeme putovanja.Norveška ima više od 1000 cestovnih tunela, što je najviše na svijetu.Osim toga, Norveška je također dom nebrojenih hidroelektrana s tunelima i oknima koje je izgradio Drill and Blast.U periodu od 2015. do 2018. godine, samo u Norveškoj, bilo je oko 5,5 miliona CY podzemnih iskopavanja stijena od strane Drill and Blast.Nordijske zemlje su usavršile tehniku Drill and Blast i istražile njene tehnologije i vrhunsku umjetnost širom svijeta.Takođe, u srednjoj Evropi, posebno u alpskim zemljama, Drill and Blast je i dalje konkurentna metoda u tuneliranju uprkos velikoj dužini tunela.Glavna razlika u odnosu na nordijske tunele je u tome što većina alpskih tunela ima završnu betonsku oblogu od livenog na mjestu.
Na sjeveroistoku SAD-a iu regijama Stenovitih planina postoje slični uslovi kao u Nordijcima sa tvrdim kompetentnim stenama koje omogućavaju ekonomičnu upotrebu bušenja i miniranja.Neki primjeri uključuju podzemnu željeznicu New Yorka, tunel Eisenhower u Koloradu i tunel Mt McDonald u kanadskim Stenovitim planinama
Nedavni transportni projekti u New Yorku, kao što je nedavno završena podzemna željeznica na drugoj aveniji ili projekat East Side Access, imali su kombinaciju miniranih tunela TBM sa stanicama pećina i drugim pomoćnim prostorom koje je uradio Drill and Blast.
Upotreba džembusa za bušenje je tokom godina evoluirala od primitivnih ručnih bušilica ili džembala s jednom granom do kompjuterizovanih samobušivih višestrukih bušilica gde se šabloni bušenja unose u kompjuter na vozilu, omogućavajući brzo i visoko precizno bušenje do pred. -podesite tačno izračunatu šemu bušenja.(vidi sliku 2)
Napredni jumbo-ovi za bušenje dolaze kao potpuno automatizirani ili poluautomatski;u prvom, nakon završetka rupe, bušilica se vraća i automatski pomiče na sljedeću poziciju rupe i počinje bušiti bez potrebe za pozicioniranjem od strane operatera;za poluautomatske grane rukovalac pomera bušilicu od rupe do rupe.Ovo omogućava jednom operateru da efikasno rukuje velikim bušilicama sa do tri grane uz korišćenje kompjutera na vozilu.(vidi sliku 3)
Sa razvojem bušilica za kamenje od 18, 22, 30 i do 40 kW udarne snage i visokofrekventnih bušilica sa hranilicama koje drže do 20' drifter šipke i upotrebom automatizovanog sistema za dodavanje šipki (RAS), napredovanje i brzina bušenje je značajno poboljšano sa stvarnim brzinama napredovanja do 18' po krugu i potapanjem rupe između 8 – 12 ft/min, ovisno o vrsti stijene i korištenoj bušilici.Automatska bušilica jumbo s 3 grane može bušiti 800 – 1200 ft/h sa 20 ft Drifter šipkama.Za korištenje 20 FT drifter šipki potrebna je određena minimalna veličina tunela (oko 25 FT) kako bi se omogućilo bušenje sidara okomito na osu tunela koristeći istu opremu.
Nedavni razvoj je upotreba višenamjenskih džumbusa okačenih na krunu tunela koji omogućavaju istovremeno odvijanje više funkcija kao što su bušenje i ispiranje.Džambo se takođe može koristiti za ugradnju rešetkastih nosača i mlaznog betona.Ovaj pristup preklapa sekvencijalne operacije u tuneliranju što rezultira uštedom vremena na rasporedu.Vidi sliku 4.
Upotreba rasute emulzije za punjenje rupa iz odvojenog kamiona za punjenje, kada se bušilica jumbo koristi za više naslova, ili kao ugrađena značajka za bušilicu kada se iskopava jedan rub, postaje sve češća osim ako postoje lokalna ograničenja za ovu aplikaciju.Ova metoda se obično koristi u raznim područjima širom svijeta, s dvije ili tri rupe se mogu puniti u isto vrijeme;koncentracija emulzije se može podesiti ovisno o tome koje se rupe pune.Izrezane rupe i rupe na dnu normalno su napunjene koncentracijom od 100%, dok su konturne rupe napunjene s mnogo manjom koncentracijom od oko 25% koncentracije.(vidi sliku 5)
Za korištenje bulk emulzije potreban je pojačivač u obliku štapa upakovanog eksploziva (prajmera) koji se zajedno sa detonatorom ubacuje na dno rupa i potreban je za paljenje rasute emulzije koja se upumpava u rupu.Upotreba emulzije u rasutom stanju smanjuje ukupno vrijeme punjenja u odnosu na tradicionalne patrone, gdje se 80 – 100 rupa/h može napuniti iz kamiona za punjenje opremljenog s dvije pumpe za punjenje i korpama za jednu ili dvije osobe kako bi se dostigao puni poprečni presjek.Vidi sl.6
Korištenje utovarivača na kotačima i kamiona je i dalje najčešći način za izvođenje blata u kombinaciji sa bušenjem i eksplozijom za tunele koji imaju pristup površini.U slučaju pristupa preko šahtova, blato će se uglavnom prenositi utovarivačem na kotačima do šahta gdje će se podizati na površinu radi daljeg transporta do konačnog odlagališta.
Međutim, upotreba drobilice na čeonoj strani tunela za razbijanje većih komada stijena kako bi se omogućio njihov prijenos pokretnom trakom kako bi se blato izvuklo na površinu je još jedna inovacija koja je razvijena u srednjoj Europi često za dugačke tunele kroz Alpe.Ova metoda uvelike skraćuje vrijeme mučenja, posebno za dugačke tunele i eliminira kamione u tunelu što zauzvrat poboljšava radno okruženje i smanjuje potreban kapacitet ventilacije.Također oslobađa invertu tunela za betonske radove.Dodatnu prednost ima ako je stijena takvog kvaliteta da se može koristiti za proizvodnju agregata.U ovom slučaju drobljena stijena se može minimalno obraditi za druge korisne namjene kao što su betonski agregati, šinski balast ili pločnik.Kako bi se smanjilo vrijeme od pjeskarenja do nanošenja mlaznog betona, u slučajevima kada vrijeme stajanja može biti problem, početni sloj mlaznog betona se može nanijeti na krov prije nego što se završi mlaziranje.
Prilikom iskopavanja velikih poprečnih presjeka u kombinaciji sa lošim uvjetima stijene, metoda bušenja i miniranja nam daje mogućnost podjele lica na više naslova i primjenu metode sekvencijalnog iskopa (SEM) za iskop.Srednji pilot smjer praćen raspoređenim bočnim odmakom često se koristi u SEM-u u tuneliranju, kao što se može vidjeti na slici 7 za iskop gornjeg smjera stanice 86th Street na projektu podzemne željeznice Second Avenue u New Yorku.Gornji dio je iskopan u tri nanosa, a zatim su uslijedila dva iskopa na klupi kako bi se upotpunio poprečni presjek pećine od 60' širine i 50' visokog.
Kako bi se minimizirao prodor vode u tunel tokom iskopa, često se koristi fugiranje prije iskopa.Injektiranje stijene prije iskopa je obavezno u Skandinaviji kako bi se odgovorilo na ekološke zahtjeve u vezi sa curenjem vode u tunel kako bi se minimizirao uticaj izgradnje na vodni režim na površini ili blizu površine.Injektiranje prije iskopa može se obaviti za cijeli tunel ili za određena područja gdje stanje stijena i režim podzemnih voda zahtijevaju injektiranje kako bi se prodiranje vode smanjilo na količinu kojom se može upravljati, kao što je u zonama rasjeda ili smicanja.Kod selektivnog injektiranja prije iskopa, izbuši se 4-6 rupa za sonde i ovisno o izmjerenoj vodi iz sonde u odnosu na uspostavljeni okidač za injektiranje, fugiranje će se izvesti pomoću cementa ili kemijskih fuga.
Obično se ventilator za injektiranje prije iskopa sastoji od 15 do 40 rupa (dužine 70-80 stopa) izbušenih ispred lica i injektiranih prije iskopa.Broj rupa zavisi od veličine tunela i predviđene količine vode.Iskop se zatim obavlja ostavljajući sigurnosnu zonu od 15-20 stopa iza posljednje runde kada se izvrši sljedeće ispitivanje i injektiranje prije iskopa.Korištenje automatiziranog sistema za dodavanje šipki (RAS), spomenutog gore, čini jednostavnim i brzim bušenje sonde i rupa za injektiranje kapaciteta od 300 do 400 ft/h.Zahtjev za injektiranje prije iskopa je izvodljiviji i pouzdaniji kada se koristi metoda bušenja i miniranja u odnosu na korištenje TBM-a
Sigurnost pri bušenju i miniranju tunela oduvijek je bila glavna briga i zahtijevala je posebne odredbe sigurnosnih mjera.Pored tradicionalnih sigurnosnih problema u tuneliranju, izgradnji od strane Drill and Blast, rizici na licu, uključujući bušenje, punjenje, ljuštenje, muljanje, itd. dodaju dodatne sigurnosne rizike koji se moraju adresirati i planirati.Sa napretkom tehnologija u tehnikama bušenja i miniranja i primjenom pristupa ublažavanja rizika u aspektima sigurnosti, sigurnost u tuneliranju značajno je poboljšana posljednjih godina.Na primjer, uz korištenje automatiziranog jumbo bušenja sa šablonom bušenja učitanim na kompjuter na brodu, nema potrebe da bilo ko bude ispred velike kabine bušilice čime se smanjuje potencijalna izloženost radnika potencijalnim opasnostima i na taj način povećava njihovu sigurnost.
Najbolja karakteristika vezana za sigurnost je vjerovatno automatizirani sistem za dodavanje šipki (RAS).Sa ovim sistemom, uglavnom se koristi za bušenje dugih rupa u vezi sa injektiranjem pre iskopa i bušenjem probnih rupa;produženo bušenje se može obaviti potpuno automatizovano iz kabine operatera i kao takvo eliminiše rizik od povreda (posebno povreda šake);inače je dodavanje štapova rađeno ručno, a radnici su bili izloženi povredama prilikom ručnog dodavanja štapova.Vrijedi napomenuti da je Norwegian Tunneling Society (NNF) 2018. godine izdalo svoju publikaciju br. 27 pod nazivom „Sigurnost u norveškom bušenju i miniranju tunela“.Publikacija se na sistematski način bavi mjerama koje se odnose na upravljanje zdravljem, bezbednošću i životnom sredinom tokom izgradnje tunela primenom metoda bušenja i miniranja i pruža najbolju praksu za poslodavce, predradnike i radnike na izgradnji tunela.Publikacija odražava stanje tehnike u sigurnosti izgradnje bušotina i miniranja, a može se besplatno preuzeti sa web stranice Norveškog društva za tunele: http://tunnel.no/publikasjoner/engelske-publikasjoner/
Drill and Blast koji se koristi u pravom konceptu, čak i za dugačke tunele, uz mogućnost podjele dužine na brojne naslove, i dalje može biti održiva alternativa.Značajan napredak je nedavno napravljen u opremi i materijalima što je rezultiralo povećanom sigurnošću i povećanom efikasnošću.Iako je mehanizirani iskop pomoću TBM-a često povoljniji za dugačke tunele sa konstantnim poprečnim presjekom, međutim, u slučaju kvara na TBM-u koji rezultira dugotrajnim zaustavljanjem, cijeli tunel se zaustavlja, dok se kod bušenja i miniranja s više smjerova izgradnja može i dalje napredovati čak i ako jedan dio naiđe na tehničke probleme.
Lars Jennemyr je stručni inženjer izgradnje tunela u uredu AECOM New York.Ima životno iskustvo u podzemnim i tunelskim projektima iz cijelog svijeta uključujući jugoistočnu Aziju, Južnu Ameriku, Afriku, Kanadu i SAD u projektima tranzita, vode i hidroelektrana.Ima veliko iskustvo u konvencionalnim i mehaniziranim tunelima.Njegova posebna stručnost uključuje izgradnju kamenih tunela, mogućnost izgradnje i planiranje izgradnje.Među njegovim projektima su: podzemna željeznica Second Avenue, stanica 86. St. u New Yorku;proširenje linije podzemne željeznice broj 7 u New Yorku;regionalni konektor i ljubičasti produžetak linije u Los Angelesu;Gradski tunel u Malmeu, Švedska;hidroenergetski projekat Kukule Ganga, Šri Lanka;Uri Hydro Power Project u Indiji;i Stratešku šemu kanalizacije Hong Konga.
Vrijeme objave: 01.05.2020